10／350μs冲击电流波测试方法研究

为在不损害试品的前提下,调试出满足IEC61643-1:2005规定允差的10/350μs测试波形,采用了一种实验与EMTP仿真相结合的方法。通过实测放电间隙试品小电流冲击的残压Ures和冲击电流的峰值Ipk之比得到试品的等效电阻Re;仿真模型中,试品的电阻值取Re,而关键的crowbar触发电路用开关元件来代替,开关元件的触发时间t则根据仿真软件的仿真结果来调整。该法所得仿真模型的输出电流波形较接近实际冲击电流波形,可预测测试的波形,证明此法可行。

10/350μs直击雷电流测量用Rogowski线圈的研制

为了兼顾10/350μs直击雷电流波形快速上升的波前部分的高频分量与缓慢变化的波尾低频分量的需求,在对10/350μs波形进行频谱分析的基础上,设计了带磁芯式的宽频自积分Rogowski线圈,满足10/350μs直击雷电流波几十Hz到几百kHz频谱的要求。采用10/350μs直击雷电流的Crowbar回路,对设计的自积分Ro-gowski线圈进行了实验并与标准同轴管式分流器进行了测量结果的比对,实验结果表明:研制的Rogowski线圈对幅值<80kA的10/350μs雷电流波,其峰值、波前时间、半峰值时间等具有较高的测量精度,与标准同轴管式分流器测量结果相比,峰值测量的偏差≤2%,波前时间的测量偏差≤1.5%,半峰值时间的测量偏差≤2%,基本满足10/350μs波形测量精度的要求,可应用于大电流等级的10/350μs直击雷电流的测量以及其它类似场合。

高效率10/350μs冲击电流回路的设计

从线性RLC冲击电流回路出发,研究了冲击电流波形参数和回路阻尼系数间的关系,计算证明:10/350μs、100kA冲击电流发生回路所需的能量为MJ级。利用回路中储能元件间能量转换提出的高效10/350μs冲击电流发生回路可用于I(B)级防雷间隙的冲击电流试验。

10/350μs冲击电流波测量用的磁心式自积分Rogowski线圈的研究

10/350μs冲击电流波的频带范围为几赫兹到1MHz,普通空心Rogowski线圈自身电感较小,测量低频部分会失真。针对该问题,笔者以磁性材料做骨架,制作了自积分式Rogowski线圈。在10/350μs冲击电流实验平台上与同轴管式分流器作了实验对比。结果表明,由于磁性材料的加入,大大提高了线圈的自感,也拓宽了线圈的下限频率,自制线圈频带的理论数值为2.182Hz^2.924MHz。制作的线圈在82kA范围内能准确测量10/350μs波形,波头波尾时间与电流幅值误差均小于2%,能满足要求。

多片MOV并联型避雷器在10/350μs波形冲击实验过程中的性能参数变化

采用了20 kV多波形发生器、红外温枪,相关性分析等实验方法研究了多片MOV并联型避雷器在10/350μs波形冲击实验过程中的性能参数变化。实验表明:在10/350μs波形冲击破坏过程中,电荷Q和单位能量W/R存在显著的正相关性关系;10/350μs波形的冲击会导致MOV自身的阻抗发生变化,从而使多片MOV并联型避雷器中的各MOV产生温度差;用新的MOV替换损毁的MOV接入并联体可以使得避雷器重新恢复保护效能,但无法保证其使用寿命。

基于便携式仪器的1000kV输电杆塔接地装置冲击阻抗测试研究

为大规模开展特高压1 000 kV输电杆塔接地装置的冲击阻抗特性测试,采用便携小型化仪器输出小幅值8/20、10/350μs雷电流作为入射波并采集接地装置的暂态响应电压,从而获取接地装置在模拟直击雷、感应雷工况下的冲击阻抗特性。基于标准电阻对仪器进行了试验测试,验证了该装置测试结果的准确性。对上海电网1 000 kV安塘线典型输电杆塔存在地线分流和无地线分流的条件下,对接地装置进行了冲击阻抗特性测试。结果分析表明,便携小型化仪器能够稳定输出8/20、10/350μs雷电流,测试结果以图形化输出,分析结论可以反应雷电流通过输电杆塔接地装置泄放时造成的冲击暂态地电位升,即较工频接地阻抗高许多倍的瞬时冲击阻抗特性。总之,该测试方法适合用于输电杆塔接地装置冲击阻抗的现场测试,为1 000 kV输电杆塔防雷性能评估提供依据。

雷击破坏及其防护

雷电及其电磁感应产生过电压,对电气设备造成破坏。简单说明了现代防雷击电磁脉冲(LEMP)技术。近年来颁布的一系列国际标准和国家标准均确认了10/350μs波形。在防雷工程设计中应从工程具体实际出发,贯彻国际和国家标准。

超高层建筑物电源引入处SPD冲击电流选型探讨

依据GB50057和IEC 62305,对超高层建筑物低压电源引入处电力电缆直击雷电流进行分流计算,结论显示,计算冲击电流值Iimp存在远小于12.5k A的情况。同时,依据IEC 62305给出的公式,对10/350μs波形和8/20μs波形雷电流的幅值、电荷量、单位能量、陡度进行比较,并按照GB50057-2010所示算例,提出了当计算冲击电流值较小且无匹配的Ⅰ级试验SPD产品选型时,可以考虑采用20倍最大放电电流Imax值的Ⅱ级试验SPD产品适当进行替换。

不同脉冲电流作用下氧化锌压敏电阻伏安特性分析

传统MOV(氧化锌压敏电阻)主要用于后级保护,不进行10/350μs波形冲击测试。随着MOV通流量等性能的提升,已有部分MOV产品应用于首级高暴露区线路,此时有必要开展MOV在10/350μs波形冲击下的性能研究。根据双肖特基势垒模型,结合离子迁移理论,首次对MOV在10/350μs与8/20μs冲击波形下的动态伏安特性曲线进行对比分析得出:在两种脉冲电流冲击下,动态伏安曲线都可以用一个峰值△U来校准测量值;两者的动态伏安曲线中后期都有一个先上升后缓慢回环下降的趋势,前期10/350μs的动态伏安曲线上升速度比8/20μs快;大电流冲击下两者的峰值电压超前峰值电流的时间同冲击电流幅值成正比。这为厂家生产用于一级低压配电侧的MOV产品提供借鉴意义。

基于试验的MOV长波与短波通流容量的折算关系研究

采用冲击电流发生器,对不同厂家、不同压敏电压(U1 mA)的20 kA标称放电电流(In)金属氧化物压敏电阻(MOV)施以长波10/350μs和短波8/20μs冲击电流,以期考察MOV耐受长波与短波冲击电流的折算关系。实验结果表明:MOV在长波和短波下的通流容量折算关系与MOV的压敏电压相关,其折算值与压敏电压成正比例的关系,相比于短波,长波电流耐受能力随压敏电压升高而减弱;通过实验得出,MOV在短波和长波冲击下的通流容量比值为:当压敏电压为430 V时14.44倍,当压敏电压为620 V时16.32倍,当压敏电压为910 V时22.27倍。