特高压变压器雷电冲击伏秒特性的研究
特高压GIS变电站雷电过电压防护研究
特高压GIS变电站雷电过电压防护研究1. 引言1.1 背景介绍特高压GIS变电站作为电力系统中的重要组成部分，在运行过程中常常受到雷电过电压的影响，可能导致设备损坏甚至系统瘫痪。
针对特高压GIS变电站雷电过电压防护的研究显得尤为重要。
随着电力系统规模的不断扩大和电力负荷的增加，特高压GIS变电站的使用已经成为未来电网建设的重要方向。
特高压GIS设备的高压、大容量和高敏感性使得其对雷电过电压的抗击能力相对较弱，容易受到雷电侵袭而造成设备故障。
针对特高压GIS变电站雷电过电压防护的研究已成为学术界和工程界的热点问题。
通过对特高压GIS设备在雷电环境下的特点进行深入分析，提出有效的防护技术和方法，设计适用的防护装置，进行实地测试和数据分析，旨在提高特高压GIS设备的抗雷电能力，保障电力系统的稳定运行和设备的安全性。
【字数超过要求，请继续】1.2 研究目的研究目的是为了探讨特高压GIS变电站雷电过电压防护方法，以确保变电站设备在雷电过电压情况下能够正常运行，保障电网的安全稳定运行。
通过分析特高压GIS变电站雷电过电压的特点，研究不同防护技术的可行性，探讨最有效的防护方法，设计和应用相应的防护装置。
希望通过本研究能够为特高压GIS变电站雷电过电压防护提供科学依据和技术支持，为电力行业的发展和电网的安全运行做出贡献。
1.3 研究意义雷电过电压是特高压GIS变电站面临的重要问题之一，其防护研究具有重要的理论和实际意义。
雷电过电压的存在直接影响着特高压GIS变电站的安全稳定运行，一旦发生雷电过电压，可能导致设备损坏、停电甚至事故灾难，给电网运行和人员安全带来严重影响。
随着特高压电网的不断发展和扩张，特高压GIS变电站也逐渐成为电网的重要组成部分，因此加强雷电过电压防护研究对提高变电站的安全性和可靠性具有重要意义。
随着科技的不断进步，特高压GIS变电站的雷电过电压防护技术也在不断完善和更新，通过深入研究雷电过电压的防护方法和装置设计，可以帮助提升变电站的抗击雷电过电压能力，进一步保障电网的正常运行和供电质量，促进电力行业的发展。
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【摘要】本文主要针对变压器雷电冲击试验波形调节方法进行研究，首先介绍了背景和研究意义。
接着对变压器雷电冲击试验波形特点进行了分析，并探讨了影响因素。
然后详细讨论了波形调节方法，包括直流偏移校正技术和谐波抑制策略。
最后对这些方法进行总结与展望。
本文的研究对于提高变压器雷电冲击试验的准确性和可靠性具有重要意义，有助于保障电力设备的安全运行，促进电力行业的发展。
【关键词】变压器、雷电冲击试验、波形调节、直流偏移校正、谐波抑制、波形特点、影响因素、展望、总结1. 引言1.1 背景介绍变压器雷电冲击试验是对变压器绝缘性能进行评估和验证的重要手段之一。
在现代电力系统中，变压器承担着能量传输和电压变换的重要任务，保障系统的稳定运行和设备的安全可靠。
由于电力系统中存在着各种突发因素，如雷电、操作失误等，会给变压器带来不良影响甚至损坏。
雷电冲击试验是一种模拟雷电冲击环境下变压器绝缘系统的强度和可靠性的实验方法，可以帮助检测变压器的耐雷性能。
在进行雷电冲击试验时，根据不同的试验标准和要求，需要调节波形形状和参数，使其符合试验要求，同时又能保证测试的真实性和有效性。
对变压器雷电冲击试验波形进行调节和优化是很有必要的。
如何准确地模拟雷电冲击环境下的电压波形，提高试验的可靠性和准确性，已成为当前研究的热点之一。
本文将对变压器雷电冲击试验波形调节方法进行深入探讨和分析，为提高试验效果和变压器耐雷性能提供技术支持。
1.2 研究意义雷电冲击对变压器的影响是一个重要而复杂的问题，直接关系到电力系统的正常运行和设备的安全性。
研究变压器雷电冲击试验波形调节方法具有重要的实际意义和理论价值。
通过对变压器雷电冲击试验波形调节方法的研究，可以有效地提高变压器的抗雷电击打能力，保证电力设备在雷电环境下的安全运行。
这对于电力系统的稳定运行和电力供应的可靠性具有重要的意义。
研究变压器雷电冲击试验波形调节方法不仅可以为变压器的设计与生产提供重要依据，还可以为相关标准的制定和修改提供技术支持。
电力变压器雷电冲击试验故障分析
电力变压器雷电冲击试验故障分析作者：李媛张明兴来源：《电力与能源系统学报·中旬刊》2019年第02期摘要：随着国家经济发展水平的逐渐攀升，全国对电力能源提出了更高的需求，电力系统也拓宽了其原有的建设规模，其电压等级也明显上升。
在这种形势下，电力设备的价值、覆盖范围、故障出现率以及电容量等同样有所增加，怎样维护电力设备自身的安全性成为电力企业共同关注和急需解决的问题。
当面对雷电冲击，配电变压器具有强烈的电感或者是电容特性，而大容量的配电变压器，其电感值相对偏小，想要通过普通冲击试验，形成40～60μs波尾，其难度相对偏大。
关键词：电力变压器;雷电冲击;试验故障;分析1导言电力变压器是一种静止的电气设备，是用来将某一数值的交流电压（电流）变成频率相同的另一种或几种数值不同的电压设备。
变压器的作用是多方面的，不只升高电压，还能把电能送到用电地区以满足用电需要。
在电力系统传送电能的过程中，必然会产生电压和功率两部分损耗，利用变压器提高电压，可以减少送电损失。
工程上，为了考验电力设备耐受雷电过电压能力，使用冲击电压发生器进行模拟雷击试验，这就是雷电冲击电压试验。
雷电冲击电压波是单极性的（正或负）。
2雷电冲击波概述事实上，雷电冲击试验电压，大部分均是由变压器的保护决定，主要取决于避雷器保护水平的好坏，这些与雷电过电压没有什么关系。
如果避雷器放电以后，雷电流所形成的残压是变压器承受的雷击过电压，将避雷器残压作用在变压器上的波形标准化就是模拟雷电冲击试验波形，这个可以分为截波和全波两种。
由于大型电力变压器绕组的等值电容非常大，并且等值电感非常小，这样的波形就会有一些偏差。
由于试验品有电感存在，并且单极性波形不好，在波尾部分还有一定的过零振荡，因此对振荡反峰值有一定的要求，其幅值必须小于电压中幅值的50%。
