标准雷电冲击电压波形
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。
2.4冲击电压下气体的击穿过程
一、雷电冲击电压下空气的击穿电压 （一）、标准冲击电压波形
为了检验绝缘耐受冲击电压的能力，在实验室中可以利用冲击电压发 生器（图1-28）产生冲击电压，以模拟实际产生的过电压。为了使 得到的结果可以互相比较，需规定标准波形。 模仿雷电及操作过电压等
冲击电压 发生器
冲击电压的电源装臵，主
要用于绝缘冲击耐压及介 质冲击击穿、放电等试验。
3.雷电冲击电压
脉冲性质电压
4.操作冲击电压
2.4
冲击电压下气体的击穿过程
电力系统中冲击电压是指作用时间短暂的电压，它包括雷电冲击电 压和操作冲击电压。
雷电冲击电压是由雷云放电引起的，其持续时间极短，只有约几个 微秒到几十个微秒，与击穿所需的时间相当； 操作冲击电压是指当电力系统在操作或发生事故时，因状态发生突 然变化引起电感—电容回路的振荡产生的过电压，其作用时间介于 雷电冲击电压与工频电压之间。 由于冲击电压的作用时间短暂，故空气间隙在冲击电压作用下的击 穿具有与持续电压作用下不同的特点。
（二）、放电时延
升压时间t0：电压从零升高到静态击穿 电压U0所需的时间 。 统计时延ts：从电压升到U0的时刻起到 间隙中形成第一个有效电子的时间 。 具有分散性。 放电形成时延tf：从形成第一个有效电 子的时刻起到间隙完全被击穿的时间 。
击穿时间:从开始加压的瞬时起到间隙完全击穿为止的时间 tb=t0+ts+tf
1000 800 4
Ub / kV
600 3 400 2 200 1 50 100
5
0
150 200 d /cm
250
300
350
1-球极直径D=12.5cm；2-D=25cm；3-D=50cm； 4-D=75cm；5-“棒-板”气隙（虚线）
雷云的产生和雷电放电过程
雷云的产生和雷电放电过程1.1.1 雷电发生机理雷电是由雷云放电引起的，关于雷云的聚集和带电至今还没有令人满意的解释，目前比较普遍的看法是：热气流上升时冷凝产生冰晶，气流中的冰晶碰撞后分裂导致较轻的部分带负电荷并被风吹走形成大块的雷云；较重的部分带正电荷并可能凝聚成水滴下降，它们在重力作用下下落的速度大，并在下落过程中与其他水份粒子发生碰撞，结果一部分被另一水生成物捕获，增大水成物的体积，另一部分云粒子被反弹回去，这些反弹回去的云粒子通常带正电荷，悬浮在空中形成一些局部带正电的云区，而水生成物带上负电荷。
由于水成物下降的速度快，而云粒子的下降速度慢，因而正、负电荷的微粒逐惭分离，最后形成带正电的云粒在云的上部，而带负电的水成物在云的下部。
整块雷云里边可以有若干个电荷中心。
负电荷中心，离地大约500~10000m。
它在地面上感应出大量的正电荷。
随着雷云的发展和运动，一旦空间电场强度超过大气游离放电的临界电场强度（大气中约为30kV/cm，有水滴存在时约为10kV/cm）时，就会发生云间或对大地的火花放电。
雷电放电包括雷云对大地，雷云对雷云和雷云内部的放电现象。
大多数雷云放电都是在雷点与雷云之间进行的，只有少数是对地进行的。
在防雷工程中，主要关心的是雷云对大地的放电，如图1-1所示。
图1-1云对地放电（用彩色）雷云对大地放电通常分为先导放电、主放电和辉光放电三个阶段。
云一地之间的线状雷电在开始时往往从雷云边缘向地面发展，以逐级推进方式向下发展。
每级长度约10~200m，每级的伸展速度约107m/s，各级之间有10~100µs的停歇，所以平均发展速度只有（1~8）×105m/s，这种放电称为先导放电，如图1-3所示。
当先导接近地面时，地面上一些高耸的物体（如塔尖或山顶）因周围电场强度达到了能使空气电离的程度，会发出向上的迎面先导。
当它与下行先导相遇时，就出现了强烈的电荷中和过程，出现极大的电流（数十到数百千安），伴随着雷鸣和闪光，这就是雷电的主放电阶段。
冲击电压发生器功能、波形介绍
电力系统中的高压电气设备在投入运行之前需要进行冲击电压试验来检验其在过电压作用下的绝缘性能。
随着电力科技的发展,需要进行冲击电压试验的试品种类日益增多。
冲击电压发生器是一种产生脉冲波的高电压发生装置。
