本文转载自优测实验室研究报告，原标题为：
电涌保护器的残压测试是IEC国际电工委员会最为关注的6大问题之一，本文运用三组不同高压臂阻抗的冲击电阻分压器，分别在源阻抗为0.45Ω和1.1Ω的8/20μs波形冲击电压发生器源阻抗下进行不同冲击电流下MOV残压试验，试验结果表明：
（1）冲击电压发生器源阻抗为0.45Ω时，A、B、C三组分压器在20kA下测得残压会发生分压比线性偏离，20kA以上高压臂阻值越高，分压器越稳定。
（2）冲击电压发生器源阻抗上升1.1Ω时，A、C分压器在不同冲击电流下测得残压均分压比稳定，高压臂阻值对测量MOV残压影响很小。
1.分压器试验模型设计
本文选用三组冲击电阻分压器，分别标记为A,B,C，具体参数见表1，冲击电阻分压器在冲击电流测试系统中的连接见图1，R1和R2分别代表冲击电阻分压器的高压臂和低压臂。
表1：A、B、C三组电阻分压器的参数对比
|
组别 |
A |
B |
C |
|
高压臂（Ω） |
1340 |
4113 |
19300 |
|
低压臂（Ω） |
150 |
49 |
106 |
|
分压比（V/v） |
9.93:1 |
83.1:1 |
183:1 |
图1 冲击电阻分压器在冲击电流测试系统中的连接
本文按照图1的连接方式首先用8/20μs波形冲击电流源阻抗为0.45Ω的冲击电压发生器进行A、B、C三组冲击电阻分压器对In=60kA，Imax=100kA，Up≦3.5kV的MOV进行不同冲击电流下的残压测试，得出各分压器测试下MOV残压，并进行伏安特性研究。其次更改冲击电压发生器源阻抗为1.1Ω，运用A、C两组分压器进行重复试验，再次研究分析对负载残压的影响。
2.不同高压臂阻值的分压器对阻性负载残压测量的影响
试验条件：
试品选用的电涌保护器为3片34S621的MOV并联设计，预期通流能力In=60kA。8/20μs波形冲击电压发生器的输出源阻抗调整为0.45Ω【参考文献1】。对同一试验样品进行10 kA、20 kA、30 kA、40 kA、60 kA幅值冲击，每次试验后试品冷却到室温。在保证测试回路中通过电流值一致的前提下，分别使用三组电阻分压器进行单独残压采样试验，得到的测验数据结果如表2所示。
表2：三组不同高压臂阻值的分压器测量残压结果
|
I （kA） |
残压（V） |
||
|
A |
B |
C |
|
|
9.9 |
1220.8 |
1219.92 |
1219.8 |
|
20.6 |
1478.4 |
1450 |
1476.6 |
|
30 |
1648.8 |
1654 |
1712 |
|
40 |
1792 |
1840 |
1913.2 |
|
59.2 |
1971.2 |
2152.8 |
2289.8 |
从表格的数据分析看，高压臂阻值越高在不同量程下测得的残压越高，按照分压器设计规定，电阻式分压器的高压臂应保持在10kΩ-20kΩ，最低不得低于2kΩ【参考文献2】，在此条件下，以C组分压器为基准，可以得到A组与C组残压数据之间的偏离率。如下表。从30kA下的残压开始已经超出了2%的人员读数与示波器误差范围。
表3：A组相对C组分压器的残压偏离率
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I （kA） |
A组的偏离率（相对C） |
|
9.9 |
0.0% |
|
20.6 |
0.12% |
|
30 |
-3.69% |
|
40 |
-6.33% |
|
59.2 |
-13.9% |
利用三组分压器采集的残压值与通过电流值绘制出三条伏安特性曲线，研究分压比的线性偏离。伏安特性曲线如图1所示。
图2：A、B、C三组分压器测量残压的伏安特性曲线
由伏安特性曲线图可以看出：
（1）在20kA以下冲击电流幅值测量电涌保护器残压时，三组不同的分压器均能保持分压比的线性度。
（2）在20kA以上冲击电流幅值测量电涌保护器残压时，开始出现分压比的线性偏离，A组低阻值分压器偏离严重，B组偏离居中。
（3）C组高阻值分压器能够保持分压比线性稳定。
3.冲击电流输出源阻抗对阻性负载残压测量的影响
当提高冲击电流的源阻抗时，发生器的带测试负载能力将会有很大提升，按照回路原理，成倍提高充电电压，可以是输出功率也成倍增加。提高源阻抗可以消除试品的动态阻抗与回路中的其他阻抗对测试的影响。
将发生器的回路电容进行更改，使源阻抗增加到1.1Ω，充电电压上升一倍，对新更换的同一样品进行10 kA、30 kA、50 kA。在保证测试回路中通过电流值一致的前提下，分别使用三组电阻分压器进行单独残压采样试验，得到的测验数据结果如下。
表4：在源阻抗为1.1Ω发生器下残压对比
|
I （kA） |
残压（V） |
|
|
A |
C |
|
|
9.6 |
1120 |
1119.96 |
|
29.4 |
1600 |
1581.12 |
|
*53.6 |
2100 |
2108.16 |
|
*注：受电容器耐压限制，本次试验最高为50kA。 |
||
图3：表4：在源阻抗为1.1Ω发生器下伏安特性曲线
通过表格与伏安特性曲线可以得到：
（1）当冲击电流发生器的源阻抗提高到1.1Ω时，A组与C组分压器测得的残压趋势一致。
（2）两组分压器的分压比没有出现偏离的现象。
（3）在验证了40Ω电流发生器的前提下，可得出当冲击电流发生器源阻抗高于1.1Ω时，可以认为分压器的高压臂阻值高低不会带来分压比的偏离。
4.小结
本文通过三组不同高压臂阻值分压器对In=60kA，Imax=100kA的MOV进行冲击电流为10kA、20kA、30kA、40kA、60kA下残压测试，并更改冲击电流源阻抗测试A、C两组冲击电阻分压器对MOV残压影响，得出如下结论：
（1）冲击电流源阻抗为0.45Ω，冲击电流在20kA以下三组冲击电阻分压器测得MOV的残压仍保持分压比线性，20kA以上A组分压器线性偏离严重，B组次之，C组稳定性良好，高压臂阻值越高越能保持分压比线性稳定。
（2）冲击电流源阻抗为1.1Ω，A、C两组冲击电阻分压器均未出现偏离现象，高压臂阻值高低对MOV残压不会带来分压比线性偏离。
参考文献：
[1]姚学玲,杜志航, 陈景亮,孙涌, 李祥超.不同源阻抗8/20μs冲击电流下MOV动态性能的仿真研究[J]。高电压技术2010, 36(9)。Yao Xue-ling, Du Zhi-hang, ChenJing-liang, Sun Yong, Li Xiang-chaoSimulation Research on DynamicCharacteristics of MOV under 8/20μs Impulse Current Generators withDifferent Source Impedances[J].HIGH VOLTAGE ENGINEERING.2010, 36(9)。
[2] 陈景亮,姚学玲,孙伟.脉冲电流技术[M]. 西安：西安交通大学出版社,2008
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