低压弱电系统浪涌保护器的选择

1　雷电波特征　　雷击时的能量主要集中体现在首次雷击波对应的库仑量或焦耳量,因此GB50057—94把首次雷击波形(即10/350μs)作为雷电流的波形,而8/20μs波形并非自然界所具有的波形,它是对碳化硅(SiC)压敏电阻做绝缘冲击电压实验时,短路电流近似于8/20μs波形,故把8/20μs定为模拟测试波形。雷电波是行进波,存在波阻抗,波形在传输过程中半波时间只会被展宽而不是变窄,8/20μs波形,不是感应雷波形,在选用SPD时,应尽量选用10/350μs波形测试的SPD的参数为准。而以8/20μs波形测试SPD的各参数不能真实地反映SPD在遭受雷击时的特性。2…     

两种试验类型防雷SPD之间的电流值换算

为探讨Ⅱ级试验防雷SPD(浪涌保护器)的最大放电电流I_(max)(8/20μs)值与Ⅰ级试验防雷SPD的冲击电流I_(imp)(10/350μs)值之间的等效关系,采用将I_(max)(8/20μs)电流波和I_(imp)(10/350μs)电流波分别等效为斜角波的方法,分别计算Ⅱ级试验SPD承受的I_(max)(8/20μs)电流波能量和Ⅰ级试验SPD承受的I_(imp)(10/350μs)电流波能量,令两者的能量相等,分析计算出I_(max)(8/20μs)和I_(imp)(10/350μs)应满足的比值关系。通过分析计算得出:当Ⅱ级试验SPD的电压保护水平值与Ⅰ级试验SPD的电压保护水平值相等时,Ⅱ级试验SPD的最大放电电流I_(max)(8/20μs)值为Ⅰ级试验SPD的冲击电流I_(imp)(10/350μs)值的21.56倍,两者所能承受的能量大致相等。     

MOV长波和短波通流容量的折算关系探讨

目前IEC(国际电工委员会)和我国国家标准对SPD(电涌保护器)的通流容量要求(工程中常以最大放电电流Imax表征通流容量)有两种波形:10/350和8/20μS,分别用于SPD的Ⅰ类和Ⅱ类试验中.     

基于自然闪电下的限压型SPD残压特征分析

选取2017年6月15日和7月8日的2次人工引雷试验人工触发闪电数据,对采集系统记录了2次有明显残压波形的数据进行分析,结果表明:2次人工触发闪电的平均回击雷电流幅值为11.00kA,平均雷电流波形10%~90%的上升时间为0.24μs,平均雷电流的半峰宽度为10.98μs,平均雷电流的回击波形10%~90%的上升陡度38.20GA/s。2次人工触发闪电的平均残压持续时间为387.1μs,残压峰值平均值为969.4V,残压平均值为759.6V。自然闪电通常具有多回击、回击间隔时间短、放电过程复杂多样等特点,有可能破坏SPD热稳定性,加速老化,甚至可能被击穿;而该试验中SPD没有被损坏,主要是因为:人工触发闪电造成架空线路近距离发生闪电感应,尽管SPD的残压值高,但是电流比较小,所以SPD承受的能量不大。     

Ⅱ级试验SPD泄放雷电冲击电流的可行性

通过试验的方法,采用脉冲电流发生器,对不同标称放电电流的Ⅱ级试验SPD,施加波形为10/350μs的电流波,考察Ⅱ级试验SPD所能通过的冲击电流与其标称电流的关系,从而对用Ⅱ级试验SPD泄放雷电冲击电流的可行性进行分析。试验结果表明:试验中的四个不同品牌型号的Ⅱ级试验SPD分别能通过其标称流0.075、0.075、0.1、0.125倍的冲击电流值,平均理论偏差为-6.25%,与相关理论研究相符;用Ⅱ级试验SPD泄放雷电冲击电流是可行的,但对于所能通过的冲击电流与标称放电电流的比值,不同品牌和型号之间有较大差异。由于受市场上实际产品的限制,在实际应用中,用Ⅱ级试验SPD代替Ⅰ级试验SPD作为第一级SPD可行性低。     

