標準振蕩波作用下負載性質對電涌保護器防護影響的研究

李麗榮，孔維功，李立君

（邢臺職業技術學院電氣工程系，河北邢臺 054035）

0 引言

隨著現代工業技術的不斷發展，雷電過電壓對電力、電子系統的危害也日益嚴重[1]。電涌保護器（SPD）是抑制雷電過電壓的關鍵設備，其中又以氧化鋅壓敏電阻最為常用[2]。目前針對SPD的雷電防護研究較為成熟，涉及了具體保護機理[3]、兩級和多級配合保護方式[4-6]、有效保護距離[7-8]、負載性質影響[9-10]等多方面，但是現有研究大多是針對8/20 μs、10/350μs沖擊電流源或1.2/50～8/20μs組合波波形。

實測線路雷電暫態過電壓觀測數據和人工引雷數據[11-12]都表明：雷電暫態過電壓通常呈衰減振蕩，并且首個脈沖波頭時間非常短。采用單脈沖電流源或組合波進行SPD防護分析可能與真實雷電過電壓波作用存在一定差異。IEEE C62.41—1991[13]推薦采用0.5 μs-100 kHz標準振蕩波來模擬真實雷電暫態過電壓波形。因此有必要研究標準振蕩波作用下負載性質對SPD防護特性的影響。

本文通過EMTP軟件[14]搭建標準振蕩波發生電路，采用P-G壓敏電阻等效電路模型，分析單級SPD和兩級SPD防護下負載性質對被保護設備過電壓的影響。最后討論兩種防護方式下，不同負載對應的有效保護距離，為標準衰減振蕩波下的SPD防護提供參考。

1 標準振蕩波發生電路

根據IEEE C62.41—1991定義的0.5 μs-100 kHz標準振蕩波波形，第1個波頭時間為0.5 μs，振蕩頻率為100 kHz，在0.5個周期內幅值衰減至初始峰值的60%以下，圖1給出了標準振蕩波發生電路圖。圖2給出了典型標準振蕩波波形，幅值為6 kV。

圖1 標準振蕩波發生電路Fig.1 Circuit of the standard oscillating wave generator

2 試驗電路模型

標準振蕩波沖擊試驗電路圖見圖3，主要考慮采用單級SPD防護和兩級SPD防護兩種情況。……