尊时凯龙

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一级浪涌保;;;;て魇欠褚欢ㄒ10/350波形???? ?深度剖析

宣布时间:2025-08-13 15:46:16人气:
IEC是国际电工委员会的简称,, ,,,,,响应的是这个国际标准化组织制订的标准,, ,,,,,主要是电工领域的国际标准。。。 。。。。 。
IEEE 是电气和电子工程师协会的简称,, ,,,,,制订的标准涉及太空、盘算机、电信、生物医学、电力及消耗性电子产品等领域。。。 。。。。 。
本文以Dion Neri和Bruce Glushakow所著的白皮书为基础!。 。。。。 。, ,,,,,该白皮书经IEEE审核后被确定为学术理论性文件。。。 。。。。 。   
最先叙述之前,, ,,,,,我们先关注一下这样一个事实:多年来,, ,,,,,美国的浪涌保;;;;て(又称瞬态电压制制器TVSS)的测试计划都以ANSI/IEEEC62.41(美国国家标准委员会/电气电子工程师协会C62.41标准)为测试规范。。。 。。。。 。而在现实应用中,, ,,,,,凭证该标准举行设计、生产、测试的浪涌保;;;;て髟谌蚴谐∩先〉昧擞乓斓挠τ眯Ч!。 。。。。 。 

一、历史回首:10/350作为一级测试波形的由来: 
在1995年以前,, ,,,,,包括美国在内的大大都国家都接纳8/20波形测试浪涌保;;;;て鳎, ,,,,,“国际电气规范”(IEC)也接纳相同的做法。。。 。。。。 。但以后,, ,,,,,在IEC61643标准文件中,, ,,,,,却对装置在修建物进线处的浪涌保;;;;て饕肓诵碌“配电系统1级防护”测试计划。。。 。。。。 。为了顺应IEC61643对攻击脉冲电流(Iimp)的要求,, ,,,,,测试机构不得不将测试波形改为10/350。。。 。。。。 。而这一转变的所谓“理论基础”是:10/350的波形更靠近于直接雷击的波形参数,, ,,,,,因此,, ,,,,,在对此类举行浪涌保;;;;て(IEC称SPD)的有用性测试时接纳10/350波形比8/20波形更合适。。。 。。。。 。 
然而,, ,,,,,在经由大宗可靠的跟踪视察之后,, ,,,,,IEEE以为对测试计划做出类似的改动基础不具备充分的理由,, ,,,,,因此仍然坚持接纳8/20波形。。。 。。。。 。
但在现实中,, ,,,,,IEC引入的“配电系统1级防护”测试新计划却在浪涌保;;;;て魇谐∩显斐闪嗽勇遥涸谀承┡分奚痰墓奈柘拢, ,,,,,“配电系统1级浪涌保;;;;て”在设计、生产上凭证10/350测试脉冲为参考,, ,,,,,接纳真空管作为防护元件,, ,,,,,并宣称该种保;;;;て鞒晌“主流”。。。 。。。。 。
他们依据很简朴:“既然直接雷击的波形只能用10/350波形的脉冲举行模拟,, ,,,,,以是,, ,,,,,ANSI/IEEE所主张的8/20波形的测试规范就缺乏以起到防护直接雷击的作用。。。 。。。。 。” 
尊时凯龙·(中国区)人生就是搏
二、IEC选择10/350的手艺依据: 
凭证IEC的“新要求”,, ,,,,,测试“防护直接雷击的浪涌保;;;;て”时应接纳10/350波形攻击脉冲,, ,,,,,而测试“防护间接雷击的浪涌保;;;;て”时应接纳8/20波形。。。 。。。。 。
100kA的10/350波形脉冲的放电强度是20kA的8/20波形脉冲的125倍。。。 。。。。 。125×0.4=50  
若是使用压敏电阻MOV作为浪涌抑制元件,, ,,,,,设计一个能防护100kA的10/350波形的攻击脉冲的保;;;;て鳎, ,,,,,它所具备的放电能力必需相当于防护2500kA的8/20波形攻击脉冲的能力。。。 。。。。 。  
以上结论的盘算历程揭晓在IEC的规范文件中,, ,,,,,并以此作为理论依据证实:“按10/350波形测试设计的保;;;;て鞯姆阑つ芰Ρ劝8/20波形测试的保;;;;て饕20倍以上。。。 。。。。 。”  
 