标准雷电波形的频谱分析及其应用

标准雷电波频谱分析可以获悉其电压、电流在不同频段的振幅、能量等分布，为防雷器件和电子设备的标准波形7中击试验以及基层雷电防护工作提供技术参考。选取常用的8／20（μs）、10／350（μs）波形、后续雷击0．25／100（μs）波形和国家标准推荐雷电试验波形（10／200、4／300、1．2／50、10／700（μs）），通过连续傅立叶变换计算了不同波形的振幅、能量的频谱变化，并与自然闪电辐射场的频谱进行了比较。结果表明雷电电流波形的振幅和能量主要集中在低频部分，振幅频谱主要集中在1MHz以下，能量主要集中在几kHz到几百kHz；半峰值时间t2是雷电波振幅和能量频谱分布的主要因素，t2的大小决定了低频部分的谐波丰富程度。这些结论在雷电防护设计和应用中起到一定的参考作用。     

十脉冲下限压型SPD级间串联退耦电感前后能级匹配研究

退耦电感是限压型浪涌保护器(SPD)级联配合核心元件,对于限压型SPD能级匹配具有重要影响.针对退耦电感与限压型SPD能级匹配问题,基于行波传输理论建立多级限压型SPD能量匹配模型,并结合更接近自然雷击的10个8/20 μs多脉冲试验进行研究,试验结果可知:恒定波阻抗下,增大SPD线路间退耦电感值,可有效减缓雷电瞬态过...     

基于PSPICE的半导体放电管仿真模型的建立

随着防雷元件制造技术和工艺的不断发展,半导体放电管(Thyristor Surge Suppresser,TSS)以其精确导通、无限重复、快速响应等显著优点在防雷产品仿真、设计中占有越来越重要的地位.基于半导体放电管的电气特性和PNPN四层结构特点,利用Spice算法建立TSS的子电路仿真模型,考虑了TSS响应时间和波尾转折特性,利用1.2/50μs-8/20μs和10/700μs-5/320μs两种组合波冲击设备进行实测,验证了仿真模型的正确性,并给出了仿真波形误差.该模型的建立对基于防雷元件的仿真设计有一定的使用价值.     

基于ATP-EMTP的F-D模型残压误差模拟分析

金属氧化物压敏电阻(MOV)在防止电力系统免受雷电过电压侵扰时起至关重要的作用。文中基于MOV仿真模型IEEE模型,建立了一种新的MOV仿真模型F-D模型,并利用ATP-EMTP电磁暂态仿真软件进行仿真模拟,进而对比分析IEEE模型和F-D模型在残压误差上的优缺点。相比于IEEE模型,在波形为8/20μs和峰值为10 kA的雷电电流冲击下,FD模型能更好地再现雷电电流冲击后的残压值。F-D模型中的电感参数对仿真结果影响较大,其值与残压误差值呈负相关关系。在波形为8/20μs和峰值分别为5、7、10 kA的雷电电流冲击下,优化后的F-D模型残压误差均可忽略不计,因此优化后的F-D模型能很好地反映出实际的MOV动作特性。     

基于不同组合方式下电源系统SPD的试验

通过对电源系统SPD几种常见的组合方式用8/20μs电流进行冲击试验,测出每种组合的残压和通流以及冲击前后的静态参数,通过试验并对试验数据进行分析发现:常见的电源系统SPD组合方式中两压敏电阻并联时的通流最大、残压最小,而压敏电阻串联时的残压最大、通流最小;采用多个压敏电阻并联适用于暂态过电流较大的保护场合;压敏电阻与气体放电管串联时,残压稍高,通流量增大,无漏电流,但反应时间变长,适用对SPD响应时间要求不太高的电路中;压敏电阻漏电流随着冲击电压的增大不断升高,所以应定期检测,及时更换。     

基于人工触发闪电的开关型SPD性能试验

基于火箭人工引雷,对安装于低压架空配电线路上的开关型SPD进行性能试验。试验中发现,人工触发闪电的初始连续电流过程和回击过程在低压架空线路上感应出的正、负极性过电压在数值上相当,M过程感应出的正、负极性过电压在数值上差异较大,其中回击过程感应过电压幅值最大,均为10.23 kV。对应初始连续电流过程、回击过程和M过程,开关型SPD动作呈现出明显的点火、电弧、熄弧等过程,泄放雷电流的残压持续时间达毫秒量级。回击过程对应的SPD动作过程中存在明显的工频续流,M过程由于电流和能量都相对较小,工频续流过程不明显。雷击电磁脉冲在架空线路上耦合引起的过电流波的波前时间和波尾时间较实验室采用的8/20μs模拟雷电感应波的波前时间和波尾时间大很多倍,其对SPD的考验更残酷。     

气象用90m/s回流开闭两用强风风洞设计

为解决国内70 m/s以上风速传感器没有检定和校准能力的问题,本文设计一种风速上限为90 m/s的回流强风气象风洞,并利用移动导轨使试验段具备开闭两用功能.风洞整体尺寸为26 m×10 m×4.2 m(长×宽×高);流速范围闭口时达到0.49～90.74 m/s;控制系统采用物理量全数字化设计,满足计量实验的自动化需求...     

