Changes of Electrical Characteristics of Low-voltage ZnO Varistors by a lightning Impulse Current

뇌충격전류에 의한 저압용 산화아연형 바리스터의 전기적 특성변화

This paper presents the effect of lightning impulse current on ZnO varistors(390[V], 6.5[kA]) used in low-voltage AC mains as a protective device against transient overvoltages. The electrical characteristics of ZnO varistors are deteriorated by overtime impulse current, and a deteriorated ZnO varistor is brought to a thermal runaway and finally destroyed even in normal operating voltage. Therefore, it is important to estimate the changes of the electrical characteristics of ZnO varistors. A lightning impulse current standardized in IEC 61000-4-5 is applied to the varistors to accelerate deterioration, and the energy applied to the varistor at each time is about 12 [J]. In the experiment, various parameters such as leakage current, reference voltage are measured with the number of applied impulse current. Also, micro-structure changes of the varistors after applying the lightning impulse current of 200 times are compared. The electrical characteristics of the varistors are degraded by overtime impulse current, showing increase in leakage current and decrease in reference voltage.

본 논문에서는 저전압 교류회로에서 과도이상전압에 대한 보호소자로 사용되는 산화아연형 바리스터의 뇌충격전류에 대한 영향에 대하여 기술하였다. 산화아연형 바리스터는 뇌충격전류에 의해 열화가 진행되며, 열화된 바리스터는 정상 운전전압에서도 열폭주에 도달하여 파괴되므로, 바리스터의 전기적 특성변화를 평가 하는 것은 대단히 중요하다. 바리스터를 가속열화시키기 위하여 국제규격 IEC 61000-4-5에 규정된 뇌충격전류를 적용하였으며, 1회의방전에 바리스터에는 약 12(J)의 에너지가 인가된다. 뇌충격전류의 인가에 따른 바리스터의 누설전류, 정격전압 등을 측정하였으며, 또한 바리스터에 뇌충격전류를 200회 인가 후 초기상태의 미세구조와 비교하였다. 실험결과로부터 바리스터는 뇌충격전류의 인가에 따라 누설전류는 증가하고 정격전압은 감소하는 경향을 나타내면서 전기적 성능이 저하됨을 확인하였다.