衝擊波
Impulse
別名:脈衝波、衝擊
衝擊波(impulse)是電壓或電流之單向波,無明顯振盪,快速升至峰值後較慢下降至零。四個定義參數:極性、峰值、波前時間 T1、半峰尾時間 T2。標準波形以 T1/T2(μs)命名——1.2/50 電壓、8/20 雷擊電流、1/20 陡波、4/10 大電流、30/100 開關。
白話說明
衝擊波就是電的「一聲巨響」——不像正弦波那樣來回振盪,而是瞬間衝上峰值再慢慢退下去、大致呈單一脈衝狀。雷擊、開關動作都會在系統上產生衝擊波。避雷器的工作就是把這個衝擊的峰值壓低到設備能承受的範圍。
完整定義
電壓或電流之單向波,無明顯振盪,快速升至最大值後通常較緩慢下降至零,若有反極性偏移則幅度極小;其定義參數為極性、峰值、波前時間與半峰尾時間。
標準原文 (Original Text)
impulse: unidirectional wave of voltage or current which, without appreciable oscillations, rises rapidly to a maximum value and falls, usually less rapidly, to zero with small, if any, excursions of opposite polarity, with defining parameters being polarity, peak value, front time and time to half-value on the tail
四個定義參數: (1)極性 polarity——正/負(大部分雷擊為負極性); (2)峰值 peak value(§3.43,SA-043 另行); (3)波前時間 front time(§3.22,SA-040)——從起點到峰值之時間; (4)半峰尾時間 time to half-value on the tail(§3.70,SA-041)——從起點到尾部降至峰值一半之時間。 標準波形命名:「T1/T2」格式,T1 = 波前時間(μs)、T2 = 半峰尾時間(μs): - 1.2/50 μs = 標準雷擊衝擊電壓波; - 8/20 μs = 標準雷擊衝擊電流波(§3.31 lightning current impulse,SA-015); - 1/20 μs = 標準陡波電流衝擊(§3.66,SA-017); - 4/10 μs = 大電流衝擊(§3.25,SA-016); - 30/100 μs = 開關電流衝擊(§3.68,SA-027)。 單向性:無明顯振盪為 impulse 與 oscillation 之區別;反極性偏移若 > 25% 峰值則不屬於標準 impulse。
生活比喻
像拍手——一聲響快升快降,跟鋼琴持續彈一個音(正弦波)完全不同。衝擊波的特徵就是「一次性的脈衝」,用波前時間(衝起來多快)和半峰尾時間(降下來多快)這兩個時間參數來分類各種波型。
為何重要
衝擊波定義是整個絕緣配合(insulation coordination)與避雷器保護性能的基礎——所有保護位準(LIPL/SIPL/STIPL)、型式試驗、能量承受能力都依衝擊波形分類。實務工程必須熟記 T1/T2 標示意義:(1)看到設備耐壓規範 BIL = 650 kV (1.2/50) 表示能承受 1.2/50 波形峰值 650 kV;(2)避雷器殘餘電壓 Ures @ 10 kA (8/20) 表示對 8/20 波形、10 kA 峰值之輸出殘餘電壓;(3)數位電力紀錄器(DPR)必須能取樣率 ≥ 10 MHz 才能正確捕捉 1/20 陡波。
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