闪电电场变化波形时域特征分析及放电类型识别

对闪电电场变化波形进行时域特征分析,研究闪电放电类型识别方法,是闪电探测系统研制工作的重要组成部分.利用闪电快电场变化资料,研究分析闪电波形的时域特征,分别统计负地闪回击和双极性窄脉冲波形的上升时间、下降时间、脉冲宽度等多个特征参数,得出负地闪回击波形上升时间平均值为2.9μs、下降时间平均值为89μs、脉冲宽度平均值为15.4μs,而双极性窄脉冲波形的上升时间平均值为1.7μs、下降时间平均值为2.1μs、脉冲宽度平均值为2.4μs.通过对闪电波形参数的统计分析,给出了不同放电过程的识别判据,实现了对地闪回击、双极性窄脉冲的自动识别,并利用实测数据进行了验证.结果表明,制定的波形识别判据对负地闪回击的识别效率可达到90%,对正地闪回击与双极性窄脉冲事件也有较高的识别率.     

广东一次雷暴过程负地闪先导的电学特征分析

利用 0 .0 8μs时间分辨率的大容量慢天线电场变化测量系统在广东从化地区一次雷暴过程中观测得到的 44次负地闪电场变化波形 ,对负地闪回击前 2 0 0 μs内的先导电场变化波形进行了分析。发现负地闪首次回击前的先导电场变化波形 ,按最后一个先导脉冲与相应回击间电场变化特征大致可分为三类。通常负地闪先导过程由若干脉冲式变化组成 ,首次回击前先导脉冲间的平均时间间隔为 1 5.8μs(均方差 5.3μs) ;继后回击前直窜 -梯级先导脉冲间的平均时间间隔为 9.4μs(均方差 5.5μs)。首次回击前最后一个先导脉冲与首次回击间的平均时间间隔为 1 2 .7μs(均方差 7.8μs) ,最后一个先导脉冲幅值与回击峰值之比的平均值为0 .1 (均方差 0 .0 4 ) ,且两者之间有很好的相关性 ,并用回击传输线模式对这一关系进行了解释。     

金沙站雷电特征及其雷电防护技术探讨

利用金沙大气本底站2006年7月至2007年12月雷电观测资料及2006-2007年闪电定位资料、咸宁市1960-2004年的雷电观测资料.通过实地考查、气象资料论证和分析,对金沙站雷电特性、雷电活动规律和雷击风险情况进行了分析.结果表明:金沙大气本底站雷暴日数接近于咸宁市,雷电流强度最大幅值和雷击密度郜高于周边地区,建筑物、电气线路和活动人员处于易落雷区,发生直接雷击的风险较大.运用防雷的理论技术结合相关技术规范的要求,提出了金沙站的防雷应从直击雷保护、电涌保护、地网设置、等电位措施、屏蔽措施、综合布线等方面综合考虑,要遵循有关规范并适当提高标准进行防护,建筑物应按二类防雷标准进行设计,站区内的建筑物、设备、线路及活动人员均应处于LPZOB区,电子信息系统防雷等级确定为A级,SPD设计不少于3级,第一级SPD的通流量50～80 kA(10/350μS波形)为宜.     

