冲击电流波形的类型
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6.5 冲击电流的产生和测量
电力设备的冲击电流试验：几kA－几十kA
6.5.1 冲击电流波形
非振荡冲击电流波
振荡冲击电流波
tf－视在波头时间，tt－视在半峰值时间，IM－电流峰值，I΄M－反极性电流峰值
冲击电流波的波形参数
电力系统对避雷器进行冲击电流实验时，用以下参 数的波形： 1 雷电冲击电流波形：8/20 s； 2 波形为4/10 s的冲击电流波形； 3 波形为18/20 s的冲击电流波； 4 视在波头时间为30－100 s的冲击电流波，其视在半 峰时间为视在波头时间的2倍以上； 5 陡波：视在波头时间为1 s； 6 方波冲击电流：持续时间2000 s；
2 Rs
Rs＋R1≈Z，Rs＋RK远小于R1＋R2，R1≈R2
被测冲击电流
I U mi
分流器是将被测电流转换为适当幅值电 压的一种装置，
分流器 1) 它具有很大的电流容量， 2) 能够耐受大电流产生的电动力， 3) 分流器的电阻应该很小，其电阻温度系 数也要非常小，电阻材料采用锰铜、镍 铜等非磁性材料。 4) 分流器的电感值要远小于电阻值 .
一
分流器测量系统 电阻R2上的电流为
iR2
i
Rs
Rs R1 Rk
R2
电阻R2上的电压为
U R2 iR2 R2
测量系统的响应时间主要 取决于分流器，分流器的 响应时间为
T 0 d 2 10 6 6
d-圆筒形电极的厚度 -电阻率
因此分流比为
mi
i
UR2
Rs R1 R2 RK Rs R2
6.5.1 冲击电流波形－方波
方波冲击电流波形 T0.9－波长持续时间，T0.1－波的总持续时间，IM－电流峰值 IM΄－反极性电流峰值，I΄΄－峰值附近叠加的高频叠加峰值
6.5.2 冲击电流波的产生 U st
T
D RD
U0 G
C
L
iR S
PD OSC
OSC
冲击电流发生器的工作原理
回路方程为：U 0
2 1 L
LC
增加电流的方法：
1 增加电容量 2 减小回路电感，减小回路电阻
6.5.3 冲击电流的测量
特点：持续时间短、变化快。
用相应时间来表示其特性。
幅度
1 T
A(t) ： 直角波
t
1 e T
U (t )
0
t
目前常用两类测量系统： ❖ 分流器测量系统； ❖ 电流互感器（CT）测量系统
T 0 [1- U(t)]dt
i1
i1 um n / R kum
L
RL
R
u2
外积分法
C
um
u2
M
di1 dt
i2 (RL
R)
L
di2 dt
um
外积分法等效电路图
如果R很大，且有
即 1L R 且
L
di2 dt
i2RL
um
i2R
1 R 2C
上下限频率
则 i2 M (di1 / dt) / R
um
1 C
t 0
（3）波头相位法
可测量具有电感效应的分流器的响应时间，并可在高压下进行。 将分流器接入冲击电流发生器回路，使回路产生衰减振荡波。由于 电感的作用，示波器图形的起始部分有一个突然跃变。根据跃变的 参数，即可求出响应时间。
（4）比对法 是和“标准”测量系统的测量结果进行比对校正。
i2dt
M CR
t 0
di1 dt
dt
M CR
i1
i1
um CR M
i1
CR 2 nS
rum
k um
（冲1）方击波电电流试流验法 测量系统的校正方法
给测量系统注入方波电流，测量输出端的方波响应。
（2）电流试验法
给测量系统注入高频电流，测量输出端电流的大小，可求得该频 率下的系ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ阻抗。改变注入电流的频率，可得到阻抗与频率的关系 曲线。
1 C
idt
L
di dt
iR
分三种情况：冲击电流波形的类型
1） 欠阻尼
R2 L C
2） 临界阻尼
i(t) U0
C e (t / LC ) sin( 1 2 t )
12 L
LC
R C
2L
R2 L C
3） 过阻尼
i(t) U 0 tet / LC L
R2 L C
i(t) U0
C e (t / LC ) sh( 2 1 t )
u2
M
di1 dt
互感系数M可以实测，但一般 需要事先计算。
M nS 2r
(1) 自积分法
L
RL
u2
R
um
u2
M
di1 dt
i2 (RL
R)
L
di2 dt
如果 (RL R) 很小，且
i2
(RL
R)
L
di2 dt
即 (RL R) L,高频信号
则 M di1 L di2 dt dt
i2
M L
电阻管式
绞线式
折带式 同轴园管式
电流互感器 对于特大幅值冲击电流，分流器制造困难。需采用电流互感器
一般用空心互感器，而不用铁心。因为冲击电
流中包含丰富的高频成分，铁心在高频下产生
i
的损耗带来测量误差；同时，因为di/dt足够大
了，即使不用铁心，也能感应出足够高的电压
线圈截面积S，总匝数n
线圈输出端的感应电势为：
电力设备的冲击电流试验：几kA－几十kA
6.5.1 冲击电流波形
非振荡冲击电流波
振荡冲击电流波
tf－视在波头时间，tt－视在半峰值时间，IM－电流峰值，I΄M－反极性电流峰值
冲击电流波的波形参数
电力系统对避雷器进行冲击电流实验时，用以下参 数的波形： 1 雷电冲击电流波形：8/20 s； 2 波形为4/10 s的冲击电流波形； 3 波形为18/20 s的冲击电流波； 4 视在波头时间为30－100 s的冲击电流波，其视在半 峰时间为视在波头时间的2倍以上； 5 陡波：视在波头时间为1 s； 6 方波冲击电流：持续时间2000 s；
2 Rs
Rs＋R1≈Z，Rs＋RK远小于R1＋R2，R1≈R2
被测冲击电流
I U mi
分流器是将被测电流转换为适当幅值电 压的一种装置，
分流器 1) 它具有很大的电流容量， 2) 能够耐受大电流产生的电动力， 3) 分流器的电阻应该很小，其电阻温度系 数也要非常小，电阻材料采用锰铜、镍 铜等非磁性材料。 4) 分流器的电感值要远小于电阻值 .