原先它只被用于研究电力设备遭受大气过电压（雷击）时的绝缘性能，后来又被用于研究电力设备遭受操作过电压时的绝缘性能。
所以对于冲击电压发生器，要求不仅能产生出现在电力设备上的雷电波形，还能产生操作过电压波形。
冲击电压的破坏作用不仅决定于幅值，还与波前陡度有关。
对某些设备还要采用截断波来进行试验。
此外，冲击电压发生器还可用来作为纳秒脉冲功率装置的重要组成部分；在大功率电阻束和离子束发生器以及二氧化碳激光中，可作为电源装置。
根据实测，雷电波是一种非周期性脉冲，它的参数具有统计性。
他的波前时间（约从零上升到峰值所需时间）为0.5μs~10μs，半峰值时间（约从零上升到峰值后又降到1/2峰值所需时间）为20μs~90μs，累积频率为百分之50的波前和半峰值时间约为1.0μs~1.5μs和40μs~50μs。
操作冲击电压波的持续时间比雷电冲击电压波长得多，形状比较复杂，而且他的形状和持续时间，随线路的具体参数和长度的不同而有异，不过目前国际上趋向于用一种几百微秒波前和几千微秒波长的长脉冲来代表它。
雷电波又可分全波和截波两种。
截波是利用截断装置把冲击电压发生器产生的冲击波突然截断，电压急剧下降来获得。
截断的时间可以调节，或发生在波前或发生在波尾。
为了保证多次试验结果的重复性和各试验间试验结果的可比性，对波形及波形定义应有明确规定。
为此国际电工委员会和国家标准规定了标准雷电冲击全波及截波的波形和标准操作冲击电压波形，如图1至图4所示。
图1：雷电冲击电压全波图1中0为原点。
有时用示波器摄取到的波形，在0点附近往往模糊不清，或是有起始之振荡。
在产生冲击电压的发生器内电感大时，波形起始处也可能有一小段较为平坦。
此时波形的原点（起始点）在时间轴上不容易确定。
变压器雷电冲击试验波形调节方法
变压器雷电冲击试验波形调节方法变压器雷电冲击试验是用来检测变压器绝缘系统在雷电冲击下的耐受能力。
在实际使用环境中，雷电冲击可能会对变压器的绝缘系统造成严重的损坏，因此进行雷电冲击试验是非常重要的。
在进行变压器雷电冲击试验时，波形调节是非常重要的一环。
波形调节的目的是通过合理的控制和调节，使得试验波形符合标准规定的要求，从而保证试验结果的准确性和可靠性。
波形调节方法主要涉及到以下几个方面：波形发生器的选择和调节、试验电路的设计和调整、波形参数的监测和实时调整等。
下面将详细介绍一下这些方面的内容。
1. 波形发生器的选择和调节波形发生器是变压器雷电冲击试验中用于产生雷电冲击波形的关键设备。
通常情况下，我们会选择符合标准要求的脉冲发生器或者采用脉冲放大器来产生试验波形。
在选择波形发生器时，需要注意其输出脉冲的幅值、上升时间、下降时间等参数是否符合要求，以及是否具备稳定可靠的性能。
在使用波形发生器时，需要根据具体的试验要求对其进行调节。
首先需要根据标准要求确定脉冲的幅值、上升时间、下降时间等参数，然后通过波形发生器的调节装置对其进行调整，使得输出的脉冲波形符合标准规定的要求。
在调节过程中，需要利用示波器等仪器对输出波形进行实时监测和调整，确保波形的稳定性和可靠性。
2. 试验电路的设计和调整试验电路是连接波形发生器和被试变压器之间的关键环节。
在进行雷电冲击试验时，试验电路的设计和调整对于波形的准确性和稳定性有着至关重要的影响。
需要根据被试变压器的额定电压和电流等参数，设计合理的试验电路。
在设计试验电路时，需要考虑到电压和电流的分布性、传输线的阻抗匹配、绕组的耦合等因素，以保证试验波形的传输和传播的稳定性和可靠性。
在试验电路的调整过程中，需要针对特定的被试变压器进行合理的调整。
首先需要对传输线和绕组等部分进行匹配调节，确保试验波形的稳定传播。
需要对试验电路中的滤波器、隔离器等辅助装置进行调节，以保证试验信号的干净和纯净。
全国2011年4月高电压技术自学考试及答案
全国2011年4月高等教育自学考试高电压技术试题课程代码：02653一、单项选择题(本大题共10小题，每小题2分，共20分)在每小题列出的四个备选项中只有一个是符合题目要求的，请将其代码填写在题后的括号内。
错选、多选或未选均无分。