三、对10/350波形的接纳的争议: 
我们讨论这样的结论是否准确之前,, ,,,,,先看看这样一些事实:  
1.按8/20设计的浪涌保;;;;て鞯南质涤τ米刺 
多年来,, ,,,,,在所有接纳ANSI/IEEE标准测试的低压浪涌保;;;;て鞯氖谐∩希, ,,,,,至今没有,, ,,,,,也没有须要设计出浪涌能力在2500kA的保;;;;て鳌!。 。。。。 。其缘故原由在于:
(1)多年现实的应用告诉我们:纵然是在雷电征象zui卑劣的地方,, ,,,,,浪涌能力在8/20波形400kA的保;;;;て魉哂械姆阑に剑, ,,,,,搪塞极端卑劣的直接雷击事务都已经绰绰有余。。。 。。。。 。
(2)在天下规模内,, ,,,,,接纳8/20测试波形的保;;;;て髟诒;;;;;っ舾械缱幼氨该庠庵苯永谆鞯墓セ魇彼逑殖龅男阅芤恢焙苁俏裙炭煽俊!。 。。。。 。
2.IEC内部关于是否应该接纳10/350波形也保存争议
1995年,, ,,,,,10/350测试波形首先泛起在IEC61312-1标准文件中。。。 。。。。 。但在此前后,, ,,,,,IEC内部对是否接纳10/350波形保存着差别的看法,, ,,,,,这种阻挡意见随着人们对直击雷熟悉的提高,, ,,,,,阻挡的声音也越来越高。。。 。。。。 。
在1995年召开的TC81委员会聚会上,, ,,,,,通过多方游说,, ,,,,,18个选举国家中的14个对10/350测试波形议案投了赞成票,, ,,,,,并通过议案。。。 。。。。 。2000年,, ,,,,,在对“IEC61312-3:2000”修改案举行投票时,, ,,,,,19个选举国家中投赞成票的国家镌汰为13个。。。 。。。。 。以后我们可以看出,, ,,,,,到2000年,, ,,,,,在IEC内部有近1/3的国家对10/350测试波形持阻挡态度。。。 。。。。 。 

四、IEEE对直击雷的研究:  
在IEC61312-1标准文件推出以后,, ,,,,,IEEEC62.41.2-2002标准文件对“雷击(first-strokelightning)举行了评估,, ,,,,,评估规模包括了IEC61312文件中划定的“半峰值时间”为350毫秒的攻击脉冲(10/350波形),, ,,,,,并得出以下结论:   
“IEC所谓‘高能量浪涌的防护要求’是建设在有限的数据剖析基础之上,, ,,,,,其缘故原由在于:当我们把这样的‘要求’和凭证IEEEC62系列文件所设计的浪涌保;;;;て鞯南质涤τ眯Ч嘟狭渴保, ,,,,,就发明这种‘要求’不可靠。。。 。。。。 。” 
IEEE的这次评估审查了以下三方面的问题:
(1)10/350波形是谁首先提出的,, ,,,,,依据是什么???? ?  
(2)在决议浪涌保;;;;て鞯牟馐圆ㄐ问保, ,,,,,究竟应该以什么样的手艺数据为依据???? ?
 (3)10/350波形和直接雷击的相似性究竟有几多???? ?  
1.什么叫10/350波形???? ?   
10/350是体现攻击脉冲电流时间转变的数据。。。 。。。。 。其中10(微秒)体现攻击脉冲抵达90%电流峰值的时间,, ,,,,,而350体现从电流峰值到半峰值的时间(T2)。。。 。。。。 。
事实上,, ,,,,,不管成因是否为雷击,, ,,,,,任何一个一连时间在350毫秒的岑岭值电流(Ipeak)关于任何一种以半导体元件为主的保;;;;て鞫际侵旅摹!。 。。。。 。 
现在我们可以明确:  
IEC61312-1标准文件的制订者们接纳了10/350波形这个事实。。。 。。。。 。然而,, ,,,,,通过该标准文件的IECTC81委员会聚会还在其标准文件中宣称“接纳10/350测试波形的理由就是:常见雷击的‘半峰值’时间就是350毫秒。。。 。。。。 。”  
2.确定10/350测试波形究竟应该以什么样的手艺数据为基础!。 。。。。 。浚?? ? 
