概述 ? ? 电气设在电力系统运行中除承受正常运行的工频 电压外，还可能受到暂时过电压及雷电过电压的袭 击。 雷电在输电线路或电力设上，有可能造成幅值和 陡度都很高的过电压，对设的绝缘破坏较大。工 程上，为了考验电力设耐受雷电过电压的能力， 使用冲击电压发生器进行模拟雷击的试验，这

　　雷电冲击试验 概述 ? ? 电气设在电力系统运行中除承受正常运行的工频 电压外，还可能受到暂时过电压及雷电过电压的袭 击。 雷电在输电线路或电力设上，有可能造成幅值和 陡度都很高的过电压，对设的绝缘破坏较大。工 程上，为了考验电力设耐受雷电过电压的能力， 使用冲击电压发生器进行模拟雷击的试验，这就是 雷电冲击电压试验。人为施加在输电线路或电力设 上的这个雷电过电压波就叫雷电冲击电压波。雷 电冲击电压波是单极性的（正或负）。为了模拟雷 电过电压的作用，保证电力系统安全可靠的运行， 要求变压器有足够的冲击绝缘强度，国家标准对变 压器的不同的电压等级作了明确规定。见 GB311.1-6-83和GB1094.3-85。 一、冲击电压发生器多种波形介绍 冲击电压发生器就是一种产生脉冲波的高电 压发生装置。它被用于研究电力设遭受大 气过电压（雷电）时的绝缘性能。冲击电压 的破坏作用不仅决定于波形、幅值、还与波 形陡度有关。目前国内冲击电压发生器能产 生8种冲击波形。下面简单介绍一下： GB311《高压输变电设的绝缘配合-高电压 试验技术》规定了三种标准冲击波形 （1） 1.2/50微妙标准雷电冲击全波 （2） 1.2/2~5微妙标准雷电截波 过零系数 0.25-0.35 （3）250/2500微妙的标准操作冲击波 Tf为20~250us 90%持续时间≥200us 过零时间≥500us IEC517 规定GIS组合电器现场冲击试验的二 种标准冲击波形 （4）Tf＜15微妙的振荡雷电冲击波 （5） Tcr＞100微妙的振荡操作冲击波 ? ? ? ? ? DL/T557《高压线路绝缘子陡波冲击耐受 试验》规定了线路绝缘子陡波冲击耐受试 验的标准冲击波形 （6）Tf=100~200毫微妙的陡波冲击波。 陡度2500KV/uS，输出电压幅值 500KV，适用于高压线路B型绝缘子陡波 冲击耐受试验。 JB5892《高压线路用有机复合绝缘子技 术条件》规定了有机复合绝缘子陡波冲击 耐受试验的标准冲击波形 （7）陡度大于1000KV/uS的陡波冲击波 输出电压幅值600KV，适用于高压线 路用有机复合绝缘子陡波冲击耐受试验。 DL474.6 《变压器操作波感应耐压试验》 规定了变压器操作波感应耐压试验的标准 冲击波形。 （8） Tcr＞100微妙，Tz＞1000微妙，Td （90）＞200微妙的操作波冲击波 适用电力变压器操作波感应耐压试验。 二、雷电冲击全波和截波的图示法及规定 我们的冲击电压发生器主要是用来产生标准雷电冲击全 波截波。要进行冲击电压试验，就必须先知道冲击波形的规 范性。 ? 全波标准规定： （1）波前时间Tf为1.2uS，允许误差±30%； （2）半峰值时间Tt为50 uS，允许误差±20%； （3）试验电压Um，允许偏差±3%，是指规定值和实测值之差， 不是指测量误差。 （4）当实际波形波前部分有振荡（过冲）及波尾过零呈衰减振 荡波时，规定振荡幅值不应超过0.05Um，衰减振荡波反冲波 幅值ur/ Um＜0.5 波形图画法： 以波峰值的30%和90%的两点的联线与横轴的交点为视在原 点01，从这点到上述联线与由平行线的交点C所作的横轴垂线 之间的距离为波前时间Tf，以及把O1与在波尾的1/2波峰值点 所作横轴垂线之间的距离为波尾时间Tt。 