这样大部分的变压器有不过零现象存在，在分析波形的时候一定要注意。
由于电压等级不相同，标准电压波形对雷电冲击试验的电压也有不同的要求，冲击试验的判断结果，必须结合一些可靠的方法进行鉴定，这样才可以知道是否合格。
特高压变压器雷电冲击伏秒特性的研究
图 4~6 分别为某公司制造的 500 kV、750 kV 电力变压器和 1000 kV 特高压电力变压器的雷电冲 击试验电压波形，其中 Up 为峰值电压。
关键词：特高压；变压器；雷电冲击；伏秒特性；波前时间
0 引言
在大型电力变压器和电抗器的雷电冲击全波 试验中，变压器绕组的等值电感小、等值电容大， 往往很难得到规定的标准波形。其中绕组电感小主 要影响了半峰时间的调整，而电容大主要影响了波 前时间的调整。如果想得到标准的波前时间，往往 振荡(过冲)幅值超限，如要保证振荡(过冲)幅值，则 会使波前值超限，因此必须设法同时兼顾两者[1]。
绝缘系统在不同波前时间下的电位分布梯度不同，
不同位置的绝缘承受的电场增加或降低，从而导致
击穿强度随波前时间延长发生变化。
图 12
1 200 1 000
800
Tc=2 μs
Tc=3 μs
Tc=4 μs Tc=5 μs Tc=6 μs
600
400
200 0
400
800 1 200 1 600
d/mm
不同截断时间下，棒–棒空气间隙的雷电截波冲击击
T1 = kRsCgCt /(Cg + Ct )
(3)
式中 k 为系数。
对于特高压变压器，由于其电压高、容量大、
2
特高压变压器雷电冲击伏秒特性的研究
试验回路尺寸超大，因此 Ct 很大，根据式(3)，波 前时间与电容、电阻成正比，因此 T1 很难减小，易 超标，只能希望通过减小 Rs 的方法来减小波前时 间。但另一方面，同样由于回路尺寸大，L 也较大， 为避免振荡、减小波头过冲，需增大波头电阻 Rs。 因此波前时间和波形过冲存在一定的矛盾，要使特 高压设备获得满足标准要求的雷电冲击波形非常 困难。对此，按照文献[5-6]的规定，在特殊情况下， 如在低阻抗试品或大尺寸特高压试验回路中可能 无法将冲击波形调整在规定的容许偏差之内或无 法将过冲调整在规定限值之内，这些情况均可在有 关设备标准中进行具体规定。文献[4]也指出，由于 绕组电感小或对地电容大，有时找不到合适方法获 得标准冲击波形，冲击波往往是振荡的，经制造厂 与用户协商，可允许冲击波形有较大的偏差。
雷电冲击电压试验
雷电冲击电压试验：为了考核变压器主、纵绝缘的冲击强度是否符合国家标准的规定和研究改进变压器的绝缘结构，要进行冲击电压试验。
所谓雷电冲击试验，就是在变压器绕组的端子上施加一种模拟真实的雷电波形的冲击波。
对变压器或其他电气设备，在此种冲击波的作用下进行考验，看其能否通过(或破坏)。
截波是相当于雷电波进入变电所时发生了保护间隙或空气绝缘的闪络而产生的波形，是雷电全波被突然截断的波形，电压急剧降落至零。
500kV输变电工程设计中雷电过电压问题探析
５ ０ ０ ｋ Ｖ输变电工程设计 中雷电过 电压问题探析
别、 世 允
（ 南方电网超高压输 电公 司８ Ｐ Ｎ局 。广 西 柳州 ５ ， ４ ５ ０ ０ ６）
【 摘 要】 现行的雷 电过 电压 问题在我 国 ５ ０ ０ ｋ Ｖ输变电工程设
２ ５ ０ ０ ｋ Ｖ输电线路计算雷击跳 闸率 ２ ． １ 反 击 ２ ． １ ＿ ｌ 导 线 上 在 雷 击 塔 顶 时 感 应 过 电 压 感应过电压在我国规定的计算公式为：Ｕ ｉ ＝ ａ ｈ ｃ（ 卜＜ ｈ ｇ ／ ｈ ｃ ） ｋ Ｏ ） 其中的 ｈ ｃ即导线对地平均高度 ；ｈ ｇ则是避雷线对地平均高度； ｋ Ｏ是 避 雷 线 和 导 线 间 的耦 合 系 数 ； 雷 电限 度 为 ａ 。 这是前半个世纪研 究出来 的公式，可是现在却不适用 ，尤其在 山区 和 高 杆 塔 线 路 。 日本 、美 国和西 欧根据 自己的感应过 电压公式计算 出来的值总 是 比我们 国家的小得多 ，所 以他们和我们在防雷计算中相差很多 。 由于估计迎面先导 的长度在 雷击 铁塔 时不同，对计算感应过 电 压影响很大。我 国采用 的是 ｌ ＝ ｒ ／ ３ ． 其中的 ｒ为击距 。而武高所采用 的是 ｌ ＝ ｒ ／ ２ 。所 以计 算 的 感 应 过 电压 值 和 我 国 规 程 的 计 算 值 远 远 小 。 因此我们分析得到：首先感应过 电压在 我国的规 程中不适合，应研 究找 出一个适合我国并且 比较合理的感应过 电压的计算公式 。 其次 ， 对于杆塔低于 ３ ０ ｍ平均 导线 高度 ，我们应 该沿用现有的 国家规程 ， 直到新 的计算公式或者新 的方法确 定。而武高所研究的计算公式仍 适合导线平均高度大于 ３ ０米 的杆塔 。 ２ ． １ ． ２ 工 作 电压 的影 响 在反击时 ，由于 占比例 大的绝缘子串 电压的工作 电压在 ５ ０ ０ ｋ Ｖ 线路高 ，影响到耐雷水平 ，误差会很大 。 我 国由于没有像 美国、欧洲、 日本考虑工作 电压 ，所 以建议修 改 以减 小 误 差 。 ２ ． １ ． ３ 铁 塔 的波 阻 抗 ｌ ５ Ｏ Ｑ的铁塔波 阻抗是 我国规 程里推 荐使用 的， 相应 的杆塔 电感 即０ ． ５ Ｈ ／ ｍ ，波速相应 的为 ３ ０ ０ ｍ ／ ｕ Ｓ 。铁塔 的形状不 同，其对应的 波阻抗和波速也 相应 的会 不同 。强烈建议我 国学 习一下 日本 ，波 阻 抗 因铁 塔 的部 位 不 同 而 不 同 。 我 们 要 加 强 这 方 面 的研 究 和 试 验 ， 以 求能赶上或超过 日本 ，准确 的测定波 阻抗 。 ２ ． １ ． ４绝缘子 串在 ５ ０ ０ ｋ Ｖ时雷 电冲击伏秒特性 最基本 的伏秒 特性在我 国却是空 白一片 ，武高所做过 比较粗糙 的伏秒特性试验 ，但 结果不是很理想 。所 以提出一点建议就是重视 伏秒特性试验 。 ２ ． ２ 绕 击 ２ ． ２ ． １高杆塔绕击 绕击率计算公式 ： １ ｇ Ｐ ＝（ ａ √ ／ ８ ６ ）一 ３ ． ９ 一平原线 路
特高压输电线路雷电绕击防护性能研究
特高压输电线路雷电绕击防护性能研究【摘要】这篇文章主要研究了特高压输电线路雷电绕击防护性能。
