波形和波形的比较

波形和波形的比较研究8/2010/350开始论述之前，我们先关注一下这样一种事实:数年来,美国日勺浪涌保护器（又称瞬态电压克制器）日勺测试方案都以（美国国TVSS ANSI/I EEEC

62.41标委员会/电气电子工程师协会原则）为测试规范而在实际应用中，C

62.41按照该原则进行设计、生产、测试的浪涌保护器在全球市场上获得了良好的应用效果

一、历史回忆作为一级测试波形的由来10/350在年此前，涉及美国在内的大多数国家都采用波形测试浪涌保19958/20护器，“国际电气规范”（）也采用相似的做法但此后，在原IEC I EC61643则文献中，却对安装在建筑物进线处的浪涌保护器引入了新的“配电系统级防1护”测试方案为了适应对冲击脉冲电流（）的规定，测试机构I EC61643I mp不得不将测试波形改为而这一变化日勺所谓“理论基础”是10/35010/350时波形更接近于直接雷击日勺波形参数，因此,在对此类进行浪涌保护器（称IEC）日勺有效性测试时采用波形比波形更合适SPD10/3508/20然而，在通过大量可靠的跟踪调查之后,觉得对测试方案做出类似的改IE EE动主线不具有充足的理由，因此仍然坚持采用波形但在现实中，引入8/20I EC日勺“配电系统级防护”测试新方案却在浪涌保护器市场上导致了混乱:在某1些欧洲生产商的鼓动下，“配电系统级浪涌保护器”在设计、生产上按照11测试脉冲为参照，采用真空管作为防护元件，并宣称该种保护器成为所谓0/350“主流”他们根据很简朴“既然直接雷击的波形只能用波形10/350日勺脉冲进行模仿,因此,所主张日勺波形日勺测试规范就局限性ANSI/IEEE8/20以起到防护直接雷击日勺作用”

二、选择的技术根据IEC10/350按照日勺“新规定”，测试“防护直接雷击日勺浪涌保护器”时应采用IEC波形冲击脉冲，而测试“防护间接雷击的浪涌保护器”时应采用波形10/3508/20的波形脉冲日勺放电强度是的波形脉冲的100kA10/35020kA8/201倍25125X

0.4=50如果使用压敏电阻作为浪涌克制元件，设计一种能防护日勺MOV100kA波形时冲击脉冲的保护器，它所具有的放电能力必须相称于防护10/3502500k A的波形冲击脉冲的能力8/20以上结论的计算过程刊登在的规范文献中，并以此作为理论根据证明I EC“按波形测试设计日勺保护器的防护能力比按波形测试的保护器要10/3508/20高倍以上”20

三、对波形的采用的争议10/350我们讨论这样的结论与否对的之前，先看看这样某些事实按设计的浪涌保护器的实际应用状况

1.8/20数年来，在所有采用原则测试日勺低压浪涌保护器的市场上，ANSI/I EEE至今没有，也没有必要设计出浪涌能力在的保护器其因素在于2500k A数年现实的应用告诉我们:虽然是在雷电现象最恶劣日勺地方，浪涌能力1在波形的保护器所具有的防护水平，对付极端恶劣时直接雷击事8/20400kA件都已经绰绰有余在世界范畴内，采用测试波形的保护器在保护敏感电子设备免遭直28/20接雷击的打击时所体现出的性能始终非常稳定可靠内部有关与否应当采用波形也存在争议

2.I EC10/350年测试波形一方面出目前原则文献中但在1995,10/350IEC61312-1此前后，内部对与否采用波形存在着不同时见解，这种反对意见随I EC10/350着人们对直击雷结识的提高，反对的声音也越来越高在年召开的委员会会议上，通过多方游说，个选举国家中1995TC8118日勺个对测试波形议案投了赞成票，并通过议案，在对1410/350M EC613修改案进行投票时，个选举国家中投赞成票的国家减少为个从此12-3:1913我们可以看出，到，在内部有近的国家对测试波形持反对态度I EC1/310/350对直击雷的研究IEEE在原则文献推出后来，原则文献对“初次雷击IEC61312-1first-s tr oke进行了评估，评估范畴涉及了文献中规定的“半峰值时间”lightning IEC61312为毫秒的冲击脉冲波形，并得出如下结论35010/350所谓高能量浪涌的防护规定是建立在有限的数据分析基础之上，其“IEC因素在于当我们把这样的规定和按照系列文献所设计日勺浪涌保IEEE C62护器的实际应用效果相比较时，就发现这种‘规定不可靠”时这次评估审查了如下三方面的问题I EEE波形是谁一方面提出的,根据是什么？在决定浪涌保护器110/350A2日勺测试波形时，究竟应当以什么样的技术数据为根据？波形和直接310/350雷击的相似性究竟有多少？什么叫波形？