T1=1.67T 截波标准规定： （1）波前时间Tf为1.2uS，允许误差 ±30%； （2）截波时间Td为2~5 uS （3）试验电压Um，允许偏差±3%，是 指规定值和实测值之差，不是指测量 误差。 （4）当实际波形波前部分有振荡（过冲） 规定振荡幅值不应超过0.05Um，反冲 波幅值ur/ Um过零系数规定为 0.250.35 波形图画法：以D点与反波峰值的幅值 的30%和90%的两点的联线与反波峰 值的交点为N，与D点横向平行的交点 为M，从M点所作的横轴垂线之 间的距离为截波时间Td。 T1=1.67T ? 三、雷电冲击发生器原理介绍 1、雷电波的基本形成 2、雷电波波头波尾时间计算 如图（3）是冲击电压发生器基本的等值回路。 试验前把C1充好电，当K（或点火球隙）动作后，由C1向C2充电， 则试品两端电压： U1=U0*（1-e（-t /τ）） （充电过程） C1、C2两端电压平衡后，一起又通过R2对地放电，则试品两端电 压： U2=U0*e（-t /τ） （放电过程） 根据雷电波形定义，来推导波头波尾时间公式： （1）求波头Tf： 30%U0= U0*（1-e（-t1/τ1）） （1-1） 90%U0= U0*（1-e（-t2/τ1）） （1-2） 解方程组：0.3 = 1-e（-t1/τ1） 0.9 = 1-e（-t2/τ1） 0.7= e（-t1/τ1） 0.1= e（-t2/τ1） （1-3） （1-4） 根据（1-3）式 得： -t1/τ1=-0.357 t1= 0.357τ1 根据（1-4）式 得： -t2/τ1=-2.3026 t2= 2.3026 τ1 已知 Tf=1.67（t2-t1） 即得： Tf= （2.3026 τ1- 0.357τ1）*1.67 =1.9456*1.67τ1 =3.249τ1 τ1=RC=R1*（（C1*C2）/ （C1+C2）） （2）求波尾Tt： 50%U0=U0*e（-Tt /τ2） 0.5= e（-Tt /τ2） -Tt /τ2=-0.693 Tt=0.693 τ2 τ2=RC=R2*（C1+C2） 3、雷电波效率计算 如上图：η=U2/U1 =（U2/UR2）*（UR2/U1） =（C1/（C1+C2））*（R2/（Rs+R2）） 当Rs=0时，回路为高效率 4、试验站冲击发生器 （1）冲击发生器线路图比较（充电方式、极性） （2）等值电路 （3）旧冲击球隙放电（同步） （4）新冲击球隙放电（同步） （1） （2） 老试验站冲击等值电路 新试验站冲击等值电路 （3） 旧试验站球心放电原理：如图 步：1点充电为+U0，当球隙击穿时，1点电位降到0，2 点 电位由0变为-U0，那么第二个球隙两端的电位变成+UO-（U0） =2U0，肯定会导致第二个球隙击穿。 第二步：同样第二个球隙击穿后，4点电位由0变为-2U0，那 么第三个球隙两端的电位变成+UO-（-2U0）=3U0，肯定会导 致第三个球隙击穿。所以有n个球隙击穿后，就有n个U0，它输 出电压如8点就为-nU0，可见输出电压与充电电压极性相反。 这一系列过程可被概括成为“多级电容器并联充电，而后串 联放电，形成幅值很高的冲击电压波”。 从发生器同步原理分析： （1）当C2（即球隙之间电容）为零时，Ug2=2UO，可见过电压 倍数较高。 （2）当C1、C3（即回路中对地杂散电容）为零时，Ug2≈UO， 可见过电压倍数较低，g2就不可能击穿，所以杂散电容的存在 加强了冲击发生器同步动作的有利条件。 （4）
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