在介绍了研究背景，研究目的和研究意义。
在详细阐述了雷电绕击原理和特高压输电线路防护措施，并提出了雷电绕击仿真模型和实验方法。
通过对实验结果的分析，可以明确特高压输电线路在雷电绕击情况下的防护性能。
在总结了本文研究的意义，提出了进一步研究建议。
通过这篇研究，可以更好地了解特高压输电线路在雷电绕击时的表现，为今后的研究和应用提供参考。
【关键词】特高压输电线路, 雷电绕击, 防护性能, 研究背景, 研究目的, 研究意义, 雷电绕击原理, 防护措施, 仿真模型, 实验方法, 结果分析, 结论, 进一步研究建议, 总结1. 引言1.1 研究背景特高压输电线路是国家电网重要的电力输送通道，具有输送能力大、损耗小、占地少等优势。
特高压输电线路在雷电天气下容易受到雷击影响，造成设备损坏甚至人员伤亡。
为了提高特高压输电线路的抗雷能力，研究雷电绕击的防护性能就显得尤为重要。
雷电绕击是指雷电磁场对输电线路的影响，导致电流逆流、电压升高，进而影响线路的正常运行。
目前，针对特高压输电线路雷电绕击的研究还比较有限，缺乏系统性、深入的探讨。
有必要开展针对特高压输电线路雷电绕击的防护性能研究，探讨雷电绕击的原理及特高压输电线路的防护措施，为提高电网的抗雷能力提供理论支持。
本文将从雷电绕击原理、特高压输电线路防护措施、雷电绕击仿真模型、实验方法和结果分析等方面展开研究，旨在揭示特高压输电线路在雷电天气下的防护性能，为电力系统的安全稳定运行提供理论指导和技术支持。
1.2 研究目的研究目的是为了探究特高压输电线路在雷电绕击情况下的防护性能，为相关领域的防雷工作提供参考和指导。
通过对雷电绕击原理、特高压输电线路防护措施、雷电绕击仿真模型、实验方法等方面进行深入研究，可以全面评估特高压输电线路在雷电绕击条件下的安全性能，为提高输电线路的抗雷能力提供科学依据。
1000kV 特高压电力变压器绝缘水平及试验研究
1
1000kV 特高压电力变压器绝缘水平及试验研究
李光范，王晓宁，李鹏，孙麟，李博，李金忠
（中国电力科学研究院，北京市 海淀区 100192）
摘要：本文详细介绍了中国 1 000 kV 交流特高压工程用电 力变压器的结构特点、绝缘水平及绝缘试验中的特殊问题。 中国 1000 kV 交流特高压变压器绝缘配合不是对 500 kV 系 统 的 简 单 放 大 ， 也 并 未 完 全 依 照 GB311.1-1997 或 IEC60071-1-1993 标准，是在优化原则下研究确定的。变压 器绝缘水平为：雷电冲击 2 250 kV、操作冲击 1 800 kV、工 频 1 100 kV(5 min)。变压器各绕组是通过电磁耦合紧密联系 的，其工频和操作冲击试验电压在各绕组间按变比传递，特 高压变压器各绕组绝缘配合原则不同，因此有些线端绝缘设 计不能按其技术规范所规定的试验电压来考核。此外，对变 压器在冲击电压下的绝缘设计计算一般按照标准波前时间 考虑，由于特高压变压器试验回路尺寸扩大，杂散电感、电 容等因素将造成雷电冲击试验电压波形的波头时间拉长。因 此在特高压变压器绝缘设计和试验中，应关注长波头试验电 压对主纵绝缘的不同影响。
表 1 中国、日本、前苏联、意大利特高压变压器主要技术参数
主要技术指标
中国
日本
前苏联
意大利
最高电压 Um/kV 额定容量/MVA 额定电压/kV
冷却方式 引出线方式 调压方式
1 100
1 100
1 200
1 050
1 000/1 000/334
1 000/1 000/400
667/667/180
400/400/−
从前苏联和日本的特高压工程运行及试验经 验来看，特高压输电工程的建设不存在不可逾越的 技术障碍。前苏联、日本和中国刚刚建成的特高压 交流输电系统的额定电压及最高电压都相差无几， 但在系统构成、线路长度、主设备规范、绝缘技术 等方面有较大差异。因此，不可能将某一个国家的 经验或技术照搬过来，必须结合特定的工程条件进 行原创性的研究、设计和制造。
特高压GIS变电站雷电过电压防护研究
特高压GIS变电站雷电过电压防护研究【摘要】本文针对特高压GIS变电站雷电过电压进行了研究。
在介绍了研究背景、研究意义和研究目的。
接着在分析了特高压GIS变电站雷电过电压的形成机理，总结了防护技术现状，并探讨了防护方法和实验研究。
提出了对防护方案的优化建议。
在总结了研究成果，展望了未来研究方向，并提出了对特高压GIS变电站雷电过电压防护的建议。
通过本文的研究，为特高压GIS变电站雷电过电压的防护提供了理论依据和实践指导，有助于提高电网的安全稳定性和可靠性。
【关键词】特高压、GIS、变电站、雷电、过电压、防护、研究、形成机理、技术现状、防护方法、实验研究、方案优化、成果总结、展望、建议。
1. 引言1.1 研究背景特高压GIS变电站作为能源系统中重要的电力设备，承担着输电、配电和变换电能的关键作用。
受自然环境和外部因素影响，特高压GIS 变电站在运行过程中常常会遭遇雷电过电压的影响，给设备和系统带来严重的安全隐患。
雷电过电压是由雷电云与地面之间的电荷分布不平衡所导致，其高能量的放电现象会对设备造成瞬态过压，严重时甚至会导致设备烧毁，影响电网正常运行。
在特高压GIS变电站雷电过电压防护领域，虽然各国科研机构和企业都在积极研究和探索，但仍存在一些技术难题和挑战，如防护效果不稳定、设备成本高昂、系统可靠性不高等问题，亟待解决。
深入研究特高压GIS变电站雷电过电压防护技术，提高设备和系统的抗雷电性能，对保障电网安全稳定运行具有重要意义。
本文旨在深入探讨特高压GIS变电站雷电过电压防护技术及方法，为相关领域的研究和实践提供理论支撑和技术指导。
1.2 研究意义特高压GIS变电站雷电过电压防护研究的意义在于保障特高压GIS 变电站设备和运行的安全稳定。
随着特高压输电技术的发展和应用，特高压GIS变电站雷电过电压对设备造成的危害也越来越大。
研究如何有效地防护特高压GIS变电站雷电过电压对设备的影响具有重要的实际意义。
±800kV特高压直流输电线路雷击特性分析
±800kV特高压直流输电线路雷击特性分析摘要：特高压直流输电线路具有输电距离长、线路分布广的特征。
在地理条件复杂、气温气象变化大、地形地貌恶劣的环境中发挥着重要的作用。
