浪涌抗扰度试验原理

1  雷电知识介绍

直击雷： “打雷”是带电云层与建筑物、大地或防雷装置之间发生的迅猛放电现象。

感应雷：由于雷电而引起的静电感应和电磁场感应所产生的雷击统称为感应雷，又称二次雷。入侵途径：1）通过避雷针引入地感应到传输线；

2）通过电源线、信号线或天馈线引入感应雷击（通过电感性耦合（磁感应））；

3）地点位反击引入感应雷击（通过阻性耦合方式）

开关作用的操作过电压：因变压器的空载、电机的启动或开关的开启等引起的瞬时过电压。

闪电：闪电的的平均电流是：30,000A。90%以上的闪电是云层对云层放电过程。 

特点：作用时间极短，但电压幅度高、瞬态能量大。

2  浪涌发生器

2.1 电源线路试验的综合波发生器

综合波发生器：短路电流和开路电压的电路在一个发生器。提供两个波形：发生器输出开路时提供电压波；发生器短路时提供电流波。电源线路试验的综合波发生器结构图如图1所示。

图 1  电源线路试验的综合波发生器结构图

U—高压源；Rc—充电电阻；Cc—储能电容；Rs—脉冲持续时间形成电阻；Rm—阻抗匹配电阻；Lr—上升时间形成电感

综合波发生器的基本要求：

开路输出电压（10%）0.5kVP~4kVP；短路输出电流（10%）0.25kAP~4kAP

发生器内阻：2Ω,可附加10Ω或40Ω ，以形成12Ω或42Ω的内阻

输出极性：正/负；移相范围：0度~360度；最大重复频率：至少每分钟1次。

2.1.1 综合波波形

2.1.1.1  按照标准规定：电压波形如图2。电压波的上升时间为T1=1.67×T=1.2μs±30%，半峰值T2= 50μs±20%：

 图2 综合波电压波形

2.1.1.2  按照标准规定：电流波形如图3。电流波的上升时间T1=1.25×T=8μs±20%，半峰值T2= 20μs±20% 

图3 综合波电流波形

差模：通常把线与线之间形成的电流叫差模电流。组合波差模耦合工作模式原理示意图见图4。

图4  组合波差模耦合工作模式原理图

耦合装置：电容或气体放电管。耦合电容C：9μF（共模）或18μF（差模）。去耦装置/保护装置：去耦电感L：1.5mH

共模：通常把线与地之间形成的电流叫共模电流。组合波共模耦合工作模式原理示意图。

图5  组合波共模耦合工作模式原理图

2.2  通信线路试验的10/700 μs浪涌发生器

用于通信线路的10/700 μs浪涌波发生器又称为CCITT波发生器，这是符合联合国下属国际电报和电话咨询委员会（简称CCITT）要求的一种浪涌电压试验波形。发生器的电路原理图如图6所示。

图6  10/700 μs浪涌发生器电路原理图

U—高压源，Rc—充电电阻，Cc—储能电容（20μF）；Rs—脉冲持续时间形成电阻（50Ω），Rm—阻抗匹配电阻（Rm1 =15Ω,Rm2 =25Ω），Cs—上升时间形成0.2μF），S1—使用外部匹配电阻时，开关合上。发生器只提供电压波，波形图见图7，其波前时间T1=1.67×T= 10μs±30%，半峰值时间T2=700μs±20%。

图7 10/700 μs浪涌发生器产生的电压波

2.3  振铃波发生器

振铃波：可发生在电源线、通信线、天线。见GB 17626.12-1998。单次冲击的振荡瞬态波称为振铃波，是由电源和控制线开关切换或雷击引起，并出现在设备等端子。产生的波形图见图8。

       图８　振铃波发生器产生的波形图

电压上升时间（第一峰值）：0.5μs±20%（开路）， 电流上升时间（第一峰值）： ≤1μs（短路），        频率：100kHz±10%

        衰减：前一峰值的60%

T1为上升时间开路电压为0.5μs ，短路电流为1μs ，T振荡周期10μs。