8/20μs試驗電流為什么這么大
對于高壓避雷器,8/20μs試驗電流最大不超過40kA,4/10μs試驗電流最大100kA;而低壓防雷產品的8/20μs試驗電流高達100kA以上,低壓防雷產品的8/20μs驗電流為什么這么大?
我不大同意ASP關于“防雷產品的8/20μs試驗電流大是因為我們國家的10/350μs波形試驗設備落后!”的觀點.
我覺得目前國內標準要使用10/350μs測試波形的原因主要是和國際標準接軌.歐洲標準IEC60364及IEC61312所“建議”使用的測試波形是10/350μs電流波,而這種測試方法目前還在技術爭議過程中,我們不應該草率的下定論,說誰比誰好.
我覺得使用什么樣的測試波形才合理,在于其是否能夠“準確的對雷電在電源線上產生過電壓進行描述.法國防雷協會(the Association Protection Foudre)、ANSI及IEC兩個標準化組織在其標準中也都同意使用8/20μs波形.其理由是:經過長期對電源線上實際出現的雷電過電壓的監測,一般最可能出現的過電壓波形為:“1.5/50μs和8/20μs的混合波形”.
10/350μs是一個長尾電流波,其最早被使用與檢測通信系統接口的沖擊耐受實驗.我們知道,在通訊系統的產品檢測中,還必須通過10/500μs電壓波的沖擊,這個標準最早由美國貝爾實驗室和大西洋電信公司提出,由美國國家標準局出版,北京“中國泰爾實驗室”電話機檢測中心一直使用此標準.我所有的“電話機電涌保護器”、“數據線電涌保護器”、“信號線電涌保護器”都在那里做過橫向和縱向的10/350μs、10/500μs沖擊實驗.
也許你不很了解沖擊實驗設備,無論什么樣波形的沖擊實驗設備,其僅僅是“波形發生器”不同而已,也就是我們常說的“波源”不同.其余的東西基本上是沒什么不一樣的.呵呵,你要是愿意花8000塊錢的話,我可以把你那臺200kA、8/20μs的實驗臺給你改成10/350μs的,而且不影響你8/20μs的測試.
10/350μs波相對于8/20μs波來說僅波形就寬了17.5倍,加上波頭陡度等等的影響,其在相同能量沖擊下自然要比8/20μs的沖擊幅值小.但是一般的講,在對于使用壓敏電阻器的電路(含混合電路)在測試上10/350μs波要比8/20μs波嚴酷一些.因為這中間牽扯到防雷產品的8/20μs試驗電流大是因為我們國家的10/350μs波形試驗設備落后,使用8/20電流模擬10/350μs的結果!
在北京國家防雷測試中心的10/350μs設備到位前(2002.5),僅有個別單位擁有10/350μs測試設備,而且對其測試真實性有一定的懷疑.那么10/350μs的產品沒有通過試驗,如何去標稱電流?因此才有8/20— 10/350 轉換公式以及17.5倍或4倍的爭論啦......
從計算角度使用8/20μs代替10/350μs,因此對8/20μs試驗電流規定的比較大;從新的國家標準的制定情況來看,第一級防雷產品應采用10/350μs測試方法,對直擊雷實施保護,那么就不需要太大的8/20μs測試電流了.2000《無間隙金屬氧化物避雷器》國家標準它基本可分為三個等級:2.5kA、5kA、10kA;8/20μs試驗電流最大是10kA等級,10/40μs試驗電流最大是65kA;方波電流最大是600A.這里所使用的2.5kA、5kA、10kA等級系統是一個用來測避雷器殘壓的標稱8/20μs試驗電流,不是用來測試避雷器本身對8/20μs雷電流的耐受的.電力避雷器的能量耐受考核電流是:2ms方波電流,這是因為在電力輸變電系統中,由于輸電線路本身的系統電壓很高,所以我們基本不考慮架空電力線感應雷波的問題,所要考慮的問題是在50Km中繼變電站之間觸地回波的問題,由于次故障回波的傳輸時間是:2ms,因此其耐受能量主要是10/40μs操作大電流和2ms方波電流.
這里應該提出的兩個問題是:
l 在我國電力系統中,500kV、330kV、220kV、110kV系統(一次設備)根本不用考慮架空電力線感應雷波的問題,只考慮直擊雷雷擊塔桿就可以了,因為在這幾個系統中架空電力線感應的雷波幅值還沒有線路的系統電壓高.對于35kV以下系統(二次側設備),在防感應雷方面也只考慮接地問題.
l 從能量的角度我們來算一下8/20μs波和2ms方波的能量.200A的2ms方波的能量是:
1.2×27kV×200A×1×2×10-3=12960J
這是一個型號為Y5WZ-17/45的最普通的10kV系統電站用避雷器的方波能量.我們反推一下它的8/20μs波耐受值:
2×27kV×?kA×0.84×20×10-6=12960J
則可得出它的8/20μs波最大耐受為:14kA,而不是它的標稱電流5kA .
對于380V、220V電力系統情況要復雜得多,林維勇先生和MCG(梅蘭日蘭)公司總裁Michael J. Coyle 先生的談話里有這方面的內容,你可以參考.IEC 61643 -1 標準建議的8/20 Imax為:20 或 40 kA ;EDF建議的經驗是基于安裝在中等電壓的網絡上的,其等級為In=5kA、Imax=40kA,其安裝使用的的70萬個電涌防護器,所記錄到的損壞率為0.025%(CIGRE 95年學術討論會),其使用的標準為:IEC 60 -099-1 及 60-099-4 .標準建議使用 40 或 65 kA 8/20 Imax 作為中等電壓的防護而65kA 8/20作為高電壓的防護.另外法國NFC 61740/95標準建議使用最大電流 65 kA作為中等及高電壓的防護.美國的標準:ANSI - C62.41 及 ANSI - C62.45 歐洲的標準:IEC 60364 及 IEC 61312所建議使用的電流防護等級也與此相同.
那么,是不是說40或者65kA的防護等級就足夠我國380V、220V電力系統防護使用了呢?我認為是不夠的,因為為防護建筑物受直接雷擊、或鄰近雷擊或供電變壓器低壓端受雷擊及降低敏感設備對來自交流電源的電涌及長時延過電壓的敏感性,所以,我們在考慮問題的時候應該首先估算出系統線路中可能出現的最大8/20μs感應雷電過電壓的峰值,注意,我這里說的是“8/20μs感應雷電過電壓”而不是電流!依據來在自LEMP的勘測經驗,其可能出現的8/20μs感應雷電過電壓中心值為200kV~300kV.由此考慮到我們系統的接地電阻要求和我們所選用的器件組合類型,我們至少應該使用80kA~100kA以上的單相對地瀉放芯片.一個能量積累和耗散的問題.
對電力高壓避雷器,依據GB11032-