一
分流器测量系统 电阻R2上的电流为
iR2
i
Rs
Rs R1 Rk
R2
电阻R2上的电压为
U R2 iR2 R2
测量系统的响应时间主要 取决于分流器，分流器的 响应时间为
T 0 d 2 10 6 6
d-圆筒形电极的厚度 -电阻率
因此分流比为
mi
i
UR2
Rs R1 R2 RK Rs R2
6.5.1 冲击电流波形－方波
方波冲击电流波形 T0.9－波长持续时间，T0.1－波的总持续时间，IM－电流峰值 IM΄－反极性电流峰值，I΄΄－峰值附近叠加的高频叠加峰值
6.5.2 冲击电流波的产生 U st
T
D RD
U0 G
C
L
iR S
PD OSC
OSC
冲击电流发生器的工作原理
回路方程为：U 0
2 1 L
LC
增加电流的方法：
1 增加电容量 2 减小回路电感，减小回路电阻
6.5.3 冲击电流的测量
特点：持续时间短、变化快。
用相应时间来表示其特性。
幅度
1 T
A(t) ： 直角波
t
1 e T
U (t )
0
t
目前常用两类测量系统： ❖ 分流器测量系统； ❖ 电流互感器（CT）测量系统
T 0 [1- U(t)]dt
i1
i1 um n / R kum
L
RL
R
u2
外积分法
C
um
u2
M
di1 dt
i2 (RL
R)
L
di2 dt
um
外积分法等效电路图
如果R很大，且有
即 1L R 且
L
di2 dt
i2RL
um
i2R
1 R 2C
上下限频率
则 i2 M (di1 / dt) / R
um
1 C
t 0
（3）波头相位法
可测量具有电感效应的分流器的响应时间，并可在高压下进行。 将分流器接入冲击电流发生器回路，使回路产生衰减振荡波。由于 电感的作用，示波器图形的起始部分有一个突然跃变。根据跃变的 参数，即可求出响应时间。
（4）比对法 是和“标准”测量系统的测量结果进行比对校正。
i2dt
M CR
t 0
di1 dt
dt
M CR
i1
i1
um CR M
i1
CR 2 nS
rum
k um
（冲1）方击波电电流试流验法 测量系统的校正方法
给测量系统注入方波电流，测量输出端的方波响应。
（2）电流试验法
给测量系统注入高频电流，测量输出端电流的大小，可求得该频 率下的系ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ阻抗。改变注入电流的频率，可得到阻抗与频率的关系 曲线。
1 C
idt
L
di dt
iR
分三种情况：冲击电流波形的类型
1） 欠阻尼
R2 L C
2） 临界阻尼
i(t) U0
C e (t / LC ) sin( 1 2 t )
12 L
LC
R C
2L
R2 L C
3） 过阻尼
i(t) U 0 tet / LC L
R2 L C
i(t) U0
C e (t / LC ) sh( 2 1 t )
u2
M
di1 dt
互感系数M可以实测，但一般 需要事先计算。
M nS 2r
(1) 自积分法
L
RL
u2
R
um
u2
M
di1 dt
i2 (RL
R)
L
di2 dt
如果 (RL R) 很小，且
i2
(RL
R)
L
di2 dt
即 (RL R) L,高频信号
则 M di1 L di2 dt dt
i2
M L
电阻管式
绞线式
折带式 同轴园管式
电流互感器 对于特大幅值冲击电流，分流器制造困难。需采用电流互感器
一般用空心互感器，而不用铁心。因为冲击电
流中包含丰富的高频成分，铁心在高频下产生
i
的损耗带来测量误差；同时，因为di/dt足够大
了，即使不用铁心，也能感应出足够高的电压
线圈截面积S，总匝数n
线圈输出端的感应电势为：