常過(guò)電壓的破壞作用通常是把超過(guò)設(shè)計(jì)規(guī)定的正常工作電壓上限值的電壓,稱為 “異常過(guò)電壓”或簡(jiǎn)稱“過(guò)電壓”。它是壓敏電阻器的工作對(duì)象,如果沒(méi)有過(guò)電 壓,也就沒(méi)有壓敏電阻器的生存空間了,因此要了解壓敏電阻器,就需要對(duì)過(guò)電 壓有個(gè)基本了解。過(guò)電壓將對(duì)電氣或電子裝置,其中的電路,元器件,造成直接 破壞,這種破壞,依據(jù)其嚴(yán)重程度,大體可分為以下四種情況:
①使設(shè) 備、裝置短時(shí)間工作錯(cuò)亂;
②造成潛故障,即使得電路和器件的性能下 降,壽命縮短,提前失效;
③造成電路或器件的長(zhǎng)久性損壞;
④導(dǎo)致起火,觸電等安全事故。
異常過(guò)電壓可能是外來(lái)的,也可能 是設(shè)備,裝置內(nèi)部自生的。外侵過(guò)電壓的侵入途徑,可以通過(guò)導(dǎo)線、電路傳導(dǎo)進(jìn) 入,也可以通過(guò)靜電感應(yīng),電磁感應(yīng)侵入。過(guò)電壓的出現(xiàn)可能是有規(guī)律的周期性 的,但更多則是隨機(jī)的。因此在大多數(shù)情況下,很難準(zhǔn)確的把握它。異常過(guò)電壓 ,依據(jù)其成因的不同,可以分為雷擊過(guò)電壓、操作過(guò)電壓、靜電和暫態(tài)過(guò)電壓等 。
雷電過(guò)電壓雷云 直接對(duì)設(shè)備、裝置放電時(shí),設(shè)備裝置所承受的是“直擊雷過(guò)電壓”,這種情況, 畢竟是很少的,而通常所說(shuō)的雷擊過(guò)電壓是指“感應(yīng)雷電壓”。當(dāng)雷擊對(duì)地面某一點(diǎn)放電 時(shí),通常是在它周圍方圓1.5km范圍內(nèi)的導(dǎo)線,導(dǎo)體中,都會(huì)有一定幅度值的瞬態(tài) 電壓產(chǎn)生,產(chǎn)生這種沖擊電壓的主要機(jī)理如下:
①雷云對(duì)附近地面的物 體放電,或在附近云層中放電,產(chǎn)生的電磁場(chǎng),會(huì)在供電系統(tǒng)的線路導(dǎo)體中產(chǎn)生 感應(yīng)電壓;
②附近云-地之間放電產(chǎn)生的入地電流,耦合到接地網(wǎng)的公 共接地阻抗上,在接地網(wǎng)的長(zhǎng)度和寬度方向上產(chǎn)生電壓差;
③若雷擊時(shí) ,變壓器一次側(cè)的間隙性避雷器動(dòng)作,一次側(cè)電壓快速跌落,這種快速跌落通過(guò) 變壓器的電容耦合,傳送到二次側(cè),迭加在通過(guò)正常變壓器耦合的電壓上,形成 二次側(cè)沖擊電壓
④雷電 直接擊中高壓一次側(cè)線路,向一次側(cè)線路注入較大的電源。這種大電流流過(guò)接地 電阻或一次側(cè)導(dǎo)體的沖擊阻抗,都會(huì)產(chǎn)生高電壓。一次側(cè)的這種高電壓又可通過(guò) 電容耦合,和正常的變壓器耦合,在低壓交流電源線路中出現(xiàn);
⑤雷電直擊中二次側(cè)線路,這意味著較大的電流和這種電流所產(chǎn)生的較高電壓,他們遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)設(shè)備本身和接在二次側(cè)線 路中的保護(hù)器件的承受能力。
為模擬雷電沖擊,國(guó)際上規(guī)定 “1.2/50”電壓波為標(biāo)準(zhǔn)雷電壓波(1.2/50的含義是指一個(gè)單極性的指數(shù)波,其 波前時(shí)間為1.2μS,波尾下降到半峰值的時(shí)間為50μS)。“10/350”電流波為未 經(jīng)傳導(dǎo)衰減的電流波,“8/20”電流波為經(jīng)傳導(dǎo)衰減的感應(yīng)雷電流波。雷電沖擊 波的特點(diǎn)是持續(xù)時(shí)短,但峰值很高。
操作過(guò)電壓操作過(guò)電壓是指電 路中的斷路器、隔離開(kāi)關(guān)、繼電器、可控硅開(kāi)關(guān)等通斷轉(zhuǎn)接時(shí),在系統(tǒng)電路中、 電路對(duì)地以及開(kāi)關(guān)兩端所產(chǎn)生的過(guò)電壓。產(chǎn)生操作過(guò)電壓的原因是由于線路及其 中的元器件都帶有電感和電容,儲(chǔ)存在電感中磁能和儲(chǔ)存在電容中的靜電場(chǎng)能量 ,在電路狀態(tài)突變時(shí)產(chǎn)生能量轉(zhuǎn)換,過(guò)度的振蕩過(guò)程,由振蕩而出現(xiàn)過(guò)電壓。操 作過(guò)電壓的持續(xù)時(shí)間比雷擊過(guò)電壓長(zhǎng),比暫態(tài)過(guò)電壓短,在數(shù)百微妙到100mS之間 ,并且衰減很快。GB/T16927.1-1997(ICE60-1.1989)規(guī)定用250/2500沖擊電壓 波來(lái)模擬操作沖擊電壓。在壓敏電阻測(cè)試中規(guī)定用10/1000電流波,2ms電流波進(jìn) 行能量的測(cè)試。
眾所周知,在天氣干燥的冬天,人體與衣服間的摩擦?xí)谷?體帶電,當(dāng)帶電的人與電子產(chǎn)品接觸時(shí),就會(huì)對(duì)電子產(chǎn)品(如手機(jī))放電,這是 一種典型的靜電放電,靜電放電的特點(diǎn)是電壓很高,但時(shí)間很短,為納秒極。 IEC61000-4-2規(guī)定的模擬靜電放電的電壓,等級(jí)為2kv-8kv,相應(yīng)的電流峰值為( 7.5-30)A,波形如圖2.2所示。
暫態(tài)過(guò)電壓暫態(tài)過(guò)電壓是指當(dāng)電力 系統(tǒng)發(fā)生接地故障,切斷負(fù)荷或諧振時(shí)產(chǎn)生的相-地,或相-相間的電壓升高,它 的特點(diǎn)是持續(xù)時(shí)間比較長(zhǎng)(0.1S-60S,與系統(tǒng)的保護(hù)方式有關(guān))。暫態(tài)過(guò)電壓的 幅值隨供電系統(tǒng)的接地方式而異,接地電阻大的系統(tǒng),暫態(tài)過(guò)電壓倍數(shù)就大。