Пример расчета поля в ограничителе перенапряжений на основе оксида цинка. Ограничитель состоит из цилиндрических таблеток оксида цинка ZnO, помещенных внутрь керамической трубки. К торцам крайних таблеток присоединены выводные электроды.

Тип задачи
Осесимметричная задача расчета нестационарного электрического поля.

Геометрия

Дано
Диэлектрическая проницаемость керамики ε = 2.
Диэлектрическая проницаемость оксида цинка ZnO ε = 60.
Электропроводность оксида цинка ZnO - нелинейная.

Номинальное напряжение U₀ = 35 кВ.
Форма грозового импульса напряжения, приложенного к ограничителю. Максимальное импульсное перенапряжение U_max = 200 кВ.

Задача:
Рассчитать ток через ограничитель напряжения.

Решение
Ограничитель может быть представлен эквивалентной схемой из параллельно соединенных нелинейного резистора R и конденсатора C. При номинальном приложенном напряжении ограничитель работает как конденсатор (I_C>I_R). При сильном скачке напряжения активная составляющая тока I_R становится превалирующей, и ограничитель работает скорее, как резистор. ELCUT вычисляет обе составляющие тока: активную I_R и реактивную I_C.

Результат

Напряжение	Активный ток
35 кВ	0.67 мА
197 кВ	433 А

Временная диаграмма тока через ОПН:

грозовой импульс через ограничитель перенапряжений