1.10/350是表达冲击脉冲电流时间变化日勺数据其中微秒表达冲击脉10/35010冲达到电流峰值的时间，而表达从电流峰值到半峰值的时间90%350T2事实上，不管成因与否为雷击，任何一种持续时间在毫秒的高峰值电流350对于任何一种以半导体元件为主的保护器都是致命日勺Ip㊀ok目前我们可以明确原则文献的制定者们采用了波形这个事实然而，IEC61312-110/350通过该原则文献的委员会会议还在其原则文献中宣称“采用IECTC8110/350测试波形的理由就是:常见雷击的半峰值时间就是毫秒”

350.拟定测试波形究竟应当以什么样的技术数据为基础？210/350既然拟定波形是根据这样的理由，目前我们对这种理由的对时IEC10/350性做出分析号文献将指定为雷电浪涌测试参数1I EC61643-1IEC61312-1的唯一规范性文献请参见号文献页的附录IEC61643-1143A号文献有关雷电电流的参数的拟定根据仅仅只是凭借于2IEC61643-11年和年刊登在国际电气杂志上的两篇文章9751980目前，我们就对这两篇文章进行分析年文章▲1975在分析结论之前，我们先看看文献的测试波形的选择根K•Berg㊀r IEC61312-1据文献的重要根据是“初次阳性雷击的参数IEC61312-1first positi vestrok e”对于这种做法，委员会在该文献的附录中这样解释到“我们觉得，在TC81A所有日勺闪电中日勺闪电为阴性为阳性但由于初次阳性闪电时构成,90%,10%为:初次雷击+长时雷击，因此初次阳性放电能量很大，因此，雷击的峰值参数应当以此作为根据就级防护来说,尽管初次阳性雷击的浮现机率低于但其110%,各项数据可以涵盖所有闪电中的因此，雷电参数的峰值，如电流峰值参数99%,，闪电电荷参数，短时雷击参数,具体能量参数都应当以此为根Ipeak QfQs W/Q,据此外，大多数阴性闪电的峰值远远低于初次阳性直击雷,虽然有些阴性闪电的参数可以比初次阳性直击雷还要高，但比例在所有闪电中局限性因此可以1%,忽视不计换句话说，文献日勺制定者们觉得:只要他们考虑到了那些浮现虽然IEC61312-1机率较低，但持续时间较长的“初次阳性雷击，就可以保f irs tpo sitive stroke”证“安全”但对于这样日勺结论，连年文章的作者「自己都觉1975K•Berge得是片面日勺年，从事雷电研究的瑞士电气工程师在国际电气杂志上刊登1975K-Be rger文章，觉得直击雷的电流波形近似波形10/350目前我们来分析一下他得出该结论的核心因素雷击采集地点位于瑞士Luga n湖边附近的山上的一所雷电监测站o SanSaI va tore问题将高塔引雷导致的回击雷当成直击雷1:文章中所提到的阳性云一地闪电的探测地点是位于有高塔的山顶上,K-Berger这和位于山顶时没有高塔的其他建筑的雷电状况不同有高塔的山顶建筑会引雷事实上，在「探测到时所有闪电中，除一次例外，其他日勺闪电时构成K•B/g㊀都是先由高塔向上引雷，然后是向下的雷击而的文献却以此为IEC61312-1根据，将这种山顶高塔回击雷当作所谓“占自然雷击％的阳性直击雷”然1而在现实环境中，高塔引雷所引起日勺回雷击事件在所有雷击事件中的比例还远不到1%目前我们懂得，文献的制定者们以的研究成果为根据，I EC61312-1K-Berger把阳性的回击雷回看作是初次阳性直击雷,并得出结论os it iv㊀re turn str okes“初次阳性雷击”的电流峰值比阴性日勺雷击要高得多但这种结识却是I peak值得怀疑的，根据如下世纪末，“美国国家雷电探测网对千万次闪电进行了研究，成果显20NLDN”6示阳性或阴性的云一地高峰值电流闪电占其中的万次，比例为LPC CG146而对于所有时闪电，阴性云一地高峰值电流闪电在数量上大