1.标准雷电冲击电压波的波形是( )A.1/10sμB.1.2/50sμC.100/1000sμD.250/2500sμ2.下列因素中，明显影响离子式极化的是( )A.频率B.气压C.湿度D.温度3.非破坏性试验是( )A.直流耐压试验B.工频耐压试验C.电压分布试验D.冲击高压试验4.线路冲击电晕的特点是( )A.正极性冲击电晕对波的衰减和变形比较小B.负极性冲击电晕对波的衰减和变形比较大C.过电压计算中应以正冲击电晕的作用为依据D.过电压计算中应以负冲击电晕的作用为依据5.雷电流被定义为流经( )A.被击物体的波阻抗为零时的电流B.被击物体的波阻抗为无穷大时的电流C.Z=300Ω时的电流D.Z=400Ω时的电流6.雷击线路附近大地时，当线路高10m，雷击点距线路100m，雷电流幅值40kA，线路上感应雷过电压最大值U g约等于( )A.25kVB.50kVC.100kVD.200kV7.变压器到避雷器的最大允许距离与( )A.侵入波陡度成正比B.雷电波波速成正比C.变压器多次截波冲击耐压值成正比D.避雷器5kA下残压成正比8.普通阀型避雷器主要用于限制( )A.传递过电压B.谐振过电压高电压技术试题第1 页（共6 页）C.大气过电压D.工频过电压9.开关触头电弧重燃，对最有利抑制的过电压形式是( )A.电弧接地过电压B.空载线路分闸过电压C.空载线路合闸过电压D.切除空载变压器过电压10.谐振过电压( )A.是一种暂态现象B.是一种稳态现象C.不会产生于操作的过渡过程中D.不会长时间地稳定存在二、填空题(本大题共10小题，每小题1分，共10分)请在每小题的空格中填上正确答案。
雷电冲击试验
截波电压的产生
产生截波的方法从原理上讲是很简单的，在试 验回路中与被试品并联一个放电间隙(如图所示)。 在冲击电压下使该间隙击穿放电就可形成截波。 通常间隙的放电分散性是相当大的，要产生满 足国家标准要求的截波波形，且使得截断分散 性在±0.1µs是比较困难的。冲击电压试验中的 截波的产生根据具体试验的条件多用以下三种 方法取得： (1)将全波试验波形的波前拉长，然后用球间隙 来截断，截断的电压幅值由球隙来控制。此时
当变压器内部安装了用来限制内部部件上的冲击过电压的非线性元件(如:避雷 器)时。设备在运行中带的任何内部非线性元件要随设备一 起进行试验。外部非 线性元件和其他外部电压控制元件(如:电容器)在试验期间应断开。
应保持校准时与全电压试验时的冲击线路及测量接线不变。
中性点雷电冲击试验接线： 所有其他端子接地，雷电冲击直接施加在中性点端子上。
GB/T 1094.3－2017 国家标准规定对于Um≤72.5kV变压器的线端雷电冲击全波 试验为型式试验，大于72.5kV的为例行试验，而线端雷电截波冲击试验和中性 点端子雷电全波冲击试验均为型式试验。雷电冲击试验的目的是用来检验变压 器每一线端对地，对其他绕组以及被试绕组本身的冲击电压耐受强度。 1 雷电冲击电压波形 在运行的电力系统中，出现的大气过电压会有各种各样的波形，但不能用多种 波形进行试验。根据系统的运行情况，世界各国都把全波和截波作为模拟雷电 冲击的标准波形。当雷电波进入变电站而没有外绝缘放电时，电压即为全波， 而当变电站空气绝缘间隙或设备的外绝缘等发生放电时，即为截波。
设备最高电压范围
绝缘类型
全绝缘
全绝缘
分级绝缘 全绝缘和分级绝缘
线端雷电全波冲击试验 (LI)
线端雷电截波冲击试验 (LIC)
5-冲击电压的产生解析
1
T1
u2 (t ) U 2 max (e
波头时间计算
e
t
T2
)
标准雷电冲击电压： 波尾时间常数T1远大于波头时间Tf
当t T f ,
则：e
t
T1
1
t T2
u2 (t ) U 2 max (1 e
)
0.3U 2 max U 2 max (1 e t1 0.9U 2 max U 2 max (1 e t2
u2max
f
f
f
f
Tt=t2（2）
由式（1，2），波头和波尾时间决定于，
f
t
f
f t
t
f f
t
f t
高效回路：
t f
低效回路：
1 (C1 C2 )(Rt Rd )
C1 C2 ( R f Rd )C1C2
二、冲击电压波形的近似计算
根据雷电波的定义
令T1
1
T2
负荷电容值受回路电感的限制 特殊情况：负载电容很小，无调波电容时
五、负载为电感性负载时
要求：Tt min 40 µs (IEC) and dmax 50 %.
