雷电流的波形,雷击点上雷电流是一种单极性的冲击波,利用一些记录设备,可以把一次雷电流冲击的瞬变过程记录下来,供我们对雷电波作基本的数值分析。描绘雷电流波形的这条曲线(见图1),实际上是雷电流从开始到消失为止幅值随时间变化的整个过程的实迹。从曲线中可以看到雷电冲击波各个瞬间的电流值、陡度和能量等各方面的数量,而这些都直接与雷击的破坏力量有关。所以,对雷电冲击波的波形特征必须有所了解,才能对应防范做好防雷工作。
图中:纵坐标为雷电流幅值1的标尺,横座标为时间T的标尺,Im:是zui大幅值,T已为波头(亦称波前),TH:为波尾(亦称全波长)。
雷电流的波形,雷电流的起始点(即零值点),是难以从记录曲线上确定下来的。习惯上常取曲线上电流为zui大幅值的0.1倍和0.9倍两点(图中的A点和B点)连一直线,沿直线向下延长与横坐标相交之点(图中的F点),作为冲击波的起始时间。波头时间,是从F点至上述直线向上延长,与其值等于zui大幅值Im的水平线相交的一点(即图中C点)之间的线段,在横坐标上的投影,这段时间间隔也称波前,符号为“If"。从图中可以看出,波前是雷电流急速增加到达zui大幅值的一段时间,这个时间较短促。过了峰巅之后,雷电流的幅值逐渐减小至zui后消失,其势较平缓。习惯上,由波的开始时间F点起,至电流幅值下降到zui大幅值Im的半值处(即图中的E点)在横座标上的投影,这段时间间隔称为波尾或波长,符号为THo
AB线的斜率Im/Tf,就是雷电流的平均陡度。
雷电流的波形,要简单地表明一个雷电流冲击波的波形特征,只要提到它的波头和波尾的时间(us数)就可以了。其表达方式如Tf/TH,例如:5/40、20/100分别表示波头为5us、波长为40us及波头为20us、波长为100us的两种冲击波。
据国外研究资料报导,各国所观测的雷电波形不尽相同,但范围都比较接近。例如,美国曾发表观测一百多次的统计结果为:波头Ti在0.5~10us范围,平均取2.5us,波尾TH在20~90us范围。其他guojia观测结果略有不同,作为电力系统架空输电线一般防雷设计及设备冲击试验,有的guojia把雷电标准波定为1.5/40冲击波,即波头为1.5us、波尾为40us的波形,有的guojia规定为1/50波形。波尾的时间越长,雷电流的能量越大破坏力也越大。波头的时间越短,则陡度越大,对电感元件的危害性也越大。因此,在防雷设计中,把波头值取得小些、波尾值取得大些,则偏于安全。(未完待续)
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