防雷保護(hù)裝置的試驗(yàn)課件

關(guān)于防雷保護(hù)裝置的試驗(yàn)第1頁，講稿共56頁，2023年5月2日，星期三防雷保護(hù)裝置的試驗(yàn)大致可以分為以下四類：

1、設(shè)計(jì)性試驗(yàn)；

2、鑒定性試驗(yàn)；

3、產(chǎn)品試驗(yàn)；

4、診斷性試驗(yàn)。第2頁，講稿共56頁，2023年5月2日，星期三主要內(nèi)容：

人工模擬雷電暫態(tài)過電壓和過電流；快速脈沖測量系統(tǒng)；合適的試驗(yàn)接線方式。第3頁，講稿共56頁，2023年5月2日，星期三一、脈沖高電壓的產(chǎn)生

第4頁，講稿共56頁，2023年5月2日，星期三

充放電的過程可以概括為：主電容先并聯(lián)充電，然后在串聯(lián)放電，主電容由并聯(lián)轉(zhuǎn)變?yōu)榇?lián)是靠一組球隙實(shí)現(xiàn)的。

第5頁，講稿共56頁，2023年5月2日，星期三放電后的等效電路

第6頁，講稿共56頁，2023年5月2日，星期三波頭上升快慢與電阻Rf有關(guān)，波尾下降快慢與電阻Rt有關(guān)。

Rf越小，波頭上升越快；

Rt越大，波尾下降越慢。

第7頁，講稿共56頁，2023年5月2日，星期三參數(shù)的確定：第8頁，講稿共56頁，2023年5月2日，星期三提高輸出電壓

一、提高充電電壓；二、增加級數(shù)。第9頁，講稿共56頁，2023年5月2日，星期三第10頁，講稿共56頁，2023年5月2日，星期三二、脈沖高電壓的測量

在脈沖電壓發(fā)生器和示波器之間需要設(shè)置一個(gè)中間環(huán)節(jié)，作用是將高電壓脈沖按照原樣降低到示波器可以接受的幅度，它就是脈沖分壓器。

第11頁，講稿共56頁，2023年5月2日，星期三1、電阻分壓器

第12頁，講稿共56頁，2023年5月2日，星期三

兩端的匹配條件是：

R2+R3=R5=Z

式中，Z是電纜的波阻抗。

第13頁，講稿共56頁，2023年5月2日，星期三

為了避免示波器現(xiàn)象板電容與輸入引線的寄生電感L造成示波圖上出現(xiàn)振蕩，可以在示波器輸入端的引線上加一個(gè)電阻r。第14頁，講稿共56頁，2023年5月2日，星期三初始出現(xiàn)在示波器的電壓為：

初始的電壓比表示為：

第15頁，講稿共56頁，2023年5月2日，星期三最終出現(xiàn)在示波器上的電壓為：

最終的分壓比可表示為：

第16頁，講稿共56頁，2023年5月2日，星期三

要使初始分壓比與最終分壓比相等，必須有：

R5=Z第17頁，講稿共56頁，2023年5月2日，星期三2、電容分壓器

第18頁，講稿共56頁，2023年5月2日，星期三電容分壓器初始的分壓比為：

到達(dá)穩(wěn)態(tài)后的最終分壓比為：

第19頁，講稿共56頁，2023年5月2日，星期三

要使初始分壓比與最終分壓比相等，一般選擇電容值，使之滿足：

C1+C2=C3+C0第20頁，講稿共56頁，2023年5月2日，星期三3、阻容混合分壓器第21頁，講稿共56頁，2023年5月2日，星期三初始分壓比近似取決于電容，即：

分壓器的最終分壓比取決于電阻，即：

第22頁，講稿共56頁，2023年5月2日，星期三

為了使分壓比的初始值等于最終值，應(yīng)該滿足：

C2R=C1R1

為了在電纜的兩端不能有反射發(fā)生，要求阻抗匹配：

R4=R2+R3=Z第23頁，講稿共56頁，2023年5月2日，星期三對于整個(gè)測量系統(tǒng)而言，初始分壓比表示為：

測量系統(tǒng)的最終分壓比可表示為：第24頁，講稿共56頁，2023年5月2日，星期三三、脈沖大電流的產(chǎn)生

第25頁，講稿共56頁，2023年5月2日，星期三

根據(jù)R、L和C之間的關(guān)系，可以分三種情況來考察脈沖電流的波形。

脈沖電流的表達(dá)式為：

1、第26頁，講稿共56頁，2023年5月2日，星期三脈沖電流的表達(dá)式為：

2、式中的δ為衰減因子，表達(dá)式為：

第27頁，講稿共56頁，2023年5月2日，星期三脈沖電流的表達(dá)式為：

3、ω為振蕩角頻率，表達(dá)式為：第28頁，講稿共56頁，2023年5月2日，星期三

從以上三種情況的電流表達(dá)式可以知道，放電回路中阻抗的大小直接決定著脈沖電流的波形。當(dāng)阻抗比較小時(shí)，可以產(chǎn)生較大幅值的電流。因此，脈沖電流發(fā)生器要產(chǎn)生高幅值的電流，必須盡可能地減小電路中的電感。第29頁，講稿共56頁，2023年5月2日，星期三四、脈沖大電流的測量