在气象变化剧烈的地区，由于雷电活动频繁而且不规律，因此线路容易收到雷电干扰，给输电工作带来不安全因素。
需要对雷击造成的故障进行分析，对非故障性雷击、故障性雷击、普通故障等进行分类，得到正确的雷击特性的分析数据对于线路保护具有重要意义。
关键词：±800kV；特高压；直流输电线路；雷击特性1 ±800kV特高压直流输电线路雷击的暂态识别1.1 雷电放电的主要原理雷电对直流输电线路放电的过程与传统的交流输电线路有所不同，由于直流输电线路分为正、负极两极，其正、负极有着相反的极性，而雷电放电过程产生的电流基本上都是负极性，根据同极性相互排斥、异极性相互吸引的极性原理，雷电放电产生的负极性电流通常会向直流输电线路正负极中的正极放电，导致直流输电线路正负极电流不一致，这个过程将会对线路产生一定的影响，甚至会出现故障，但故障并不是单方面的，包括雷击导致的未发生故障和发生故障的现象。
1.2 雷击未发生故障的暂态特征当雷击±800kV特高压直流输电线路未发生故障时，其雷击的地方所呈现出来的线路波阻抗始终是连续的，雷击点的波形是不存在折反射现象的，较高频率的雷击波在直流输电线路的两个端点的折反射一定程度上造成了线模与轴线之间存在一定的电压差，在暂态电压中有着丰富的高频分量，高频段上有着比较明显的暂态电压，这种未发生故障的高频雷击波能量随着时间在逐渐消耗，波的幅值也在逐渐衰减，且雷电波的频率越高其衰减的速度就越快。
由于雷击直流输电线路时产生的雷电波的低频分量比较小，其在线路中的折反射现象的暂态电压低频分量也比较小。
因此，雷击特高压直流输电线路未发生故障时，其雷电波的暂态电压低频分量较小，在线路上的折反射逐渐在衰减，线路两端的雷电波呈现出的电压变化也是一致的。
特高压GIS变电站雷电过电压防护研究
特高压GIS变电站雷电过电压防护研究随着我国电力事业持续快速发展，特高压（UHV）输电工程越来越多地投入使用，特高压GIS变电站成为电网系统中的重要组成部分。
特高压GIS变电站在运行过程中很容易受到雷电过电压的影响，给电网的安全稳定运行带来严重的威胁。
针对特高压GIS变电站雷电过电压防护问题的研究变得尤为重要。
雷电过电压是指在雷电天气条件下，由于雷电放电或其它原因导致的瞬时大电流、大电压冲击，给特高压GIS变电站系统带来的不利影响。
雷电过电压会导致设备的损坏、设备的跳闸和故障等，甚至给人员和设备带来严重的安全风险。
特高压GIS变电站在遭受雷电过电压的冲击时，会出现诸如设备击穿、工频过电压暂态过电压等问题，从而导致设备的过热、烧坏，甚至引发火灾等严重后果。
特高压GIS变电站一旦遭受雷电过电压的影响，其设备的损毁将会对电力系统的正常运行产生严重影响，甚至导致大范围的停电事故。
特高压GIS变电站雷电过电压的危害不容忽视，必须采取有效措施来进行防护研究和防范处理，确保特高压GIS变电站设备及电网的安全稳定运行。
1. 雷电过电压的特性分析需要对特高压GIS变电站雷电过电压的特性进行详细的分析。
包括雷电形成的原理、雷电放电的路径、雷电放电的能量及频率等各方面的特点进行深入研究，为后期的防护措施提供明确的依据和方向。
2. 防护措施研究针对特高压GIS变电站雷电过电压的特点和危害，需要对各种可能的防护措施进行研究和比较，寻找出最适合的防护措施。
这包括但不限于避雷装置的设置、绝缘设备的改进、过电压保护装置的优化等方面。
3. 模拟与仿真分析在确定了防护措施后，需要进行模拟与仿真分析，验证各项防护措施的有效性。
通过电磁暂态仿真软件，进行特高压GIS变电站系统在雷电过电压情况下的仿真分析，评估各种防护措施的有效性和可行性，为最终的应用提供科学依据。
4. 实际工程应用最终的目标是将研究成果应用于实际工程中。
结合实际特高压GIS变电站的情况，进行对应的改造和升级，加强雷电过电压的防护能力，确保设备和电网的安全稳定运行。
特高压大容量GIS雷电冲击波形调试研究
摘要：雷电冲击试验是模拟发生在电力系统中的雷电波的电压波形而进行的试验，其目的是考核电力设备的绝缘强度。对于雷电冲试验波形，IEC60060-1标准有严格的要求，规定波头时间为1.2s±30%，波尾时间50s±20%，且过冲系数不超过10%。对于电压等级较低、电容量较小的负载试验波形调试较为简单。对于特高压大容量设备的负载，由于其本身电容量较大，试验波形中经常出现波头时间Tf和过冲系数超标问题。影响试验波形参数的主要因素有冲击发生器的本体电感、波头波尾电阻、试验回路连接导线电感、试品电容量等。其中试品电容量是不会发生改变的，因此只能通过改变回路其他参数来改变波形参数。
2雷电冲击试验回路分析
雷电冲击试验时回路中的电感对试验波形有较大影响。本文通过试验发现，回路电感的改变对波头时间和过冲系数都有影响，如果产生标准雷电冲击电压，则冲击电压波前时间Tf取决于回路电感L和负载电容C，即Tf=4.66(LC)1/2。此式是回路不发生振荡的临界阻尼条件下的计算公式。大小为1F，S为放电球隙，R2为回路总波尾电阻，L为试验回路总电感(发生器本体电感约为90H，高压引线电感约为10H，试品总长13m，电感经测量为0.3H/m估算)，R1为回路总波头电阻，C1为负载电容(试品电容为2500pF，回路总对地杂散电容约为550pF)。
4 GIS用避雷器的配置及校验
4.1设置避雷器时过电压计算
通过上述计算分析可知，在无防雷保护措施的情况下，该变电站内变压器及GIS所遭受的雷电过电压将超过其本身的耐压水平，严重影响设备的安全可靠运行，因此必须采取合理的防雷保护措施，以使站内设备免受雷击损害，减少雷害事故的发生。根据印度国家电网公司的初始设计方案，该变电站800kVGIS采用的避雷器基本参数，避雷器的安装位置参见GIS主接线图，即在GIS主变侧和出线侧套管旁分别设置一组避雷器。为了检验变电站的GIS保护用避雷器配置是否合理，对变电站的初始避雷器配置进行了校验，重新计算了设置避雷器时，GIS主变侧和出线侧套管上的雷电过电压幅值。在设置避雷器的情况下，GIS主变侧及出线侧套管上的过电压幅值明显降低，分别为1276.3kV和1088.6kV，均低于其标准冲击绝缘水平，满足防雷保护要求。
