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北测集团雷击防护测试能力介绍

发布时间:2024年01月03日 浏览数:16 文章出自:北测实验室

雷击是一种自然界常见的大气放电现象,据统计,全世界有4万多个雷暴中心,每天大约有8百万次雷击发生,这意味着每秒钟至少有100次雷击。雷击能在瞬时产生巨大的能力,其作用于物体上时会产生巨大破坏影响。根据雷电的物理特性及破坏方式的不同,一般将雷电破坏效应分为直接效应和间接效应:直接效应包括雷电电弧附着所造成的燃烧、熔蚀、爆炸和结构畸变,以及由大电流引起的高压冲击波和电磁力破坏。间接效应主要是由伴随雷电产生的电磁场耦合对电子电气设备所产生的破坏性影响。间接效应也称间接雷电波,是当航天系统附近出现雷电放电现象时,在雷电电磁场的空间辐射和电磁耦合的综合作用下,系统内部会形成雷电感应电磁场,并耦合产生雷电感应电流和感应电压,影响电子电气设备的性能,造成数据错误、定位失锁、通信中断等故障。间接雷电波的波形与直接雷电波形差别较大,且往往存在单次和多次回击或存在多脉冲群。有兴趣的朋友可以关注标准RTCA/DO-160F《机载设备环境条件和试验程序 第22章 雷电感应瞬态敏感度》,本文不作重点描述。

雷电的直接放电时会产生电热效应、高电压效应、强电流效应和冲击波效应,如果不对其进行防护,会造成巨大的经济损失。我国的防雷系统共分为三级,其中最重要的一级防雷一般布置在建筑物的外部,由避雷针、避雷带、避雷线、避雷网或金属物件作为接闪器,将雷电流接收下来,并通过作引下线的金属导体导引至埋于大地起散流作用的接地装置再泄散入地。

北测集团已拥有高压直击雷模拟试验技术,可实现最大电流200KA的直击雷,可以模拟雷暴云直接通过建筑物或设备对地放电所产生的的电击现象,用于研究直击雷的危害机理,危害形式和防护技术。验证建筑物是否符合 GB50601-2010 建筑物防雷工程施工与质量验收规范》、《GB50057-2010建筑物防雷设计规范》和其他国家现行技术规范标准。

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相对于一级防雷,与我们的生活更接近的是三级防雷。这直接关系到我们生活中所用的家用电器的防雷性能。常见的防雷元器件有电脉保护器、压敏电阻、放电管等。对这些防雷设备或器件进行测试时,往往使用雷击脉冲发生器产生出类似雷击的波形,来验证这些器件的性能。为此,许多国际和国内标准都提到要进行雷击浪涌试验,比如《GB/T17626-5浪涌(冲击)抗扰度试验》等。此外,输电线路中的开关动作也能产生许多高能量的脉冲,这些脉冲的波形与雷击脉冲相近,防雷设备或器件也可以对这些脉冲进行防护。

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雷击波形的种类很多,最常见的波形,即《GB/T 17626-5浪涌(冲击)抗扰度试验》中规定的,输出开路1.2/50μs电压波、短路8/20μs电流波的组合波,这种波形一般是由组合波发生器提供,即输出开路时提供1.2/50μs的电压波,短路时输出8/20μs的电流波。输电线路中的开关动作。

浪涌(冲击)抗扰度试验-雷击波形.jpg

测试直接与户外电信网络(例如,公共交换电话网络)相连接的对称通信线时,可能并不适合使用1.2/50μs-8/20μs的波形。户外通信网络的电缆长度通常超过300m并可能达到数千米。根据这些网络的特性,10/700μs-5/320μs的波形更能代表户外实际遇到的浪涌情况,即输出开路时提供10/700μs的电压波,短路时输出5/320μs的电流波。

浪涌(冲击)抗扰度试验-雷击波形图.jpg

由于在实际测试时,施加在被测器件上的电压幅值、电流幅值和波形取决于复合波发生器(CWG)的虚拟阻抗(一般为2欧)和试品阻抗。试品不同,则实际加在试品上的波形也不同。但对于电压开关型器件,如气体放电管、闸流管(可控硅整流器)和三端双向可控硅开关元件等,测试时要求加在被测物上的电压波形是标准的1.2/50μs波形。而对于电压限制型器件,如压敏电阻和抑制二极管等,要求加在被测物上的电压波形是标准的1.2/50μs波形和电流波形是标准8/20μs波形。这时再使用复合波进行测试就不太合适了。在GBT18802.11《低压电涌保护器(SPD)第11部分:低压电源系统的电涌保护器性能要求和试验方法》和GBT18802.21《低压电涌保护器 第21部分:电信和信号网络的电涌保护器(SPD)-性能要求和试验方法》里,提到了对于低压电涌保护器(SPD)的冲击试验有三类:其中第一类和第二类要分别使用冲击电流测试仪和冲击电压测试仪来进行,第三类冲击需要复合波发生器来进行测试。

下面再介绍两个测试防雷器件经常会使用到的波形:1、方波脉冲电流波形,这个波形出自标准《GBT10193电子设备压敏电阻器第1部分:总规范》,波形用视在峰值宽度(有效的峰值电流宽度)TD和视在总宽度(有效的总宽度)TT来表示,TD值可取50μs、1000μs、2000μs,这个波形一般是用于压敏电阻的能量耐量测试的。

方波脉冲电流波形.jpg

2、10/1000μs的脉冲电流波形,这个波形也是出自标准《GBT10193电子设备压敏电阻器第1部分:总规范》,这种波形如下图所示,以视在前沿时间T1=10μs和视在半峰值时间T2=1000μs来表示。这个波形一般也是用于压敏电阻的能量耐量测试的。

10丨1000μs的脉冲电流波形.jpg

经过多年的积累,北测集团已拥有国内较完备的雷电防护测试能力,可测试200kA以下的8/20µs冲击电流,150kA以下的10/350µs冲击电流,445A以下的10/1000µs冲击电流;15KV以下的1.2/50µs冲击电压,6.3kV以下的10/700µs冲击电压;15KV以下的1.2/50&8/20组合波,11KV以下的10/700&5/350组合波。北测集团还拥有高压直击雷模拟试验系统和雷电多脉冲仿真试验系统,可以对建筑物的防雷效果进行评估。北测集团真诚希望能用我们的专业,帮助各行各业的朋友们解决实际问题,实现共同成长。

NTEK北测检测,专业第三方可靠性检测机构,作为国家级高新技术企业、新型材料及电子产品综合公共测试平台,是中国第三方检测认证服务的开拓者,也是国内最早从事商品检验、鉴定、测试、认证等服务的专业机构之一,独立第三检测、测试、认证机构,多种检测设备,资深测试、认证工程师,为客户提供一站式检测、测试、认证服务。

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