ISSN 1004-4965

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十脉冲下限压型SPD级间串联退耦电感前后能级匹配研究

徐乐 史东东 高攀亮 曹洪亮 秦孟晟 王成芳

徐乐, 史东东, 高攀亮, 曹洪亮, 秦孟晟, 王成芳. 十脉冲下限压型SPD级间串联退耦电感前后能级匹配研究[J]. 热带气象学报, 2021, 37(3): 387-395. doi: 10.16032/j.issn.1004-4965.2021.033
引用本文: 徐乐, 史东东, 高攀亮, 曹洪亮, 秦孟晟, 王成芳. 十脉冲下限压型SPD级间串联退耦电感前后能级匹配研究[J]. 热带气象学报, 2021, 37(3): 387-395. doi: 10.16032/j.issn.1004-4965.2021.033
XU Le, SHI Dong-dong, GAO Pan-liang, CAO Hong-liang, QIN Meng-sheng, WANG Cheng-fang. ARESEARCH ON ENERGY LEVEL MATCHING OF SERIES DECOUPLING INDUCTANCE BETWEEN STAGES OF TEN-PULSE LOWER-LIMITING SURGE PROTECTOR[J]. Journal of Tropical Meteorology, 2021, 37(3): 387-395. doi: 10.16032/j.issn.1004-4965.2021.033
Citation: XU Le, SHI Dong-dong, GAO Pan-liang, CAO Hong-liang, QIN Meng-sheng, WANG Cheng-fang. ARESEARCH ON ENERGY LEVEL MATCHING OF SERIES DECOUPLING INDUCTANCE BETWEEN STAGES OF TEN-PULSE LOWER-LIMITING SURGE PROTECTOR[J]. Journal of Tropical Meteorology, 2021, 37(3): 387-395. doi: 10.16032/j.issn.1004-4965.2021.033

十脉冲下限压型SPD级间串联退耦电感前后能级匹配研究

doi: 10.16032/j.issn.1004-4965.2021.033
基金项目: 

国家重点基础研究发展计划 2014CB441405

国家自然科学基金 41175003

详细信息
    通讯作者:

    徐乐, 男, 江苏省人, 工程师, 从事雷电防护技术、电磁兼容和风险评估工作。E-mail: 765587231@qq.com

  • 中图分类号: TM153.2

ARESEARCH ON ENERGY LEVEL MATCHING OF SERIES DECOUPLING INDUCTANCE BETWEEN STAGES OF TEN-PULSE LOWER-LIMITING SURGE PROTECTOR

  • 摘要: 退耦电感是限压型浪涌保护器(SPD)级联配合核心元件, 对于限压型SPD能级匹配具有重要影响。针对退耦电感与限压型SPD能级匹配问题, 基于行波传输理论建立多级限压型SPD能量匹配模型, 并结合更接近自然雷击的10个8/20μs多脉冲试验进行研究, 试验结果可知: 恒定波阻抗下, 增大SPD线路间退耦电感值, 可有效减缓雷电瞬态过电压上升速率。SPD并联时, 氧化锌压敏电阻压敏电压对前后级分流比影响较小, 与残压值呈正相关关系。SPD级联电感值越大, 前级SPD泄流越多, 后级SPD箝压水平越高, 能级匹配效果越好。当出现磁饱和时, 前级SPD泄流显著降低, 后级SPD的泄流显著增加, 为避免出现该现象, 实际装设SPD时, 级间选装的退耦电感值在合理范围内应稍大于理论电感值。

     

  • 图  1  行波通过串联电感

    a.接线图;b.等值电路;c.折射波和反射波。

    图  2  前后级SPD级联退耦电感匹配模型

    图  3  十脉冲试验原理图

    a.多脉冲波形发生装置简易图;b.8/20 μs波形发生器。

    图  4  级间串联不同电感值时泄流随冲击电压变化的曲线

    a.2 µH电感;b.4 µH电感;c.6 µH电感;d.8 µH电感;e.10 µH电感。

    图  5  压敏电压不同情况下串联不同电感值时分流比随冲击电压变化的对比图

    a. 2 µH电感;b. 4 µH电感;c. 6 µH电感;d. 8 µH电感;e. 10 µH电感。

    图  6  压敏电压不同情况下串联不同电感值时残压随冲击电压变化的对比图

    a. 2 µH电感;b. 4 µH电感;c. 6 µH电感;d. 8 µH电感;e. 10 µH电感。

    图  7  级间串联2 µH电感连接的波形图

    a.总通流和后级残压波形图;b.后级通流和前级残压波形图。

    图  8  级间串联6 µH电感连接的波形图

    a.总通流和后级残压波形图;b.后级通流和前级残压波形图。

    表  1  十脉冲下串联不同电感值时前级SPD占总泄流比重

    电感值/μF 冲击电压/kV
    5 10 15 20 25 30
    2 70.75% 79.35% 79.16% 79.67% 83.98% 81.77%
    4 77.81% 84.97% 85.71% 86.87% 87.65% 88.58%
    6 84.23% 88.13% 89.97% 90.87% 92.01% 92.79%
    8 69.87% 75.71% 78.36% 78.17% 79.41% 80.78%
    10 66.31% 74.51% 76.89% 77.01% 78.37% 79.56%
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    表  2  5~30 kV十脉冲下串联不同电感值时前后级SPD残压值(kV)