脈沖大電流的測量是通過一個(gè)電流測量元件來實(shí)施的，電流測量元件能夠?qū)⒚}沖大電流轉(zhuǎn)換成一個(gè)低電壓信號，再將這個(gè)低電壓信號引入示波器的現(xiàn)象板上，就可以記錄脈沖電流的波形。第30頁，講稿共56頁，2023年5月2日，星期三第31頁，講稿共56頁，2023年5月2日，星期三1、分流器

示波器記錄的信號是脈沖大電流流過分流器電阻Rs產(chǎn)生的壓降，即：第32頁，講稿共56頁，2023年5月2日，星期三

當(dāng)電阻器Rs是一個(gè)純電阻時(shí)，示波器記錄的電壓u（t）與脈沖大電流i（t）成正比，u（t）的波形能反映i（t）的波形。由于脈沖大電流流過分流器時(shí)產(chǎn)生集膚效應(yīng)和熱效應(yīng)，使分流器的阻值Rs不能維持恒定，同時(shí)分流器自身也存在著電感，使得分流器不能成為一個(gè)純電阻。第33頁，講稿共56頁，2023年5月2日，星期三2、Rogowski線圈

該線圈利用被測電流所產(chǎn)生的磁場在線圈中感應(yīng)出的電壓來測量電流，被測試的電流不流過線圈本身，線圈與放電回路在電氣上是絕緣的，這樣就可以克服分流器測量的缺點(diǎn)。

第34頁，講稿共56頁，2023年5月2日，星期三第35頁，講稿共56頁，2023年5月2日，星期三M表示線圈與主放電載流導(dǎo)線回路之間的互感系數(shù)

第36頁，講稿共56頁，2023年5月2日，星期三如果被測電流i（t）的頻譜上限頻率ω1（在幾到幾十MHz之間），有：

Z》ω1L可以忽略線圈的內(nèi)部壓降，認(rèn)為u（t）全加在Z上。如果在下限頻率ω2（幾到幾百赫茲）以上，有：第37頁，講稿共56頁，2023年5月2日，星期三

可認(rèn)為電容上的電流i0（t）主要由電阻R來確定，即：

在以上兩個(gè)條件都滿足的情況下，示波器測得的電壓可由下式來確定：第38頁，講稿共56頁，2023年5月2日，星期三第39頁，講稿共56頁，2023年5月2日，星期三五、脈沖高電壓與脈沖大電流的試驗(yàn)施加方式1、引線連接

脈沖電壓或電流通過共模和差模兩種引線連接形式施加于被測保護(hù)裝置上。第40頁，講稿共56頁，2023年5月2日，星期三第41頁，講稿共56頁，2023年5月2日，星期三第42頁，講稿共56頁，2023年5月2日，星期三第43頁，講稿共56頁，2023年5月2日，星期三第44頁，講稿共56頁，2023年5月2日，星期三第45頁，講稿共56頁，2023年5月2日，星期三2、耦合方式

對于不帶電的保護(hù)裝置進(jìn)行脈沖沖擊試驗(yàn)時(shí)，將脈沖電壓或電流按照共?；虿钅５囊€連接形式加到保護(hù)裝置上。第46頁，講稿共56頁，2023年5月2日，星期三第47頁，講稿共56頁，2023年5月2日，星期三向帶電試驗(yàn)系統(tǒng)耦合脈沖電壓的方式有兩種：串聯(lián)和并聯(lián)。1）、串聯(lián)耦合第48頁，講稿共56頁，2023年5月2日，星期三2）、并聯(lián)耦合

第49頁，講稿共56頁，2023年5月2日，星期三后置濾波器，有兩個(gè)作用：

一是保護(hù)電源或信號源在沖擊試驗(yàn)時(shí)不會被損壞；二是提供高阻抗迫使絕大部分脈沖電流進(jìn)入被試保護(hù)裝置。第50頁，講稿共56頁，2023年5月2日，星期三3、檢驗(yàn)判據(jù)1）、被試保護(hù)裝置輸出端的暫態(tài)電壓幅值（即殘壓值）低于一個(gè)給定的可以接受的值；

2）、輸出端輸出的剩余能量應(yīng)低于一定的可接受的值；第51頁，講稿共56頁，2023年5月2日，星期三3）、經(jīng)過規(guī)定的脈沖沖擊試驗(yàn)后，被試保護(hù)裝置中各元件必須完好無損，性能不變。

4）、脈沖沖擊試驗(yàn)后，保護(hù)裝置中保護(hù)元件上的泄漏電流不能超過規(guī)定的范圍，檢測泄漏電流的變化是為了考察保護(hù)元件的老化程度。第52頁，講稿共56頁，2023年5月2日，星期三六、保護(hù)盲區(qū)問題

對于多級保護(hù)電路來說，可能存在一定的保護(hù)“盲區(qū)”，所謂“盲區(qū)”是指在持續(xù)時(shí)間長且幅值較低的暫態(tài)過電壓作用下，前級保護(hù)元件未動作，后級保護(hù)元件已經(jīng)在過電壓作用下?lián)p壞的工作區(qū)。第53頁，講稿共56頁，2023年5月2日