平凉黄土高原地闪VHF辐射特征分析

利用亚微秒级时间分辨率的VHF辐射接收系统与快电场变化测量仪,对甘肃平凉黄土高原雷暴过程中地闪VHF辐射及相应电场变化特征进行了分析研究,发现负地闪回击前VHF辐射与快电场变化在时间上有很好的对应关系。回击前后300μs内的VHF辐射波形可以归纳为三种类型,90%的负地闪首次回击过程VHF辐射波形属于第三类,表现为连续脉冲贯穿回击过程,平均持续时间为600μs;同负地闪相比,正地闪回击过程产生的连续辐射持续时间较长。统计表明,负地闪首次回击过程辐射峰值出现在回击启动后10~100μs,算术平均值为45μs;继后回击启动后10~260μs辐射达到峰值,算术平均值为91μs。首次回击过程辐射峰值强度往往大于梯级先导过程,与回击主峰后主通道分支产生的电磁辐射较强有关。     

基于FBG的4用户、2.5 Gb/s OCDMA-PON实验研究

光码分多址(OCDMA)技术具有全光处理,异步接入,高安全性等优势.无源光网络(PON)为接入网"最后一公里"瓶颈提供了最佳的解决方案.基于光码分复用的无源光网络(OCDMA-PON)充分发挥了OCDMA 技术的特点及PON技术的优势,在未来光接入网中有很大的应用潜力.介绍了OCDMA-PON系统以及FBG编解码器的结构原理.在此基础上采用二维光正交码,设计了4个发送用户和1个接收用户的OCDMA-PON系统,进行了速率为2.5 Gb/s的传输实验.结果表明在多用户随机接入的情况下,该系统能正确解码,性能良好.     

不同脉冲电流冲击下多级石墨间隙匹配特性研究

针对石墨间隙不同间距的配合使用问题,根据其工作原理并结合汤逊气体放电理论,采用1.2/50 μs开路电压波和8/20μs短路电流波对不同级数的石墨间隙进行试验,结果表明:电压保护水平随着间隙距离的增加而增加,当间隙距离超过2 mm时,电压保护水平远大于IEC规定的2.5 kV.石墨间隙的残压、通流和动作响应时间都随着石...     

CHARACTERISTICS ANALYSIS OF THE INDUCED OVERCURRENT GENERATED BY CLOSE TRIGGERED LIGHTNING ON THE OVERHEAD TRANSMISSION POWER

Techniques of artificially-triggered lightning have provided a significantly useful means to directly measure various physical parameters of lightning discharge and to conduct research on protection methods of lightning electromagnetic pulses. In this study, using capacitive and resistive dividers, current probes and optical fiber transmission devices, we measured and analyzed the induced overvoltage on the overhead transmission line and the overcurrent through Surge Protective Devices (SPD) when a lightning discharge was artificially triggered nearby on August 12, 2008 at Conghua Field Lightning Experiment Site. The triggered lightning discharge contained an initial current stage and eight return strokes whose peak currents ranged from 6.6kA to 26.4kA. We found that overcurrents through SPD were induced on the power line both during the initial continuous current stage and the return stroke processes. During the return strokes, the residual voltage and the current through the SPD lasted up to the ms (millisecond) range, and the overcurrents exhibited a mean waveform up to 22/69μs with a peak value of less than 2kA. Based on the observed data, simple calculations show that the corresponding single discharge energy was much greater than the values of the high voltage pulse generators commonly used in the experiments regulated for SPD. The SPD discharge current peak was not synchronous to that of the residual voltage with the former obviously lagging behind the latter. The SPD discharge current peak was well correlated with the triggered lightning current peak and the wave-front current gradient. The long duration of the SPD current is one of the major reasons why the SPD was damaged even with a big nominal discharge current.     

大气低压模拟舱研制与初步应用

本文介绍了自主研制大气低压模拟舱基本参数及其性能测试和初步应用结果。舱体尺寸为550~600 mm,长600 mm,具备自动和手动两种气压控制方式,舱内极限低压可达21 hPa。测试表明：在抽气时舱内气压变化率平均41 hPa/s,舱内气压对数与抽气时间在量程范围内基本呈线性变化,压力响应特性曲线随着气压的降低而降低;放气时舱内气压变化率平均66 hPa/s,值在100 hPa附近达到最大且向气压的高、低两个方向减小。舱内压力响应静态点测试在10 s到1 min内为22% ~ 36%,1 ~ 10 min为36±18%。漏气率在10 min内为04 Pa/min, 实际压力控制偏差在10、20、40 min和1 h内分别为004、01、019和025 hPa。应用低压模拟舱对美国SPC 6A型臭氧探空仪在100 hPa以下泵效订正系数测量的结果与厂家提供的校准曲线对比显示结果较好,偏差在70 hPa以上泵效小于25%、35~70 hPa小于5%、20~35 hPa小于6%、20 hPa以下小于5%。低压模拟舱满足气象探空仪器检测的低压环境需求。