雷電(也稱為“閃電”)是雷暴天氣中發(fā)生的一種長(zhǎng)距離瞬時(shí)放電現(xiàn)象,據(jù)統(tǒng)計(jì)自然界中1/3的閃電會(huì)擊中地球,被稱為地閃。地閃放電過程中產(chǎn)生的大峰值電流、高峰值功率、炙熱的高溫、強(qiáng)電磁輻射和沖擊波等物理效應(yīng),會(huì)地面的建筑物、電力和電子設(shè)備、航空、航天、通信等產(chǎn)生破壞作用,甚至威脅到人的生命[1-2]。在輸電線路中由于雷電的靜電感應(yīng)和電磁感應(yīng)產(chǎn)生的雷電過電壓嚴(yán)重地影響了設(shè)備的正常運(yùn)行,嚴(yán)重的甚至造成設(shè)備的損壞。
ZnO壓敏電阻作為常用的防雷器件,具有通流容量大、殘壓低、響應(yīng)時(shí)間短的特點(diǎn)被廣泛地應(yīng)用[3-6]。(推薦閱讀:
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國(guó)內(nèi)外許多學(xué)者已經(jīng)對(duì)
ZnO壓敏電阻在電涌保護(hù)的應(yīng)用中做過大量的實(shí)驗(yàn)及理論研究:李祥超、唐宏科、王金虎等人研究了雷電流通過退耦電感時(shí),可以將電涌保護(hù)器的殘壓降低15%~30%,有效地提高了電涌保護(hù)器的保護(hù)效果[7];李祥超等在集散控制系統(tǒng)電涌保護(hù)器的設(shè)計(jì)專利中,提出了利用電感作為退耦元件,能夠有效地降低電涌保護(hù)器的殘壓 [8]。王慧穎在電涌保護(hù)器的能量配合應(yīng)用中,利用傳輸線理論分析了能量配合的關(guān)系,并且與等同的電感值進(jìn)行了對(duì)比。以上學(xué)者均對(duì)多級(jí)電涌保護(hù)器如何提高保護(hù)效果做了研究,然而對(duì)兩級(jí)ZnO壓敏電阻串聯(lián)退耦電感各級(jí)殘壓及通流的影響沒有做進(jìn)一步的研究。退耦電感的取值在兩級(jí)相同電涌保護(hù)器的應(yīng)用中,其殘壓、通流及吸收能量的研究在實(shí)際防雷應(yīng)用中具有一定參考價(jià)值[9-12]。(推薦閱讀:
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筆者針對(duì)退耦電感在多級(jí)電涌保護(hù)系統(tǒng)中應(yīng)用,采用雷電沖擊平臺(tái)模擬8/20μs的雷電流,對(duì)兩級(jí)ZnO壓敏電阻組成的電涌保護(hù)系統(tǒng)串聯(lián)不同的退耦電感進(jìn)行沖擊試驗(yàn),得出兩級(jí)相同參考電壓的ZnO壓敏電阻配合應(yīng)用中,第一級(jí)ZnO壓敏電阻與第二級(jí)ZnO壓敏電阻的通流、殘壓及吸收能量的對(duì)應(yīng)關(guān)系。為退耦電感在多級(jí)SPD系統(tǒng)中的應(yīng)用提供依據(jù)。
1兩級(jí)ZnO壓敏電阻間串聯(lián)電感的理論分析
2試驗(yàn)方案及試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析
2.1 試驗(yàn)方案
2.2 試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析
本文總結(jié):
通過波的傳輸及試驗(yàn)結(jié)合,詳細(xì)地對(duì)兩級(jí)ZnO壓敏電阻的能量配合進(jìn)行了分析研究,通過沖擊試驗(yàn)得出用不同電感值時(shí)兩級(jí)ZnO壓敏電阻的通流值、殘壓值及能量的關(guān)系,并對(duì)以上試驗(yàn)數(shù)據(jù)對(duì)比分析,得出如下結(jié)論:
?、?實(shí)驗(yàn)表明,在由兩個(gè)ZnO壓敏電阻構(gòu)成的兩級(jí)SPD能量配合系統(tǒng)中,第一級(jí)SPD的通流均遠(yuǎn)大于第二級(jí)SPD,第一級(jí)SPD起到泄流的作用。
②在相同的沖擊電壓下,電感值L越大,第一級(jí)SPD對(duì)總電流的分流越多,其泄流效果越好。
?、墼?~14kV沖擊電壓范圍內(nèi),電感L越大,第二級(jí)SPD的通流及殘壓陡度越小,對(duì)電力系統(tǒng)的防雷保護(hù)具有很重要的意義。
?、艿谝患?jí)SPD能量吸收百分比在30%~40%以內(nèi),第二級(jí)SPD的能量吸收百分比在5.5%~12.5%左右,第一級(jí)SPD吸收了大量的能量,同時(shí),隨著電感值L的增大,第二級(jí)吸收能量的百分比逐漸減小。更有效的實(shí)現(xiàn)了兩級(jí)SPD之間的配合與保護(hù)。