雷电冲击下变压器绕组中暂态过电压的分析研究
分类号学号M********* 学校代码10487 密级硕士学位论文雷电冲击下变压器绕组中暂态过电压的分析研究学位申请人：汤曼丽学科专业：高电压与绝缘技术指导教师：刘浔副教授答辩日期：2012年1月4日A Thesis Submitted in Partial Fulfillment of the Requirements forthe Degree of Master of EngineeringAnalysis of the transient overvoltage caused by thelightening impulse in the transformer windingCandidate: Tang ManliMajor: High Voltage and Insulation TechnologySupervisor: Prof. Liu XunHuazhong University of Science and TechnologyWuhan, Hubei 430074, P. R. ChinaJan, 2012独创性声明本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。
尽我所知，除文中已经标明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。
对本文的研究做出贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。
本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。
学位论文作者签名：日期： 年 月 日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。
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本论文属于 （请在以上方框内打“√”）学位论文作者签名：指导教师签名：日期： 年 月 日 日期： 年 月 保密□，在 年解密后适用本授权书。
特高压变压器雷电冲击电压发生器设计虚拟仿真实验教学项目
内容。
本项目旨在通过虚拟仿真实验的方式，帮助学生深入理解特高压变压器雷电冲击电压发生器的工作原理和设计过程。
1. 引言特高压变压器雷电冲击电压发生器是电气领域中的重要实验设备，用于模拟雷电冲击电压对变压器的影响。
正确设计和使用这一设备对于保护变压器的正常运行至关重要。
因此，理解其设计原理和虚拟仿真实验过程显得尤为重要。
2. 设计原理特高压变压器雷电冲击电压发生器的设计原理基于雷电冲击电压的产生和传输原理。
通过充电、放电和限流等步骤，实现对特高压变压器的模拟冲击，从而观察其在不同冲击条件下的工作状态。
3. 设计过程设计特高压变压器雷电冲击电压发生器的过程主要包括以下几个步骤：步骤一：确定实验需求和目标，包括模拟的冲击电压峰值、频率等参数。
步骤二：选择适当的元器件和设备，如高压电容器、继电器和限流电阻等。
步骤三：根据设计需求和实验条件，进行电路图绘制和参数计算。
步骤四：进行电路仿真分析，验证设计的正确性。
步骤五：搭建实验平台，连接相应的电路元件和设备。
步骤六：进行虚拟仿真实验，观察和记录变压器在不同冲击条件下的工作状态。
步骤七：根据实验结果分析和总结，对设计进行改进和优化。
4. 实验教学项目本实验教学项目提供虚拟仿真实验的环境，并通过图表、动画等方式展示实验过程和结果。
学生可以在虚拟环境中进行实验操作，观察冲击电压对变压器的影响，并进行相关数据分析。
5. 结论通过特高压变压器雷电冲击电压发生器设计虚拟仿真实验教学项目，学生能够深入理解变压器受雷电冲击的情况，并掌握其设计和使用的要点。
同时，借助虚拟仿真技术，学生可以在安全、高效的环境中进行实验操作，提高实践能力和综合素质。
容。
希望本文能够对学生们的学习和实验有所帮助，使其能够更好地理解和应用相关知识。
感谢您的阅读！(注意：本文仅供参考，未经授权，禁止转载和使用。
)。
超高压交流输电线路雷电过电压特性及其影响因素
超高压交流输电线路雷电过电压特性及其影响因素作者：冯烨来源：《西部论丛》2018年第02期摘要：输电线路常受到各种雷电过电压的袭击，引发停电事故，危害很大，雷击故障已成为影响输电线路安全工作的关键因素。
为了制定防雷措施以防止雷害事故发生，准确评价输电线路上雷电过电压的性能，找到雷电过电压的影响因素，具有重要理论意义和工程应用价值。
关键字：超高压交流输电线路；雷电过电压；防雷措施；影响因素一、研究背景及意义随着超高压电网的飞速发展，通过长距离输送，分配，互相支援，彼此配合，取得最大的经济效益。
发生雷电的瞬间电压和电流很大。
有些处于地形、气象条件复杂的地区常遭受各种雷电过电压的侵袭，引发停电事故。
在系统的电力设备上，可能造成设备绝缘故障，因此必须防止雷电的破坏。
对变电站直击雷防护主要采用避雷针和屏蔽地线，或者两者混合使用的方法来进行防护[2]。
为了合理制定防雷措施以防止雷害事故发生，准确评价输电线路上雷电过电压的性能，找到雷电过电压的影响因素，具有重要理论意义和工程应用价值。
二、输电线路雷电过电压机理（一）输电线路雷电过电压分类输电线路雷电过电压分为两种：一种是由雷击线路附近大地，通过空间电磁感应作用在导线上产生感应雷过电压。
另一种是由雷电直接击中杆塔、避雷线或导线产生直击雷过电压。
直击雷过电压对电力系统的危害极大。
直击雷过电压根据雷电击中线路部位的不同分为两种：反击雷电过电压是雷击线路杆塔或避雷线时，由于接地电阻以及杆塔波阻抗的作用产生的过电压。
绕击雷电过电压是雷电击中导线产生的过电压。
（二）反击雷电过电压杆塔塔顶受到冲击电流作用时，存在着本身的电阻和一个接地的电抗。
作用于杆塔的雷电流若是反击则包括杆塔的电位增加和绝缘子串上的电压高至引发闪络并被击穿两个过程。
当发生反击时塔顶会出现一个很高的暂态负电位，由于正极绝缘子的电压更高，闪络会先在正极绝緣子上发生。
目前输电线路反击特性的计算方法有规程法、行波法、蒙特卡洛法、EMTP和PSCAD仿真等。