既然IEC确定10/350波形是凭证这样的理由,, ,,,,,现在我们对这种理由的准确性做出剖析。。。 。。。。 。   
(1)IEC61643-1号文件将IEC61312-1指定为雷电浪涌测试参数的*规范性文件。。。 。。。。 。(请拜见IEC61643-1号文件143页的附录A)  
(2)IEC61643-1号文件有关雷电电流的参数简直定依据仅仅只是依附于1975年和1980年揭晓在国际电气杂志上的两篇文章。。。 。。。。 。 
现在,, ,,,,,我们就对这两篇文章举行剖析。。。 。。。。 。 
▲1975年文章 
在剖析K·Berger结论之前,, ,,,,,我们先看看IEC61312-1文件的测试波形的选择依据:  
IEC61312-1文件的主要依据是“阳性雷击(first positive stroke)”的参数。。。 。。。。 。关于这种做法,, ,,,,,TC81委员会在该文件的附录A中这样诠释到:“我们以为,, ,,,,,在所有的闪电中,, ,,,,,90%的闪电为阴性,, ,,,,,10%为阳性。。。 。。。。 。但由于阳性闪电的组成为:雷击+长时雷击,, ,,,,,以是阳性放电能量很大,, ,,,,,因此,, ,,,,,雷击的峰值参数应该以此作为依据。。。 。。。。 。
就1级防护来说,, ,,,,,只管阳性雷击的泛起机率低于10%,, ,,,,,但其各项数据可以涵盖所有闪电中的99%,, ,,,,,因此,, ,,,,,雷电参数的峰值,, ,,,,,如电流峰值参数Ipeak,, ,,,,,闪电电荷参数Qf,, ,,,,,短时雷击参数Qs,, ,,,,,详细能量参数W/Q,, ,,,,,都应该以此为依据。。。 。。。。 。另外,, ,,,,,大大都阴性闪电的峰值远远低于阳性直击雷,, ,,,,,虽然有些阴性闪电的参数可以比阳性直击雷还要高,, ,,,,,但比例在所有闪电中缺乏1%,, ,,,,,因此可以忽略不计。。。 。。。。 。
换句话说,, ,,,,,IEC61312-1文件的制订者们以为:只要他们思量到了那些泛起虽然机率较低,, ,,,,,但一连时间较长的“阳性雷击(first positive stroke)”,, ,,,,,就可以确保“清静”。。。 。。。。 。但关于这样的结论,, ,,,,,连1975年文章的作者K·Berger自己都以为是片面的。。。 。。。。 。 
1975年,, ,,,,,从事雷电研究的瑞士电气工程师K·Berger在国际电气杂志上揭晓文章,, ,,,,,以为直击雷的电流波形近似10/350波形。。。 。。。。 。   
现在我们来剖析一下他得出该结论的要害因素: 
雷击收罗所在:位于瑞士Lugano湖边周围的San Salvatore山上的一所雷电监测站。。。 。。。。 。  
问题1:将高塔引雷造成的回手雷当成直击雷 
K·Berger文章中所提到的阳性云—地闪电的探测所在是位于有高塔的山顶上,, ,,,,,这和位于山顶的没有高塔的其它修建的雷电情形差别。。。 。。。。 。有高塔的山顶修建会引雷。。。 。。。。 。事实上,, ,,,,,在K·Berger探测到的所有闪电中,, ,,,,,除一次破例,, ,,,,,其余的闪电的组成都是先由高塔向上引雷,, ,,,,,然后是向下的雷击。。。 。。。。 。
而的IEC61312-1文件却以此为依据,, ,,,,,将这种山顶高塔回手雷看成所谓“占自然雷击10%的阳性直击雷”。。。 。。。。 。然而在现真相形中,, ,,,,,高塔引雷所引发的回雷击事务在所有雷击事务中的比例还远不到1%。。。 。。。。 。 
现在我们知道,, ,,,,,IEC61312-1文件的制订者们以K·Berger的研究效果为依据,, ,,,,,把阳性的回手雷(positive return strokes)看作是阳性直击雷,, ,,,,,并得出结论:“阳性雷击”的电流峰值Ipeak比阴性的雷击要高得多。。。 。。。。 。但这种熟悉却是值得嫌疑的,, ,,,,,依据如下: 
20世纪末,, ,,,,,“美国国家雷电探测网NLDN”对6万万次闪电举行了研究,, ,,,,,效果显示:阳性或阴性的云—地岑岭值电流闪电(LPCCG)占其中的146万次,, ,,,,,比例为2.46%。。。 。。。。 。而关于所有Imax>75kA的闪电,, ,,,,,阴性云—地岑岭值电流闪电在数目上大大凌驾阳性云—地岑岭值电流闪电。。。 。。。。 。由此可见,, ,,,,,IEC有关阴性雷和阳性雷电流巨细的结论是站不住脚的 
