雷電(也稱(chēng)為“閃電”)是雷暴天氣中發(fā)生的一種長(cháng)距離瞬時(shí)放電現象,據統計自然界中1/3的閃電會(huì )擊中地球,被稱(chēng)為地閃。地閃放電過(guò)程中產(chǎn)生的大峰值電流、高峰值功率、炙熱的高溫、強電磁輻射和沖擊波等物理效應,會(huì )地面的建筑物、電力和電子設備、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(xiàn)路中由于雷電的靜電感應和電磁感應產(chǎn)生的雷電過(guò)電壓嚴重地影響了設備的正常運行,嚴重的甚至造成設備的損壞。
ZnO壓敏電阻作為常用的防雷器件,具有通流容量大、殘壓低、響應時(shí)間短的特點(diǎn)被廣泛地應用[3-6]。(推薦閱讀:
壓敏電阻的特點(diǎn)和壓敏電阻的應用領(lǐng)域)
國內外許多學(xué)者已經(jīng)對
ZnO壓敏電阻在電涌保護的應用中做過(guò)大量的實(shí)驗及理論研究:李祥超、唐宏科、王金虎等人研究了雷電流通過(guò)退耦電感時(shí),可以將電涌保護器的殘壓降低15%~30%,有效地提高了電涌保護器的保護效果[7];李祥超等在集散控制系統電涌保護器的設計專(zhuān)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器的殘壓 [8]。王慧穎在電涌保護器的能量配合應用中,利用傳輸線(xiàn)理論分析了能量配合的關(guān)系,并且與等同的電感值進(jìn)行了對比。以上學(xué)者均對多級電涌保護器如何提高保護效果做了研究,然而對兩級ZnO壓敏電阻串聯(lián)退耦電感各級殘壓及通流的影響沒(méi)有做進(jìn)一步的研究。退耦電感的取值在兩級相同電涌保護器的應用中,其殘壓、通流及吸收能量的研究在實(shí)際防雷應用中具有一定參考價(jià)值[9-12]。(推薦閱讀:
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筆者針對退耦電感在多級電涌保護系統中應用,采用雷電沖擊平臺模擬8/20μs的雷電流,對兩級ZnO壓敏電阻組成的電涌保護系統串聯(lián)不同的退耦電感進(jìn)行沖擊試驗,得出兩級相同參考電壓的ZnO壓敏電阻配合應用中,第一級ZnO壓敏電阻與第二級ZnO壓敏電阻的通流、殘壓及吸收能量的對應關(guān)系。為退耦電感在多級SPD系統中的應用提供依據。
1兩級ZnO壓敏電阻間串聯(lián)電感的理論分析
2試驗方案及試驗數據分析
2.1 試驗方案
2.2 試驗數據分析
本文總結:
通過(guò)波的傳輸及試驗結合,詳細地對兩級ZnO壓敏電阻的能量配合進(jìn)行了分析研究,通過(guò)沖擊試驗得出用不同電感值時(shí)兩級ZnO壓敏電阻的通流值、殘壓值及能量的關(guān)系,并對以上試驗數據對比分析,得出如下結論:
?、?實(shí)驗表明,在由兩個(gè)ZnO壓敏電阻構成的兩級SPD能量配合系統中,第一級SPD的通流均遠大于第二級SPD,第一級SPD起到泄流的作用。
?、谠谙嗤臎_擊電壓下,電感值L越大,第一級SPD對總電流的分流越多,其泄流效果越好。
?、墼?~14kV沖擊電壓范圍內,電感L越大,第二級SPD的通流及殘壓陡度越小,對電力系統的防雷保護具有很重要的意義。
?、艿谝患塖PD能量吸收百分比在30%~40%以?xún)?,第二級SPD的能量吸收百分比在5.5%~12.5%左右,第一級SPD吸收了大量的能量,同時(shí),隨著(zhù)電感值L的增大,第二級吸收能量的百分比逐漸減小。更有效的實(shí)現了兩級SPD之間的配合與保護。