雷电中的异常过电压的破坏作用及种类

天狼晓月

雷电中的异常过电压的破坏作用及种类

转引自“防雷资讯网”

常过电压的破坏作用通常是把超过设计规定的正常工作电压上限值的电压，称为“异常过电压”或简称“过电压”。它是压敏电阻器的工作对象，如果没有过电压，也就没有压敏电阻器的生存空间了，因此要了解压敏电阻器，就必须对过电压有个基本了解。过电压将对电气或电子装置，其中的电路，元器件，造成直接破坏，这种破坏，依据其严重程度，大体可分为以下四种情况：

①使设备、装置短时间工作错乱；

②造成潜故障，即使得电路和器件的性能下降，寿命缩短，提前失效；

③造成电路或器件的永久性损坏；

④导致起火，触电等安全事故。



异常过电压可能是外来的，也可能是设备，装置内部自生的。外侵过电压的侵入途径，可以通过导线、电路传导进入，也可以通过静电感应，电磁感应侵入。过电压的出现可能是有规律的周期性的，但更多则是随机的。因此在大多数情况下，很难准确的把握它。异常过电压，依据其成因的不同，可以分为雷击过电压、操作过电压、静电和暂态过电压等。



雷电过电压雷云直接对设备、装置放电时，设备装置所承受的是“直击雷过电压”，这种情况，毕竟是很少的，而通常所说的雷击过电压是指“感应雷电压”。当雷击对地面某一点放电时，通常是在它周围方圆1.5km范围内的导线，导体中，都会有一定幅度值的瞬态电压产生，产生这种冲击电压的主要机理如下：

①雷云对附近地面的物体放电，或在附近云层中放电，产生的电磁场，会在供电系统的线路导体中产生感应电压；

② 附近云-地之间放电产生的入地电流，耦合到接地网的公共接地阻抗上，在接地网的长度和宽度方向上产生电压差；

③ 若雷击时，变压器一次侧的间隙性避雷器动作，一次侧电压快速跌落，这种快速跌落通过变压器的电容耦合，传送到二次侧，迭加在通过正常变压器耦合的电压上，形成二次侧冲击电压

④雷电直接击中高压一次侧线路，向一次侧线路注入极大的电源。这种大电流流过接地电阻或一次侧导体的冲击阻抗，都会产生高电压。一次侧的这种高电压又可通过电容耦合，和正常的变压器耦合，在低压交流电源线路中出现；

⑤雷电直击中二次侧线路，这意味着极大的电流和这种电流所产生的极高电压，他们远远超过设备本身和接在二次侧线路中的保护器件的承受能力。



为模拟雷电冲击，国际上规定“1.2/50”电压波为标准雷电压波（1.2/50的含义是指一个单极性的指数波，其波前时间为1.2μS，波尾下降到半峰值的时间为50μS）。“10/350”电流波为未经传导衰减的电流波，“8/20”电流波为经传导衰减的感应雷电流波。雷电冲击波的特点是持续时短，但峰值很高。



操作过电压操作过电压是指电路中的断路器、隔离开关、继电器、可控硅开关等通断转接时，在系统电路中、电路对地以及开关两端所产生的过电压。产生操作过电压的原因是由于线路及其中的元器件都带有电感和电容，储存在电感中磁能和储存在电容中的静电场能量，在电路状态突变时产生能量转换，过度的振荡过程，由振荡而出现过电压。操作过电压的持续时间比雷击过电压长，比暂态过电压短，在数百微妙到100mS之间，并且衰减很快。 GB/T16927.1-1997（ICE60-1.1989）规定用250/2500冲击电压波来模拟操作冲击电压。在压敏电阻测试中规定用10/1000电流波，2ms电流波进行能量的测试。



众所周知，在天气干燥的冬天，人体与衣服间的摩擦会使人体带电，当带电的人与电子产品接触时，就会对电子产品（如手机）放电，这是一种典型的静电放电，静电放电的特点是电压很高，但时间很短，为纳秒极。 IEC61000-4-2规定的模拟静电放电的电压，等级为2kv-8kv，相应的电流峰值为（7.5-30）A，波形如图2.2所示。



暂态过电压暂态过电压是指当电力系统发生接地故障，切断负荷或谐振时产生的相-地，或相-相间的电压升高，它的特点是持续时间比较长（0.1S-60S，与系统的保护方式有关）。暂态过电压的幅值随供电系统的接地方式而异，接地电阻大的系统，暂态过电压倍数就大。