第五章+避雷器保护.ppt

通常先规定一标准波形及电流，用不发生损坏或失效所能耐受的脉冲电流次数来表示。当脉冲电流波超过其耐冲击能力时，可能会使放电管的引线熔断、玻璃或陶瓷管爆裂或裂开漏气，致使放电电压明显增高。对于20／40μs波，RL—350玻璃放电管的一次耐冲击能力最大可达到近3kA，但也有不少管子因电极引出线处压伤或接触电阻较大，只要l kA多或近2 kA的冲击电流(均为20／40μs)，就可造成管子断线失效。陶瓷放电管在同样波形冲击下，耐冲击能力可达20kA以上。 据南非资料介绍用在架空裸线路上的放电管，如果线路位于雷电活动强烈的地区，若欲让放电管能连续多年有可靠的动作，放电管本身必须同时经受表7.2规定的各种冲击而不会损坏。接于架空裸线和架空电缆终端的避雷元件，如能耐受一次20 kA的冲击电流(波形为5／100μs)，则除了发生终端雷电直击外，其他情况均能够承受。 10／1000 50 500 5／100 1000 20 5／100 5000 8 波形／μs 电流峰值／A 冲 击 次 数 表7.2 放电管耐冲击试验标准 极间绝缘电阻和极间电容：均是为使保护器不致引起电路损耗和反射太大而提出的指标。极间绝缘电阻一般要求在1000MΩ以上，极间电容一般在20pF以下，目前的陶瓷放电管的极间电容实际上只有3～5pF左右，甚至更小。 保护性能评价 保护性能上的缺陷 由于放电管自身的结构及其工作机制，使得它在雷电暂态电涌过电压防护应用中会存在一些缺陷，这些缺陷往往会直接或间接地影响到放电管的保护可靠性及其自身安全。归纳起来，这此缺陷主要表现为以下几点： ①放电分散性 放电管是依靠气体放电机制来进行电涌过电压抑制的，气体的放电时，电极加压至产生点火电子，电子雪崩到击穿放电管的间隙是放电管的击穿时延。 如图所示，如果di/dt较小，在过电压值达到放电管的直流放电电压ufdc后，放电管要经过几个微秒才能放电。若di/dt较大，在过电压值达到放电管的直流放电电压ufdc后，放电管要经过数个纳秒才能放电。从暂态过电压达到放电管的ufdc到实际放电之间存在着一段时延??，相应的电压增量可表示为： 则放电管的实际放电 电压应为： uf?=ufdc+ ?U t ?? ufdc uf? U ?U 图7-20 放电管的时延脉冲 对于上升陡度大的过电压波来说，放电管的延迟??虽小，但由于di/dt的数值很大，电压增量?U以及实际放电电压uf?都会很大，uf?有可能达到几倍的ufdc值，在ufdc与uf?之间出现的短持续时延脉冲能在放电管动作前传输到被保护电子设备上，被保护电子设备对此常常不能耐受而受到其损害。 放电管的放电击穿不仅有较大的时延，而这种时延本身也存在着较大的分散性。对于同一型号参数的管子，这种差异所造成的一个不良后果就是在抑制共模电涌过电压时，会将共模过电压转化为差模过电压。 如图（a）所示，两只型号参数完全相同的管子 GT1和 GT2设置于平衡线路上，当共模电涌过电压沿A、B两条线传输到放电管安装点处时，由于放电时延的分散性，GT1 和 GT2的放电击穿不会同步进行，如图（b）所示。设GT1首先在t1时刻击穿，而GT2要到t2时刻才击穿，这样 在t1―t2之间就会产生一个差模过电压脉冲，见图（b）中的阴影部分，该差模过电压脉冲作用于被保护设 备的两线端之间，损坏设备。 图7-21 共模过电压 转化为差模过电压 （a） （b） 两只管子的放电时延分散性越大，脉宽t1―t2间隔就越长，相应的差模脉冲的危害性也就越严重。减小脉宽 t1―t2间隔的一种办法就是采用一只三极放电管 GT 来取代原先的两只二极放电管，如图所示。由于处在同一三极放电管管体内的两个间 隙之间的放(b)电时延很小， 脉宽 t1 ― t2 间隔可以被限制 到很短，图中放电管将共模 过电压 转化为差模过电压因 此差模脉冲的危害性被大大 削弱。 图7-22 三极放电管保护电路 在三个电极中，有一个电极通常用于接地，另外两上电极分别与该接地电极组成两个放电间隙。当雷电暂态电涌过电压同时作用于这两个间隙（如共模电涌过电压）时，由于气体放电的随机性，其中一个间隙中引起碰撞电离，促使该间隙尽快放电击穿，这样就可以大大减小两个间隙之间的放电同步分散性。