雷电波作用下电力变压器绕组绝缘特性的研究
雷电波作用下电力变压器绕组绝缘特性的研究０．引言变压器在正常运行中，要承受各种过电压的作用。
实践证明，在导致变压器损坏的事故中雷击所占的比例是很大的。
但雷电冲击波沿输电线侵入变电所后，尽管有避雷器等的保护，变压器绕组上仍将遭受到一定程度冲击波过电压的作用。
由于这种外加冲击过电压波具有陡度大、时间短等特点，变压器绕组内部将产生复杂的电磁暂态过程，这个过程通常简称为波过程。
在波过程中，将要在绕组的匝间、段间、饼间以及绕组对地部件之间引起振荡过电压，从而使局部场强大为升高并极易导致绝缘击穿［１］。
因此，研究波过程的发生，计算出可能出现的过电压的幅值与发生部位，寻找合理的内部保护措施，设计出更加经济合理的绕组绝缘结构以确保变压器的安全运行。
这就是研究变压器绕组波过程的主要任务。
1．雷电冲击波雷电流的波形可以用一条双指数曲线来表示。
雷电波形用代数式表示为:i=I0 （e-αt-e-βt）（2-1）式中I0-雷电流强度参数，α-波前衰减系数，β-波尾衰减系数，i-雷电流瞬时值。
α, β是雷电波形的两个重要的参数。
但是由于其难于模拟，所以IEC规定雷电的波形用上升时间t1和半峰时间t2来表示，可以写为t1/t2 的形式。
在峰值可比拟的情况下，对雷电波的模拟主要达到这两个指标［２］。
不同的行业采用的标准雷电波的参数是不一样的。
目前有10/350us、1.2/50us、8/20us、10/700us 等标准波形。
2．设计软件OrCAD/PSpice9.0是OrCAD公司和MicroSim公司合并后出的最新版本EDA 软件系统。
PSPICE A/D可执行的电路分析，大致上可以分为基本分析和高级分析两大类。
下面就用PSPICE仿真元件中的VPWL进行雷电波仿真试验。
3.标准雷电波冲击下变压器绕组的暂态响应3．１首先对变压器的主绝缘特性进行仿真，部分暂态响应波形图如下：（1）变压器的中性点接地时，当雷电波入侵绕组首端时，绕组对地的暂态响应电压变化可以看出，当变压器绕组中性点接地时，变压器绕组暂态电压响应中的最大对地电压分布，出现在变压器绕组靠近中部处，其数值接近雷电标准全波的最大电位值1.4倍左右，最大电位电压的出现时间在2 s左右。
变压器操作冲击试验与雷电冲击试验浅析 朱磊
变压器操作冲击试验与雷电冲击试验浅析朱磊摘要：变压器是电力系统中重要的设备之一，它的质量直接关系到电力系统的安全和经济效益，也影响到企业的经济效益和居民生活。
关键词：变压器；冲击试验；雷电冲击试验1 前言电力系统中的高压电器设备除承受长期工作电压作用及谐振过电压和操作过电压外，还受到大气过电压，电力变压器是电力系统中的重要设备，为了保证电力系统能够安全运行。
要求变压器有足够冲击绝缘强度，对不同电压等级的变压器，按照国家标准进行雷电冲击试验。
2 变压器冲击试验原理当一个冲击波作用于高压绕组首端时，在雷电冲击电压作用下，绕组的电感能量和电容能量发生交换而形成震荡过程。
这个过程使绕组的匝间和饼间和绕组各饼对地的电位已不再是按匝数分布。
其匝间饼间电位差和绕组各饼的对地电位和工频电压作用下比较要超过许多倍。
所以变压器的纵绝缘主要是根据冲击时的作用电压而定。
冲击波作用于高压绕组首端后，入端分压器记录入端波形，其后按变压器绕组内部电感电容链和对地电容分布链传播。
在中性点为传导波形，在低压侧为电容藕合（传递）波，这两种波形为低频振荡叠加高频振荡无规律可言，对每台变压器均不一样，于是人们认为变压器示伤的基本原理有两条：（1）变压器为线性元件。
即在冲击电压下，频率达1-10MHz，铁心未饱和，为线性网络。
（2）50%电压与100%电压下波形比较。
认为50%电压下绕组不会损坏，而100%电压下波形不一样，则认为变压器发生了故障，即有匝、段间击穿或主绝缘放电击穿。
3 冲击故障分析3.1电压波形法根据不同电压的电压波形来比较如果波形能明显看出畸变，则说明有较为严重的故障。
（注意：有时故障并非都来源于变压器内部，冲击发生器系统放电或线路外部系统等都有可能使电压波形变发生类似于变压器故障的畸变，这就要求试验人员有丰富的工作经验和借助其它手段如示伤电流波形或抛离试品降低电压重试等方法来综合判断）。
电压波形法是比较50%和100%时波形的变化，主要看波形幅值，振荡频率，波形走势的变化，但灵敏度较低，即线圈大面积受损击穿才能在电压波形上有所反应。
高压自动断路器的雷电冲击研究与抗击措施
高压自动断路器的雷电冲击研究与抗击措施自动断路器是电力系统中重要的保护设备，其作用是在电力系统中检测到异常情况时，自动切断电流，以保护设备和电网的安全运行。
然而，由于电力系统中存在雷电活动，高压自动断路器在雷电冲击下容易出现故障，从而对系统的可靠性和稳定性产生不利影响。
因此，对高压自动断路器的雷电冲击进行研究，并采取相应的抗击措施，对于保障电力系统的正常运行至关重要。
首先，我们需要了解雷电冲击对高压自动断路器的影响机理。
雷电冲击是指由雷暴云体内部的电荷分布不均匀引发的强大电流和电压变化。
这些电流和电压的突变会对高压自动断路器的绝缘和电气系统造成巨大压力和热量，进而导致设备的损坏或故障。
因此，研究雷电冲击对高压自动断路器的影响机理是有效防范和化解雷电冲击的关键。
针对高压自动断路器的雷电冲击，我们可以采取一系列的抗击措施。
首先，对高压自动断路器的绝缘设计进行优化。
绝缘设计是保证设备能够在雷电冲击下正常工作的重要措施之一。
通过合理的绝缘设计，如选择合适的材料和结构，增加绝缘距离和表面积等，可以提高设备的耐雷电冲击能力。
其次，需要对高压自动断路器的接地系统进行合理设计。
接地系统是将设备与地面通过低阻抗电路连接，以分散和消除雷电冲击电流的措施。
通过优化接地系统的设计，如增加接地电极的数量和面积，减小接地电阻等，可以有效降低设备受到的雷电冲击。
此外，还可以采用外部防雷措施来提高高压自动断路器的耐雷电冲击能力。
外部防雷措施包括接入防雷装置和引流装置等。
接入防雷装置是将雷电冲击引入到地下的措施，可以有效降低雷电冲击电流对设备的影响。