2.46%l75kAO max大超过阳性云一地高峰值电流闪电由此可见，有关阴性雷和阳性雷电流大I EC小的结论是站不住脚时问题对阳性回击闪电日勺波形和阴性闪电日勺波形日勺理解2:文献觉得，阳性回击闪电的波形和阴性闪电的波形存在着很大日I EC61312-1勺差别然而，“美国国家雷电探测网日勺研究去|］证明这两种波形在很NLDN”大限度上是类似的年文章年，国际电气杂志刊登的一篇文章觉得，雷击事件日勺电▲19801980流波形近似波形再次接受了文章的观点但在国际范畴内,涉及欧10/350IEC洲其他的权威机构,对此种观点并没有表达赞成例如总部位于法国的出名非政府国际组织“大型配电系统国际理事会（）日勺专家们就对此持反对态度，其双语杂志《CIGRE”E也回绝刊登任何支持类似观I ect点的学术文章（成立于其创立宗旨是增进各国电气工程师及专家之间的知识信C IGRE19,息交流，并开展学术研究）波形和直接雷击的相似性究竟有多少:雷击持续时间研究

3.10/350说实话，雷击事件也许是自然界中最难以揣摩的现象之一其中的重要因素是由I于雷电现象研究自身难度很大,因此，在现阶段最可靠的根据就是实际应用效果和大规模的调查研究的成果目前，大量的研究证明如下的事实是值得信赖的:（），“高压电气工程”的作者・在其文章中提出,在计算雷电浪1J R•L ucos涌时，回击雷过程中浮现的高电流是唯一比较特殊的状况在这一过程中，电流的波形可以表达为:g-bet ax t其中波前时间为

0.5〜10毫秒，波尾时间为30〜200毫秒但一般来说，雷击电流波形的波前时间应为毫秒，波尾时间为毫秒（即6256卜韩国电力公司进行一项为期年日勺研究成果发现，在他们所监/2525测到的雷击中的半峰时间不到毫秒，而平均峰值时间为毫秒,95%

2210.82年,在日本举办的一项研究中，发现平均半峰时间为毫秒3197740美国国家海洋大气管理局经研究提出“回击雷的峰值4NOAA电流的变化范畴在5〜200k A,而半峰时间的变化范畴在20〜50毫秒从以上研究中我们看出:除了回击雷这一例外

0.5〜10/30〜200，大多数直击雷时比较接近波形8/20

五、采用的直击雷测试波形I EEE在对雷电浪涌环境，测试波形及测试程序进行了广泛进一步的调查研究之后,最后拟定应用于浪涌保护器测试的波形，并在原则文献IEEE IEEEC

62.

41.2-中推荐采用⑴配电系统类〜混合波，前者用于电压测试，后者用于电流C,B

1.2/508/20冲击测试配电系统类环波模拟低幅瞬态电压和电磁射频干扰有2A100kHz IEEE关雷电浪涌防护的原则文献涉及，-及技术材料总共页C

62.45-C

62.412,292按照原则设计生产的浪涌保护器广泛应用在世界上电子设备最敏感,数量I EEE最密集的地方，实际应用效果在世界范畴长期得到肯定微秒原则电流波形和微秒原则电压波形是什么意思？8/

201.2/50微秒原则电流波冲击雷电涌流从发生到峰值的时间为微秒,□8/208从发生至下降到其峰值的时间为微秒50%20微秒原则电压波雷电过电压从发生到峰值的时间为微秒,从发生□

1.2/

501.2至下降到其峰值的时间为微秒50%50。