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雷電沖擊電壓的標(biāo)準(zhǔn)波形、操作沖擊電壓波形,、放電時延等概念
閱讀：19869發(fā)布時間：2024-4-6
一,、沖擊電壓的標(biāo)準(zhǔn)波形
沖擊電壓指的是作用時間短暫的電壓。為了檢驗電氣設(shè)備的絕緣耐受沖擊電壓的能力,，在實驗室中常利用沖擊電壓發(fā)生器產(chǎn)生沖擊電壓,。為使實驗結(jié)果能相互比較，需規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)波形,。
1.雷電沖擊電壓的標(biāo)準(zhǔn)波形
(1)雷電沖擊電壓全波,。雷電全波沖擊試驗電壓為非周期性沖擊電壓，如圖TYBZ01402008-1所示,，先是很快上升到峰值,，然后緩慢下降到零。波形由視在波前時間T1,、視在半峰值時間T2確定,。國際電工委員會和我國國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定：
T1=1.2μs；允許誤差為±30%,；
T2=50μs,；允許誤差為±20%；
峰值允許誤差為±3%,。標(biāo)準(zhǔn)波形通常表示為±1.2/50μs,。
(2)雷電沖擊電壓截波。雷電截波沖擊試驗電壓如圖TYBZ01402008-2所示。國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了視在波前時間T1 (T1=1.2μs±30%),、截斷時間TC(TC=2～5μs),、截波峰值UC、截斷時刻電壓Uj,、電壓過零系數(shù)U2/UC等參數(shù),。
2.操作沖擊電壓的標(biāo)準(zhǔn)波形
標(biāo)準(zhǔn)操作沖擊電壓波形如圖TYBZ01402008-3所示。
國際電工委員會和我國國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定：
波前時間：Tp=250μs（1±20%）：
半峰值時問：Tz-2500μs（1+60%）,；
峰值允許偏差±3%,；
超過90%峰值的持續(xù)時間T1未作規(guī)定。
標(biāo)準(zhǔn)波形通?？杀硎緸?/span>±250/2500μs,。
二、雷電沖擊電壓下氣隙的擊穿特性
要使氣體間隙擊穿,，不僅需要足夠高的電壓,，而且電壓作用時間必須足夠長，以保證放電發(fā)展過程的完成,。
1.放電時延
放電時延是指從電壓升到間隙的靜態(tài)擊穿電壓U0(長時間作用在氣隙上能使其擊穿的低電壓)的瞬間起到間隙擊穿為止的時間,。放電時延包括統(tǒng)計時延和放電形成時延兩部分。
(1)統(tǒng)計時延ts—從電壓達(dá)到U0的瞬間起到間隙中形成第一個能引起電子崩并導(dǎo)致間隙擊穿的有效電子為止的時間,。這一有效電子出現(xiàn)所需要的時間具有統(tǒng)計性,。
(2)放電形成時延tf——從形成第一個有效電子的瞬間起到間隙擊穿為止的時間。由于電子崩及流注的發(fā)展受到一些偶然因素的影響,，所以放電形成時延tf也服從統(tǒng)計規(guī)律,。
由于放電時延服從統(tǒng)計規(guī)律，所以沖擊擊穿電壓具有分散性,。電場越不均勻或間隙越長(放電時延越長),，沖擊擊穿電壓的分散性越大。
在短間隙(幾厘米)中,，特別是電場較均勻時,，由于平均場強(qiáng)很高，放電發(fā)展速度快,，統(tǒng)計時延大于放電形成時延,，故放電時延近似等于統(tǒng)計時延。為了減小放電時延,，可采取提高外施電壓或外界照射的方法,。對于電場分布極不均勻的長間隙，由于局部場強(qiáng)高(出現(xiàn)有效電子的概率增加),，而平均場強(qiáng)較低(放電發(fā)展速度慢),，放電時延主要取決于放電形成時延,，且電場越不均勻放電時延越長。
放電時延還與外加電壓的大小有關(guān),，總的趨勢是電壓越高,，出現(xiàn)有效電子的時間越短，且放電過程發(fā)展的越快,，故放電時延越短,。
2.50%沖擊放電電壓U50%
由于沖擊擊穿電壓具有分散性，工程上常用50%沖擊擊穿電壓U50%表示間隙的沖擊擊穿特性,。
U50%是指多次施加同一沖擊電壓時,，問隙被擊穿的概率為50%的沖擊電壓峰值。
應(yīng)當(dāng)指出,，同一問隙在不同波形的沖擊電壓作用下,，其U50%是不同的，如無特別說明,，一般指用標(biāo)準(zhǔn)波形作出的。
3.沖擊系數(shù)
同一間隙的50%沖擊放電電壓U50%與靜態(tài)擊穿電壓U0之比稱為沖擊系數(shù)β,，即
β= U50%/ U0 (TYBZ01402008-1)
均勻和稍不均勻電場間隙,，放電時延短，山穿電壓的分散性小,，沖擊擊穿常發(fā)生在波峰附近,。50%沖擊放電電壓U50%與靜態(tài)擊穿電壓U0相差不大，沖擊系數(shù)近似等于1,。
在極不均勻電場中,，放電時延較長，擊穿電壓的分散性也較大,。沖擊擊穿常發(fā)生在波尾部分,，其沖擊系數(shù)大于1。
三,、操作沖擊電壓下氣隙的擊穿特性
在均勻或稍不均勻電場的空氣間隙中,，操作沖擊50%擊穿電壓與雷電沖擊U50%s、工頻擊穿電壓(峰值)幾乎相同,，擊穿發(fā)生在峰值處,，擊穿電壓的分散性也不大。在極不均勻電場中,，空氣間隙在操作沖擊電壓下的擊穿有許多特點：
1.U形曲線
長空氣間隙的操作沖擊擊穿通常發(fā)生在波前部分,，擊穿電壓與波前時間有關(guān)而與波尾時間無關(guān)。圖TYBZ01402008-4為棒一板間隙正極性操作沖擊U50%擊穿電壓與波前時間的關(guān)系,，由圖可以看出,，曲線呈U形,，即當(dāng)波前時間為某定值時，U50%具有極小值,。當(dāng)間隙距離S(m)在1～20m范圍內(nèi)時,，正棒一板問隙操作沖擊電壓的極小值U50%min(kV)可用下面的經(jīng)驗公式估算
U50%min =3400/(1+8/S) (TYBZ01402008-2)
對應(yīng)于極小值的波前時間稱為臨界波前時間。當(dāng)問隙距離增大時,，臨界波前時間也相應(yīng)增大,。需要注意的是：在某些波前時間內(nèi)，氣隙的操作沖擊擊穿電壓比工頻擊穿電壓還低,，所以在設(shè)計高壓電力裝置時必須注意這種現(xiàn)象,。
2.極性效應(yīng)
在極不均勻電場中，正極性操作沖擊電壓下的U50%比負(fù)極性的低,，且其極性效應(yīng)較雷電沖擊電壓下的極性效應(yīng)更加顯著,，如圖TYBZ01402008-5所示。
3.飽和現(xiàn)象
長空氣間隙在操作沖擊電壓作用下,，其U50%min與間隙距離的關(guān)系呈現(xiàn)顯著的飽和特征,，如圖TYBZ01402008-5所示。
4. 分散性大
空氣間隙在操作沖擊電壓的作用下,，其擊穿電壓的分散性比雷電沖擊電壓作用下大得多,。對極不均勻電場的空氣間隙，其相對標(biāo)準(zhǔn)偏差可達(dá)8%左右,。
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