引流装置则是通过设置避雷针等装置来引导雷电冲击电流消散到大地，从而降低雷电对设备的影响。
另外，对于高压自动断路器的抗击措施还可以包括设备的监测和检测系统。
通过安装合适的监测设备和传感器，可以实时监测设备的状态和运行情况，及时发现和处理设备的故障和异常。
此外，基于先进的检测技术，如红外测温、电气参数检测等，还可以提前发现设备的潜在故障，减少雷电冲击带来的损害。
特高压GIS变电站雷电过电压防护研究
特高压GIS变电站雷电过电压防护研究随着我国经济的快速发展和电力需求的不断增加，特高压（Ultra-High Voltage，简称UHV）变电站的建设越来越多。
特高压GIS（Gas Insulated Switchgear，简称GIS）变电站在面临雷电过电压的环境下，其设备和设施容易受到损坏，给电力系统的安全稳定运行带来威胁。
研究特高压GIS变电站的雷电过电压防护具有重要的理论和实际意义。
雷电过电压是指由于雷击引起的瞬时过电压，其幅值高达数十MV，持续时间短暂。
特高压GIS变电站的所有设备都需要经受雷电过电压的考验，包括变电站的本体设备、避雷带、接地系统等。
研究特高压GIS变电站雷电过电压防护主要包括以下几个方面。
特高压GIS变电站需要进行雷电过电压的仿真计算。
仿真计算能够模拟雷电过电压在特高压GIS变电站内的传播和分布情况，从而指导工程设计和设备选择。
雷电过电压的仿真计算需要考虑三个方面的因素：雷电入侵路径、传播特性和特高压GIS变电站的结构参数。
通过建立合理的数学模型和采用适当的计算方法，可以获得雷电过电压在特高压GIS 变电站内的电场分布、电势分布和电流分布等关键参数，为防护措施的制定提供依据。
特高压GIS变电站需要采取适当的技术措施来防护雷电过电压。
防护措施主要包括：避雷器、绝缘串补、接地系统和隔离开关等。
避雷器是特高压GIS变电站最常用的防护设备，其作用是引导雷电过电压入地，保护其他设备不受到损害。
绝缘串补是特高压GIS变电站的关键设备，其作用是增加特高压GIS变电站的抗雷击能力。
接地系统是特高压GIS 变电站的基础设施，其作用是为雷电过电压提供良好的引导通道，保护系统设备的安全运行。
隔离开关是特高压GIS变电站的重要设备，其作用是在雷电过电压发生时，将受损设备与电力系统隔离，保护系统的安全稳定运行。
特高压GIS变电站需要进行雷电过电压的监测和检测。
雷电过电压的监测和检测是特高压GIS变电站运行管理的关键环节。
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Up = −1.949 MV；T1=1.77 μs；T2=50.2 μs
图 5 容量为 260 MVA 的 750 kV 变压器雷电冲击电压波形
变压器波前时间 T1 为 1.77 μs，超过标准要求。而 图 6 给出了我国最新研制的 1000 kV 晋东南-南阳荆门特高压交流试验示范工程使用的大容量 1000 kV 特高压电力变压器的雷电冲击试验波形图，其 波前时间达 2.524 μs。文献[2]指出，一些国家的 1000 kV 特高压变压器的实际雷电冲击试验波前时间甚 至达 5 μs 左右。
0.0
Q1
t
T1
T2
图 1 全波雷电冲击试验电压标准波形
变压器和电抗器的典型冲击试验回路如图 2 所 示，其波前过程等值回路[7-9]见图 3。图 2 和 3 中：
g 为放电球隙；Cg 为冲击发生器电容；Rs 为波头电
阻，其值为 Rsi 和 Rse 之和；Rp 为波尾电阻；L 为回
路总电感；Ct 为回路电容 CL 与试品电容 CT 并联后
关键词：特高压；变压器；雷电冲击；伏秒特性；波前时间
0 引言
在大型电力变压器和电抗器的雷电冲击全波 试验中，变压器绕组的等值电感小、等值电容大， 往往很难得到规定的标准波形。其中绕组电感小主 要影响了半峰时间的调整，而电容大主要影响了波 前时间的调整。如果想得到标准的波前时间，往往 振荡(过冲)幅值超限，如要保证振荡(过冲)幅值，则 会使波前值超限，因此必须设法同时兼顾两者[1]。
4 结论
（1）容量和电压等级的提高影响电力变压器的 雷电冲击试验波形，这一点对于特高压变压器和电 抗器更为突出。由于特高压变压器和电抗器尺寸大、 入口电容大，在雷电冲击试验中，特高压设备的波 前时间很难达到标准要求，会有较大比例的延长。
（2）油纸绝缘的雷电冲击伏秒特性表明，随 雷电冲击试验电压波前时间的延长，油纸绝缘系统 主绝缘的雷电冲击击穿强度明显降低。
图 12 给出了不同截断时间 Tc 下，空气间隙的 棒–棒电极型式雷电截波冲击击穿电压 Û 随间隙距 离 d 的变化[11]，其中空气压强为标准大气压，温度
为 20℃，密度为 11 g/m3。由图 12 可知：截断时间
的延长使击穿场强降低，即电压作用时间延长使击
穿场强降低。对于油纸绝缘系统也有类似的结果；
绝缘系统在不同波前时间下的电位分布梯度不同，
不同位置的绝缘承受的电场增加或降低，从而导致
击穿强度随波前时间延长发生变化。
图 12
1 200 1 000
800
Tc=2 μs
Tc=3 μs
Tc=4 μs Tc=5 μs Tc=6 μs
600
400
200 0
400
800 1 200 1 600
d/mm
不同截断时间下，棒–棒空气间隙的雷电截波冲击击
T1 = kRsCgCt /(Cg + Ct )
(3)
式中 k 为系数。
对于特高压变压器，由于其电压高、容量大、
2
特高压变压器雷电冲击伏秒特性的研究
试验回路尺寸超大，因此 Ct 很大，根据式(3)，波 前时间与电容、电阻成正比，因此 T1 很难减小，易 超标，只能希望通过减小 Rs 的方法来减小波前时 间。但另一方面，同样由于回路尺寸大，L 也较大， 为避免振荡、减小波头过冲，需增大波头电阻 Rs。 因此波前时间和波形过冲存在一定的矛盾，要使特 高压设备获得满足标准要求的雷电冲击波形非常 困难。对此，按照文献[5-6]的规定，在特殊情况下， 如在低阻抗试品或大尺寸特高压试验回路中可能 无法将冲击波形调整在规定的容许偏差之内或无 法将过冲调整在规定限值之内，这些情况均可在有 关设备标准中进行具体规定。文献[4]也指出，由于 绕组电感小或对地电容大，有时找不到合适方法获 得标准冲击波形，冲击波往往是振荡的，经制造厂 与用户协商，可允许冲击波形有较大的偏差。