电感性负载上电压：
负载上的冲击波形Rt NhomakorabeaRs
Lt
Lg
补偿回路限制过冲
5-4 冲击电压发生器的充电回路
一、主要充电回路
单边低效 单边高效 双边低效 改进回路
D T r R R R
单边高效
D
r
R
R
R
T
rR
R
R
R
双边低效
变压器雷电冲击试验波形调节方法
变压器雷电冲击试验波形调节方法
在进行变压器雷电冲击试验时，为了获得较好的试验效果，需要对试验波形进行调节。
以下是变压器雷电冲击试验波形调节的方法：
1. 调节冲击电压波形：根据标准要求，调节冲击电压波形的前沿和后沿斜率。
可以
通过改变电压源的内阻和外部电阻等方式调整前沿和后沿斜率。
同时，应在前沿和后沿加
上陡峭的奇异波形，以便检测设备在此情况下的鲁棒性。
2. 调节重复频率：根据标准要求，调节雷电冲击波形的重复频率。
这可以通过调整
信号发生器的输出频率来实现。
通常，雷电冲击波形的重复频率在10~1000 Hz之间，具体频率要根据测试对象的特性来确定。
3. 调节波形幅值：根据测试对象的特性，调节波形的幅值。
这可以通过改变电压源
的输出电压或在电源输出端加上不同的负载来实现。
在调节幅值时，需注意波形幅值与电
压源和负载的阻抗匹配。
4. 调节波形上升时间和下降时间：根据标准要求，调节波形上升时间和下降时间。
这可以通过改变电源输出电压的波形来实现。
同时，应注意在调节时避免过渡调节导致的
振荡现象。
5. 调节重复次数：根据测试对象的特性，调节雷电冲击波形的重复次数。
通常，雷
电冲击试验在进行多次重复后，风险已经趋于平稳，可以考虑停止重复。
总之，在进行变压器雷电冲击试验前，需要对试验波形进行调节，以满足测试的要求。
在调节过程中，应考虑到设备的特性，以避免调节过度导致的不良影响。
框架断路器雷电冲击试验标准
框架断路器雷电冲击试验标准框架断路器雷电冲击试验是电气设备测试中的一种重要试验。
它的目的是评估框架断路器在雷电环境中的耐受能力，确保设备的正常运行以及操作人员的安全性。
下面是一些相关的参考内容，包括试验标准、试验方法和结果评定等。
一、试验标准国际电工委员会（IEC）国际标准是指导框架断路器雷电冲击试验的重要文献。
以下列举一些与框架断路器雷电冲击试验相关的IEC标准作为参考：1. IEC 61298-1：额定电压超过1000 V的高压开关设备的标准2. IEC 60529：电气设备的防护等级（IP代码）的标准3. IEC 60050(161)：电工词汇第151-07版中的雷电术语定义4. IEC 61312-1：高压开关设备的总体要求及试验方法的标准5. IEC 60077-3：铁道牵引设备中的高压开关设备标准除了国际标准，国家标准也是框架断路器雷电冲击试验的参考文献，各国会根据实际需求而制定相应的标准。
二、试验方法框架断路器雷电冲击试验通常包括以下步骤：1. 准备工作：包括确定试验电压与电流大小、设备的工作状态（故障、闭合或断开）、试验环境湿度和温度等。
2. 给定脉冲波形：使用合适的发生器和耦合装置，产生适用于试验的雷电冲击脉冲波形。
3. 施加冲击：将产生的冲击脉冲施加到待测试的框架断路器上，通常使用串、并联等方式进行试验。
4. 监测和记录：监测和记录框架断路器的动作、电流、电压等参数的变化。
5. 评估：根据试验结果，评估框架断路器的性能和耐受能力，并根据相关标准进行结果的评定。
三、结果评定根据试验结果，判断框架断路器在雷电冲击试验中的性能和可靠性。
通常，评定结果可以分为以下几个等级：1. 通过：框架断路器在试验中没有发生故障或异常反应，能够正常运行。
2. 警告：框架断路器在试验过程中出现一些问题，但还能够满足运行要求，需要进一步检查和修复。
3. 失败：框架断路器在试验中发生严重的故障或无法满足运行要求，需要进行修复或更换。
雷云的产生和雷电放电过程[宝典]
![雷云的产生和雷电放电过程[宝典]](https://img.taocdn.com/s3/m/2551870bc381e53a580216fc700abb68a982ad46.png)