    电感值/μF 冲击电压/kV
    5 10 15 20 25 30
    前级残压 后级残压 前级残压 后级残压 前级残压 后级残压 前级残压 后级残压 前级残压 后级残压 前级残压 后级残压
    2 1.07 1.06 1.25 1.22 1.47 1.42 1.62 1.55 1.88 1.71 1.90 1.89
    4 1.19 1.02 1.31 1.25 1.54 1.39 1.77 1.47 1.93 1.76 2.28 1.97
    6 1.23 1.06 1.39 1.11 1.57 1.29 1.79 1.48 1.94 1.65 2.04 1.92
    8 1.12 1.09 1.39 1.24 1.59 1.42 1.67 1.43 1.96 1.53 2.03 1.93
    10 1.17 1.14 1.35 1.24 1.35 1.32 1.45 1.43 1.67 1.58 1.87 1.73
    下载: 导出CSV
  • [1] 李祥超, 赵学余, 姜长稷, 等. 电涌保护器(SPD)原理与应用[M]. 北京: 气象出版社, 2011: 276-297.
    [2] 何雨微, 瞿佥炜, 刘亚坤, 等. 后续回击下限压型浪涌保护器的伏安特性及其级联配合[J]. 电工技术学报, 2017(32): 198-205. https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-DGJS201701022.htm
    [3] 徐乐, 杨仲江, 游志远, 等. 氧化锌压敏电阻劣化前后动态特性研究[J]. 电瓷避雷器, 2014, 8(4): 132-138. https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-DCPQ201404025.htm
    [4] STANDLERRB. Transmission line models for coordination surge protection devices[J]. Electron agnetic Compatibility IEEE, 1993: 358-362. http://ieeexplore.ieee.org/xpls/abs_all.jsp?arnumber=473711
    [5] 李祥超, 唐宏科, 王金虎. 电感在两级电涌保护器设计中的应用[J]. 南京信息工程大学学报, 2011, 3(3): 275-279. doi: 10.3969/j.issn.1674-7070.2011.03.011
    [6] 张栋, 傅正财, 赵刚, 等. 低压配电系统中浪涌保护器配合机理[J]. 电工技术学报, 2009, 24(7): 145-149. doi: 10.3321/j.issn:1000-6753.2009.07.024
    [7] IEC. 61643-1: 2005 Low-voltage surge protective devices Part1: Surge protective devices connected to low-voltage power distribution systems Requirements and tests[S]. 2015.
    [8] 徐乐. 低压配电系统中MOV动态特性及与GDT的配合研究[D]. 南京: 南京信息工程大学, 2014.
    [9] 张栋. 低压配电系统中SPD保护和配合的研究[D]. 上海: 上海交通大学, 2007.
    [10] 朱若需. 传输线耦合雷电电磁波特性及其抑制方法研究[D]. 南京: 南京信息工程大学, 2017.
    [11] 陈绍东, 张义军, 颜旭, 等. 初始长连续电流引起的地电位抬升和SPD损坏[J]. 应用气象学报, 2020, 31(2): 236-246. https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-YYQX202002010.htm
    [12] 王荣珠, 陈则煌, 宿志国, 等. 考虑绝缘闪络和杆塔的冲击电晕对输电线路中雷电波传播的影响研究[J]. 科学技术与工程, 2015(3): 85-91. https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-KXJS201507017.htm
    [13] 徐乐, 杨仲江, 柴建, 等. 不同脉冲电流作用下氧化锌压敏电阻伏安特性分析[J]. 电瓷避雷器, 2013(4): 78-84. doi: 10.3969/j.issn.1003-8337.2013.04.017
    [14] 刘俊, 何金良, 胡军, 等. ZnO压敏电阻老化机理的研究进展[J]. 电工电能新技术, 2010, 29(3): 63-67. doi: 10.3969/j.issn.1003-3076.2010.03.015
    [15] 杜志航, 孙涌、姜山, 等. 基于限压型电涌保护器能量配合的分析[J]. 电气工程应用, 2011(3): 15-17. https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-DCPQ200905014.htm
    [16] 徐乐, 游志远, 胡玉玲, 等. 基于回复电压法ZnO压敏电阻冲击老化诊断[J]. 气象科技, 2016, 44(1): 137-141. https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-QXKJ201601023.htm
    [17] 李祥超. 雷电电磁辐射、耦合及抑制方法的试验仿真研究[D]. 南京: 南京信息工程大学, 2017.
    [18] 陈璞阳, 杨仲江, 李祥超, 等. 压敏电阻冲击老化过程中残压比变化的分析[J]. 电瓷避雷器, 2014(4): 42-48. https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-DCPQ201402010.htm
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出版历程
  • 收稿日期:  2020-12-25
  • 修回日期:  2021-04-12
  • 网络出版日期:  2021-09-27
  • 刊出日期:  2021-06-01

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