的总电容；LT 为试品电感。
Rsi
Rse
g
Cg
Rp
CL
CT
LT
图 2 冲击试验回路
Rs
L
Cg
Ct
图 3 波前过程等值回路
为了避免振荡，波头电阻 Rs 必须满足
Rs ≥ 2 L / C
(1)ห้องสมุดไป่ตู้
式中 C 为 Cg 和 Ct 串联后的电容，即
C = CgCt /(Cg + Ct )
(2)
冲击试验的波前时间 T1 可按下式计算：
电压/MV
0.0
−1.0
−2.0
0
25
50
75 100 125
时间/μs
Up= −1.546 MV；T1=1.47 μs；T2=47.9 μs
图 4 容量为 334 MVA 的 500 kV 变压器雷电冲击电压波形
电压/MV
0.00
−0.75
−1.50
−2.25 0
25
50时间/μs75
100
125
1.02 pu，降低幅度约为 15%。
1.5
相对雷电冲击 耐受电压倍数
1.0
0
2
4
6
耐受时间/μs
图 11 充油设备的对地耐受电压伏秒特性
上述油纸绝缘系统的伏秒特性均表明，随波前
时间延长，击穿强度降低，特别是波前时间在 1~5 µs
范围内时。这说明，油纸绝缘系统的击穿过程发展
和电压作用时间密切相关。
击试验时采用的标准电压波形的波前时间 T1 为 1.2 μs，半峰值时间 T2 为 50 μs，其峰值容许偏差为±3%、 波前时间容许偏差为±30%、半峰值时间容许偏差为 ±20%。标准波形[6]如图 1 所示。另外文献[4-6]还规 定，波形过冲应不大于 5%。
1.0 0.9
电压/pu
0.5 0.3
图 8 给出了引线绝缘、饼间绝缘和套管内绝缘 等不同油间隙绝缘的伏秒特性[10]。由图 8 可知：在 1~5 µs 的波前时间范围内，击穿电压均有较大变化， 即击穿电压随波前时间延长而降低；波前时间为 3 µs 时的击穿电压比波前时间为 1.5 µs 时的击穿电压 低，降低幅度超过 10%。
2.0
击穿电压/pu
时间/μs
图 9 层压纸板的击穿伏秒特性
2.0
击穿电压/p u
1.5
1.0 0.1
0.3 0.5 1
3 5 10
击穿时间/μs
图 10 匝间油浸纸绝缘的击穿伏秒特性
图 11 给出了充油设备的对地耐受电压伏秒特 性[10]。由图 11 可知，波前时间为从 1 µs 延长至 2 µs 和 3 µs 时，击穿电压从 1.19 pu 降低至 1.08 pu 和
2009 特高压输电技术国际会议论文集
3
秒特性曲线[10]如图 10 所示，在小于 5 µs 的波前时 间范围内，击穿电压随波前时间延长均明显降低。
击穿电压峰值/k V
相对 1mm 击穿电压的 百分数/ %
500
210
400
168
300
126
200
84
100
42
0
0
0.1 1 102 104 106 108 1011
图6
电压/MV
0 -0.5 -1.0 -1.5 -2.0 -2.5
0
20 40
60 80 100 120 时间/µs
Up=-2.259 MV，T1=2.524 μs，T2=45.031 μs
容量为 1000 MVA 的 1000 kV 特高压变压器雷电冲击
电压波形
由图 4 可见，该 500 kV 变压器波前时间 T1 为 1.47 μs，完全满足标准要求。图 5 则表明所示 750 kV
本文根据超、特高压变压器和电抗器的实际试 验波形，讨论电压和容量的增大对变压器和电抗器 雷电冲击试验波形波前时间的影响，同时结合油纸 绝缘系统的雷电冲击伏秒特性，分析雷电冲击试验 中波前时间对特高压变压器的影响。
1 变压器雷电冲击试验
1.1 标准雷电冲击 根据文献[4-5]的规定，进行变压器全波雷电冲
实际上，规定的特高压变压器的雷电冲击试验 电压为标准雷电波，产品的冲击分布计算、绝缘设
计都是依据标准波形进行的。但在试验过程 中，试验波形无法达到标准要求的波形，波头时间 将延长。根据第 3 节所述，在这种试验波形下，油 纸绝缘系统主绝缘的击穿电压将降低，这实际上意 味着增加波前时间的雷电波对特高压变压器考核 更为严格，甚至可能使试验失败。
另一方面，雷电冲击电压的波前时间实际上主 要影响绕组的纵绝缘，波头越陡对绕组匝间、段间 绝缘的影响越严重；而波长主要影响绕组的主绝 缘，波长越长对地绝缘承受的电压越高[2,12-13]。从 这个意义上说，波前时间延长又可能会对某些纵绝 缘的考核偏松，而对主绝缘的考核偏严。
因此进行特高压变压器、电抗器设计、研制和 试验时，应高度重视雷电冲击波形波前时间延长对 设备绝缘性能的影响。
图 7 是某公司特高压电抗器型式试验雷电冲击 电压波形。
0
电压/MV
−1
−2
−3
0
25
50
75
100
时间/μs
Up = −2.252 MV；T1=2.48 μs；T2=49.5 μs
图 7 容量为 240 Mvar 的 1000 kV 电抗器型式试验雷电冲 击电压波形
上述实际的全波雷电冲击试验的波形表明，在
2009 特高压输电技术国际会议论文集
1
特高压变压器雷电冲击伏秒特性的研究
李光范，李博，李鹏，李金忠，王宁华，赵志刚，程涣超，张书琦
（中国电力科学研究院，北京市 海淀区 100192）
摘要：随着 750 kV、1000 kV 输电技术的发展，相应的电力 变压器和并联电抗器的容量、尺寸和入口电容随之增大，试 验回路尺寸亦相应扩大，这使雷电冲击试验电压的波前时间 拉长，无法达到国内外标准的要求。根据 500 kV、750 kV 和 1000 kV 变压器和电抗器的实际雷电冲击试验波形，结合 油纸复合绝缘结构的雷电伏秒特性，分析了不同波前时间对 特高压变压器和电抗器绝缘水平的影响。目前变压器的设计 计算和试验电压的选取一般按照标准波头进行，而充油设备 的雷电冲击伏秒特性表明，雷电冲击试验电压波前时间的长 短与绝缘强度有密切关系，波前时间延长可能会对某些纵绝 缘的考核偏松，同时对主绝缘的考核偏严。因此，应在特高 压变压器、电抗器的设计研制和试验中，考虑和重视雷电冲 击波形波前时间延长所带来的影响。