雷云的产生和雷电放电过程1.1.1 雷电发生机理雷电是由雷云放电引起的，关于雷云的聚集和带电至今还没有令人满意的解释，目前比较普遍的看法是：热气流上升时冷凝产生冰晶，气流中的冰晶碰撞后分裂导致较轻的部分带负电荷并被风吹走形成大块的雷云；较重的部分带正电荷并可能凝聚成水滴下降，它们在重力作用下下落的速度大，并在下落过程中与其他水份粒子发生碰撞，结果一部分被另一水生成物捕获，增大水成物的体积，另一部分云粒子被反弹回去，这些反弹回去的云粒子通常带正电荷，悬浮在空中形成一些局部带正电的云区，而水生成物带上负电荷。
由于水成物下降的速度快，而云粒子的下降速度慢，因而正、负电荷的微粒逐惭分离，最后形成带正电的云粒在云的上部，而带负电的水成物在云的下部。
整块雷云里边可以有若干个电荷中心。
负电荷中心，离地大约500~10000m。
它在地面上感应出大量的正电荷。
随着雷云的发展和运动，一旦空间电场强度超过大气游离放电的临界电场强度（大气中约为30kV/cm，有水滴存在时约为10kV/cm）时，就会发生云间或对大地的火花放电。
雷电放电包括雷云对大地，雷云对雷云和雷云内部的放电现象。
大多数雷云放电都是在雷点与雷云之间进行的，只有少数是对地进行的。
在防雷工程中，主要关心的是雷云对大地的放电，如图1-1所示。
图1-1云对地放电（用彩色）雷云对大地放电通常分为先导放电、主放电和辉光放电三个阶段。
云一地之间的线状雷电在开始时往往从雷云边缘向地面发展，以逐级推进方式向下发展。
每级长度约10~200m，每级的伸展速度约107m/s，各级之间有10~100µs的停歇，所以平均发展速度只有（1~8）×105m/s，这种放电称为先导放电，如图1-3所示。
当先导接近地面时，地面上一些高耸的物体（如塔尖或山顶）因周围电场强度达到了能使空气电离的程度，会发出向上的迎面先导。
当它与下行先导相遇时，就出现了强烈的电荷中和过程，出现极大的电流（数十到数百千安），伴随着雷鸣和闪光，这就是雷电的主放电阶段。
变压器雷电冲击试验波形调节方法
变压器雷电冲击试验波形调节方法
变压器是电力系统中常用的重要设备，用于改变交流电压的传输和分配。
在实际运行中，变压器往往面临雷击等外部冲击的影响，可能导致设备损坏，甚至造成事故。
为了提高变压器的抗雷击能力，进行雷电冲击试验是非常必要的。
而在进行雷电冲击试验时，波形的调节是十分重要的一环，正确的波形调节可以保证试验的准确性和可靠性。
本文将介绍一些关于变压器雷电冲击试验波形调节方法的内容。
一、变压器雷电冲击试验概述
变压器雷电冲击试验是指在模拟雷电环境下对变压器进行高能量冲击试验，以验证其耐雷击性能。
此类试验可以帮助检测变压器的绝缘性能、保护措施以及设备的结构和接地情况，从而提高变压器的耐雷击能力，保障电力系统的稳定运行。
在进行雷电冲击试验时，首先需要确定试验波形，即冲击电压波形。
常见的有1.2/50微秒波形和10/350微秒波形。
冲击电压波形的选择必须符合变压器设备的实际工作环境和要求，才能保证试验的有效性。
1. 衰减器调节法
衰减器调节法是一种常用的试验波形调节方法，通过调节衰减器的阻性来实现对波形的调节。
具体方法如下：
（1）根据试验要求确定冲击电压波形的峰值和前沿时间。
（3）将衰减器接入试验电路中，并调节合适的阻值，使得输出波形符合要求。
2. 调节元件串联法
（2）选择合适的调节元件，如电抗器、电容等，根据冲击电压波形的峰值和前沿时间计算所需的参数。
（1）将示波器接入试验电路中，观察输出波形。
（2）根据试验要求，调节示波器的各项参数，如触发电平、触发方式等，使得输出波形符合要求。
雷电的产生及参数;雷电冲击击穿
2、雷电流的波前时间、陡度及波长
雷电流的波前时间T1处于1～4μs的范围内，平均 为2.6μs。波长T2处于20～100μs的范围内，多数 为40μs左右。 我国防雷设计采用2.6/40μs的波形；在绝缘的冲击 高压试验中，标准雷电冲击电压的波形定为 1.2/50μs。 雷电流波前的平均陡度为
3、雷电流的计算波形
6、雷电通道的波阻抗
雷电通道长度数千米，半径仅为数厘米，类似于一 条分布参数线路，具有某一等值波阻抗，称为雷道 波阻抗。 主放电过程可看作是一个电流波沿着波阻抗为Z0 的雷道投射到雷击点的波过程。 我国有关规程建议取
7、雷电的极性
负极性雷击均占75～90%，对设备绝缘危害较大， 防雷计算中一般均按负极性考虑。
在绝缘的冲击高压试验中标准雷电冲击电压的波形定为1250雷电流波前的平均陡度为3雷电流的计算波形在防雷计算中按不同要求采用不同的计算波形4雷暴日及雷暴小时为评价某地区雷电活动的强度常用该地区多年统计所得到的平均出现雷暴日或雷暴小时来估计