问题2:对阳性回手闪电的波形和阴性闪电的波形的明确  
IEC61312-1文件以为,, ,,,,,阳性回手闪电的波形和阴性闪电的波形保存着很大的差别。。。 。。。。 。然而,, ,,,,,“美国国家雷电探测网NLDN”的研究却证实这两种波形在很洪流平上是类似的。。。 。。。。 。 
▲1980年文章 
1980年,, ,,,,,国际电气杂志揭晓的一篇文章以为,, ,,,,,雷击事务的电流波形近似10/350波形。。。 。。。。 。IEC再次接受了文章的看法。。。 。。。。 。但在国际规模内,, ,,,,,包括欧洲其它的机构,, ,,,,,对此种看法并没有体现赞成。。。 。。。。 。例如总部位    于法国的着名非政府国际组织“大型配电系统国际理事会(CIGRE)”的专家们就对此持阻挡态度,, ,,,,,其双语杂志《Electra》也拒绝刊登任何支持类似看法的学术文章。。。 。。。。 。    (CIGRE建设于1921年,, ,,,,,其建设宗旨是增进各国电气工程师及专家之间的知识信息交流,, ,,,,,并开展学术研究。。。 。。。。 。)   
3.10/350波形和直接雷击的相似性究竟有几多:雷击一连时间研究 
说真话,, ,,,,,雷击事务可能是自然界中zui难以琢磨的征象之一。。。 。。。。 。其中的主要缘故原由是由于雷电征象研究自己难度很大,, ,,,,,因此,, ,,,,,在现阶段zui可靠的依据就是现实应用效果和大规模的视察研究的效果。。。 。。。。 。现在,, ,,,,,大宗的研究证实以下的事实是值得信托的: 
(1)2001年,, ,,,,,“高压电气工程”的作者J·R·Lucas在其文章中提出,, ,,,,,在盘算雷电浪涌时,, ,,,,,回手雷历程中泛起的高电流是*较量特殊的情形。。。 。。。。 。在这一历程中,, ,,,,,电流的波形可以体现为:    i=I(e-alphaxt–e-betaxt)其中波前时间为0.5~10毫秒,, ,,,,,波尾时间为30~200毫秒。。。 。。。。 。    但通常来说,, ,,,,,雷击电流波形的波前时间应为6毫秒,, ,,,,,波尾时间为25毫秒(即6/25)  
  (2)韩国电力公司举行一项为期5年的研究。。。 。。。。 。效果发明,, ,,,,,在他们所监测到的雷击中,, ,,,,,95%的半峰时间不到22毫秒,, ,,,,,而平均峰值时间为10.82毫秒。。。 。。。。 。
(3)1977年,, ,,,,,在日本举行的一项研究中,, ,,,,,发明平均半峰时间为40毫秒。。。 。。。。 。 
(4)美国国家海洋&大气治理局(NOAA)经研究提出:“回手雷的峰值电流的转变规模在5~200kA,, ,,,,,而半峰时间的转变规模在20~50毫秒。。。 。。。。 。 
从以上研究中我们看出:除了回手雷这一破例(0.5~10/30~200),, ,,,,,大大都直击雷的较量靠近8/20波形。。。 。。。。 。 
   
五、IEEE接纳的直击雷测试波形:
在对雷电浪涌情形,, ,,,,,测试波形及测试程序举行了普遍深入的视察研究之后,, ,,,,,IEEEzui终确定应用于浪涌保;;;;て鞑馐缘牟ㄐ危, ,,,,,并在IEEEC62.41.2-2002标准文件中推荐接纳:    (1)配电系统C,, ,,,,,B类:1.2/50~8/20混淆波,, ,,,,,前者用于电压测试,, ,,,,,后者用于电流攻击测试。。。 。。。。 。  
(2)配电系统A类:100kHz环波(模拟低幅瞬态电压和电磁射频滋扰)  
IEEE有关雷电浪涌防护的标准文件包括C62.45-2002,, ,,,,,C62.41.1-2002及C62.41.2-2002,, ,,,,,手艺质料总共292页。。。 。。。。 。凭证IEEE标准设计生产的浪涌保;;;;て髌毡橛τ迷谔煜律系缱幼氨竮ui敏感,, ,,,,,数目zui麋集的地方,, ,,,,,现实应用效果在天下规模恒久获得一定。。。 。。。。 。
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