直接击穿的脉冲电流波形
在高压设备通过球间隙加到电缆上的高压信号幅值大于故障点临界击穿电压时,电压波穿过故障点一定时间后,故障点电离,击穿放电,这种情况叫高压脉冲直接击穿。
如图4.13.a行波网格图所示,球间隙击穿后,高电压波-E沿电缆向前运动,相应的电流波为i0=-E/Z0,经时间τ后,高电压波到达故障点,故障点开始电离,在经放电延时td后,击穿放电。电压从-E突跳到0,产生如直闪法击穿类似的行波过程,相应的电流波形与线性耦合器的输出分别见图4.13.b与4.13.c。
脉冲电流波形的第一个脉冲是球间隙击穿时电容对电缆放电引起的,第二个脉冲则是由故障点传来的故障点放电电流脉冲以及在测量点反射脉冲迭加的结果,幅值是故障点放电电流脉冲的两倍,即为2E/Z0(考虑传播损耗,实际值要小),以后的脉冲则是电流行波在故障点与测量点之间来回反射造成的。波形上第二个负脉冲与第三个负脉冲之间的时间差Δt=2τ对应于电流脉冲在故障点与测量点之间往返一次所需的时间,可用来计算故障点与测量点间的距离。
(a)行波网格图
(b). 电流行波
(c)线性电流耦合器输出
图4.13 直接击穿的脉冲电流波形
注意不要把电容对电缆的放电脉冲与故障点放电脉冲的时间差,即波形上第一个与第二个负脉冲之间的时间,误认为是脉冲在故障点与测量点往返一次的时间2τ,由图4.13看出,它比2τ多出了放电延时时间td,而td是不确定的,它与施加到故障点上的电压、故障点破坏程度、电缆绝缘材料等因素有关。