雷电冲击电压实验

实验五雷电冲击电压实验

一、实验目的：

电气设备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。本实验通过实验装置及控制平台模拟产生相应的雷电冲击波，观察长气隙击穿放电现象以及通过控制台观察冲击波的波形。进而了解冲击电压发生器的功能要求及技术要求，了解其工作原理、系统组成、具体结构、以及相关操作，明确冲击电压试验的有关注意事项，掌握完整的操作流程和操作技能，初步具备开展相关试验任务的能力。

二、实验项目：

通过雷击冲击电压发生器产生高压冲击波击穿长气隙放电。

三、实验说明：

1.冲击电压在系统中的存在形式和表现：

因雷电影响会在电力系统中产生大气过电压，有2种基本形式，即直击雷过电压和感应雷过电压，它们都表现为一段作用很短的过电压脉冲。这种过电压波一般会引起绝缘子闪络或避雷器动作，从而形成冲击截波。如果过电压幅值很大，其波头上升很快，引发的绝缘子闪络或避雷器动作就可能发生在波头部分，将形成冲击陡波。

因系统的倒闸操作、元件动作或发生故障等原因，是系统状态改变，引发过渡过程，可能产生涌动的电压升高，形成操作冲击波。它是一种作用时间较长的过电压波形。

2.冲击电压的特点：

雷电冲击电压波是一种作用时间很短的过电压脉冲波，具有单极性，一般为负极性，如果引起放电，其产生的冲击电流很强。

冲击截波对电感线圈类设备可能造成更加严重的威胁，而冲击陡波对冲击陡波对绝缘子内绝缘子内绝缘的威胁更大。

操作冲击波的能量来自系统内部，其作用时间比雷电波长得多，持续的能量累积造成的损害可能比雷电波更为严重。

3.冲击电压的波形及其参数：

大自然的雷电波或实际的操作波并不一致，但为了便于研究和工程应用，对统计结果进行优化和标准化，形成工程上应用的标准冲击波，主要包括以下4种：（1）雷电冲击电压全波

参数：T1/T2=1.2/50μs 精确要求：峰值≤±3% ，T1≤±30% ， T2≤±20%

（2）冲击电压截波

头截波尾截波

参数： Tc=2～5μs 截波过零洗漱U2/Uc=0.3±0.05 （3）冲击电压陡波

参数：T1/T2=0.2/10μs T1=2～5μs 陡度25KV/ns或1000KV/μs

（4）冲击电压操作波

参数：Tcr/T2=250/2500μs精确要求：峰值≤±3% ，Tcr≤±30% ， T2≤±60%

四、冲击电压的产生与测量

1、冲击电压的产生

试验所需冲击电压波由冲击电压发生器产生。

以冲击电容并联充电串级放电的原理工作，流行多种结构，如下图：

冲击电压发生器基本结构

冲击电压发生器双边充电结构

冲击电压发生器高效结构

通过调整冲击回路的充电电阻和放电电阻的大小，可以分别调整冲击电压波的破钱时间和波尾时间，从未可以得到标准的雷电冲击电压全波和冲击电压操作波。

将截波装置并联于冲击电压回路，可以获得相应的冲击截波电压。

调整泊头电阻，并将陡化装置并联于冲击电压回路，可以获得相应的冲击陡波电压。

2、冲击电压的测量

冲击电压的测量一般使用专用的冲击分压器+测量电缆+数字存储示波器+峰值电压表，如果要对冲击回路电流进行测量，需要加入无感分流器和相应的测量电缆。

测量首先是校核波形，通常对每个试品都要校核冲击波性：但对属于同一设计和尺寸的

试品，在同样条件下作试验时，只需校验一次。

示波器上的波形参数可以作为测量参数被使用，但需注意分压器的分压比以及测量通道衰减比。

五．实验接线：

1、雷电冲击标准电压波实验接线

设备布局：冲击电压发生器本体，被试品，测量分压器呈三角形布局，注意周围空气间距，避免周围存在尖端物体。

高压接线：将冲击电压发生器本体、被试品、测量分压器用无晕导线连接。地线连接：冲击电流回路地线用≥100的宽铜带连接，并在本体接地点处与公共地网连接；其它工作接地试工作电流确定；保护接地用≥4的普通编制铜线连接。

工作电源：本体工作电源接于AC380V；测控系统工作电源接于AC220V。雷电冲击标准电压波实验接线如图5-10所示：

2、冲击电压截波实验接线

在1的基础上，将载波装置在本体周围选点布置，保证设备净距，避免电场干扰和畸变，然后和本体连接。

高压实验接线及地线要求同1 冲击电压截波实验接线如图5-11所示：

3、冲击电压陡波接线

在1的基础上，将电容分压器退出并移开，将陡波球隙和电阻分压器布置在本体周围合适位置，然后与本体连接高压接线及地理接线要求同 1 冲击电压压陡波实验接线如图5-12所示：

4、实验器件实拍图

六、实验冲击电压波形记录：