单元一 雷过电压及防雷设备认知
情境一 雷过电压的产生和雷电参数 雷电冲击下气体的击穿
实测表明：5～10km高度主要是正电荷云层，1～5km高度 主要是负电荷云层。 雷云中电荷分布一般不均匀，有多个电荷密积区。随着电荷 积累，雷云电位升高，对地电位差可达数兆至数十兆伏。当 不同电荷雷云间或雷云与大地凸出物接近到一定程度，其间 电场强度达到该空间的击穿强度时，就会发生雷云间或对地 的火花放电，即通常所说的雷击。一般把对地面凸出物直接 的雷击叫直击雷。
实际的伏秒特性曲线如下图所示，是以上、下包络线为界 的带状区域。
3、伏秒特性与电场的关系
随着时间的延伸，一切气隙 的伏秒特性都趋于平坦，但 特性曲线变平的时间却与气 隙的电场形式有较大关系： 电场越均匀，“V-S”越平。
雷电冲击试验
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二、雷电冲击全波和截波的图示法及规定
我们公司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
根据（1-3）式 得：
-t1/τ1=-0.357
t1= 0.357τ1
根据（1-4）式 得：
-t2/τ1=-2.3026
已知 Tf=1.67（t2-t1） 即得：
t2= 2.3026 τ1
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）
第12页，共19页。
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
?gb311高压输变电设备的绝缘配合高电压试验技术规定了三种标准冲击波形11250微妙标准雷电冲击全波21225微妙标准雷电截波过零系数02503532502500微妙的标准操作冲击波tf为20250us90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4tf15微妙的振荡雷电冲击波5tcr100微妙的振荡操作冲击波文档仅供参考如有不当之处请联系本人改正
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各为50%的冲击电压值,也是击穿发生的 标准波波幅附近的电压
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• 标准冲击波(1.2/50μS )下的伏秒特性
• 伏秒特性概念适用于沿面放电、固液体 介质、组合绝缘
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3.伏秒特性的应用
• 间隙伏秒特性形状取决 于电极间电场分布
• 极不均匀电场S1:平均击 穿场强较低,放电时延较 长,伏秒特性随放电时间 减压少而明显上翘。
• 伏秒特性：冲击电 压下，一般用电压 最大值和击穿时间 的关系曲线来表示 间隙的冲击绝缘特 性，该曲线称为间 隙的----~。 14
伏秒特性求取方法
VS曲线
伏秒特性要素--峰值、时刻
电压较低，击穿时，电 压从峰值下降到一定数值， 如1.2点
• 电压升高时，击穿可能发 生在波峰
• 电压再升高，电压未升到 峰值已击穿，如3
首过效 应
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国标全波波形参数
GF线—波前
GH线—视在波前时间 T1= T 1.67T
0.6
GK段T2—视在半峰值 时间
图标与IEC推荐同 T1=1.2µs,T2=50µs
AB延长交时间轴G，交峰值水平切线F
整理课件
标准波形 1.2µs/50µs
5
截波:模拟雷电冲击波被某处放电而截断的 波形
波前截断波
波尾截断波
隙上时，击穿与不击穿的概率各
整5理0课%件。
10
• 冲击电压下间隙的绝缘特性用50%放电电压衡 量—多次施加同一幅值冲击波，半数击穿的电压。
• 确定间隙U50方法—标准波形不变，逐级升高幅 值，每级加10次，有4-6次击穿，则为U50。
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整理课件
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2.2.4 冲击系数与伏秒特性
• 1.冲击系数： 50% 放电电压U50与静态放
• 伏秒特性击穿点：纵坐标 峰值，横坐标击穿时刻
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50%伏秒特性（工程平均
下包 络线
上包 络线
• 放电时间分散性-伏秒特性是带状区 域
• 50%概率放电时间： 放电时间小于该值 概率50%
• 50%伏秒特性：
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2μS 冲击击穿电压
7
击穿时间tb
tb：从开始加压到气隙完全击 穿的总时间 ①升压时间t0：电压从0升到 静态击穿电压U0的时间。 ②统计时延ts：从电压升到U0 时刻到气隙中形成第1个有效 电子的时间。 ③放电形成时延tf，第1个有 效电子到气隙完全击穿。
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8
第1个有效电子---能发展一系列电离过程，最后导 致间隙完全击穿的那个电子，非自由电子。 自由电子 ①可被中性质点俘获，形成负离子，失去电离活力 ②可能扩散到间隙外，不参加电离; ③引起电离过程,但中途衰亡而停止。
均匀及稍不均匀电S2，平均击穿场强 较高，放电时间较短，伏秒特性平均。
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保护装 置设计
两气隙并联---先击穿的S2保护后击穿的S1
阀式避雷器---保护间隙采用均匀电场结构，伏
秒特性曲线低于被保护设备
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伏秒特性思想--电穿孔经皮给药
破坏屏障 恐惧感
高压电穿孔—低压 电穿孔：伏秒特性
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2.2.2 放电时延
• 气隙有一个最低静态击穿电压-长时间作用在间隙上能使间隙击 穿的最低电压。
• 对冲击电压--必要条件，非充分 条件。
• 间隙静态击穿电压U0，对其施以 冲击电压，to时到达U0，但需经 t1时间后方能击穿。
• 间隙的击穿不仅需要足够的电压， 还需要足够的时间。
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• t1=ts+tf
放电时延
• tb=t0+ts+tf 击穿时间
2.2.3 50%放电电压
Um冲击电压加在静态击穿电压 UO
气隙上
①电压超过UO持续的时间T小于 放电时间t1，击穿概率很低 ②Um高，放电时延缩短，T》t1，
则每次冲击都能使间隙击穿
③间隙的50%放电电压U50—
存在一个电压值，此电压加到间
电电压U0之比称为---。
U 50 U0
• 均匀和稍不均匀电场冲击系数为1，即DC，AC，50%冲击
电压相等，不易形成流注击穿，50%击穿电压下，击穿
发生在峰值附近。
• 极不均匀电场，易形成流注而击穿，Um低，放电时候冲
击系数大于1，波尾击穿。
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2.伏秒特性及其制定
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• 放电时延决定气隙 击穿需要一定时间， 对脉冲电压，击穿 电压与电压作用时 间相关。
2. 标准雷电冲击电压波形
雷电流冲击波特点：迅速上升，平缓下降。
在接地电阻上形成冲击电压.
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1
• 为模拟雷闪放电引起过电压，实验室中常用冲击 电压发生装置产生冲击电压。
• 标准波形:根据电力系统实测的由雷闪造成的电 压波形制定——全波，截波。
便于 比较
国际电工 委员会
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整理课件
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3000kV/3000kJ雷整理电课件冲击电压发生器 4