冲击电压试验
雷电冲击过电压的理论与试验1
雷电冲击过电压的理论与试验一．引言电能与人类的生存、发展有密切关系，而高电压与绝缘技术是其中一个很重要的知识体系，它是支撑电能应用的一根有力的支柱。
高电压技术是以试验研究为基础的研究高电压及其相关问题的应用技术。
其内容主要涉及在高电压作用下各种绝缘介质的性能和不同类型的放电现象，高电压设备的绝缘结构设计，高电压试验和测量的设备及方法，电力系统的过电压与绝缘配合、高电压或大电流环境影响和防护措施，以及高电压、大电流的应用等。
目前，随着科技的发展、经济的需要，输电电压等级越来越高，输电距离越来越长，电网结构也越来越复杂。
而高电压技术对于进一步发展超高压、特高压输电继续起着重要的推动作用。
一些国家正在沿着传统的“外沿发展模式”，继续开展更高一级电压。
二．雷电冲击过电压理论雷电冲击电压是有雷电放电形成电流通过被击物体流入大地，电流脉冲在被击物体阻抗上的压降形成冲击电压。
雷电放电包括三个阶段：先导放电，主放电，余光放电。
主放电电流幅值较小，但电流波前时间比第一分量小得多，易造成过电压。
各分量中的最大电流和电流增长最大陡度是造成被击物体上过电压、电动力和爆破力的主要因素。
在余光阶段流过较长时间的电流则是造成雷电热效应的重要因素之一。
波形组成气隙的击穿有一个最低静态击穿电压Ｕｏ，但外加电压不小于Ｕｏ仅是气隙击穿的必要条件，欲使气隙击穿，还必须使该电压持续作用一定的时间。
静态击穿电压Ｕ0 是使气隙击穿的最小电压。
雷电冲击电压分为：全波，截波－－雷电冲击波被某处放电而截断的波形.(1) 全波：非周期性冲击电压，很快到峰值再逐渐下降 .如图1作图：取峰值＝1.０，０.９－－Ｂ点，０.３－－Ａ点，０.５－－Q点，连ＡＢ线，交１.０于C点，交横轴O1点。
O1C－－波前Ｔ＝(t1-t2)t f＝FO1－－视在波前时间t f／T＝（１.０－０.０）／（０.９－０.３）t f＝Ｔ／０.６＝１.６７Ｔt t－－视在半峰值时间波形有振荡时，取平均曲线。
操作冲击试验
概述:
电力系统中运行的变压器除长时间受到工频电压和短时大气过电压的作用外， 还经常受到操作过电压的作用。产生操作过电压的原因有多方面，主要是由于线 路操作引起的。如：线路合闸和重合闸、故障和故障切除、开断容性电流和开断 较小和中等验目的是用 来检验变压器线端对地及三相变压器线端之间的操作冲击耐受能力。
图中：1 —电压测量电路；2 —电流测量电路；3 —负载电阻。 ������1(������1)，������2(������2)分压器阻抗(电容)
注:三角形联结绕组的冲击施加方式如图中虚线所示。
操作冲击试验中的端子接线
对于三心柱式和五心柱式三相变压器，所选的电路应使相对地绝缘和相间绝缘 分别受到1.0p.u.(标幺值)和1.5p.u.(标幺值)的外施电压。这两种绝缘的试验是同 时进行的。
变压器操作冲击试验 试验接线 冲击波既可以由冲击电压发生器直接施加到被试最高电压绕组线路端子上，也可 以施加到较低电压的绕组上，通过感应将试验电压传递到最高电压绕组上。在最 高电压绕组线路端子和地之间出现的电压值应为规定的试验电压值。应在最高电 压绕组线路端子测量电压。 三相变压器应逐相地进行试验。 GB 1094.4规定：对三相变压器只允许采用一种试验接线，如图所示，其中性点总 是接地的且非试相端子最好连在一起。(对于具有三角形联结绕组的变压器，非被 试端子不必连在一起。)
利用变压器产生操作冲击电压原理图
利用变压器产生操作冲击的等值电路
在等值电路中， ������1 是等效的冲击电压发生器的主电容，为保证操作冲击电压有足够的波长， 要求������1应有一定的电容值（微法级)。 ������是波前电阻，它的作用是根据试品的实际情况来调 整波前长度和阻尼高频振荡。������1、������2分别是试品一次侧和二次侧的漏感。������0是变压器的励 磁电感。在变压器操作冲击试验中，因为铁心的饱和作用使得������0不为常数。 过程如下：先将电容������1充电到规定电压，然后点火使间隙������击穿，此时������1经������ 、������1、������2向������2 充电。������2上电压上升的过程即为操作波的波前，此时可认为������0为开路。当������2充电到一定幅 值后，������1 、������2共同对������0放电。由于此时铁心的饱和作用使������0减小，放电电流增大，电压迅 速下降，������2上电压������2下降到零的过程即为操作波的波尾。
冲击电压试验
冲击电压试验说明1.引用标准及定义1.1标准GB 14598.3 量度继电器和保护装置的绝缘配合要求和试验Q/XJ 20.50. 继电保护和安全自动装置通用技术要求1.2定义介质试验：施加规定电压于绝缘物，以证明它符合制造厂所规定电路的额定绝缘电压的一种短时间试验。
冲击电压耐受试验的电压波形为1.2/50us，用以模拟来源于大气的过电压。
它也包括由于低压设备的通断所产生的过电压。
施加规定的冲击电压于绝缘物，以证明装置能够耐受很高的和时间很短的过电压，而不致损坏的一种试验。
2.试验方法2.1 试验部位a) 每个电路和可接近的导电部分之间，每个独立电路的端子连接在一起；b) 独立电路之间，每个独立电路的端子连接在一起。
2.2冲击电压试验值规定试验部位应能承受标准雷电波1.2/50 µs（见GB/T 14598.3—2006 中6.1.3）的短时冲击电压试验，试验电压的峰值为1 kV（额定绝缘电压≤63 V）或5 kV（额定绝缘电压>63 V）。
对两个独立电路之间的试验，应按这两个电路所规定的较高的冲击电压进行试验。
2.3.冲击电压试验次数正极性、负极性，每个极性各5次，中间间隔5 s。
3.结果评定产品承受冲击电压试验后，其主要性能指标应符合企业产品标准规定的出厂试验项目要求。
试验过程中，允许出现不导致绝缘损坏的闪络，如果出现闪络，则应复查绝缘电阻及介质强度，此时介质强度试验电压值为规定值的75%。
4、注意事项冲击电压测试仪在工作时产生高能量（高电压、大电流）的浪涌。
为安全起见，请阅读说明书，并正确使用本设备。
使用中请注意以下几点：1.当手潮湿或相对湿度超过75%时，请不要使用本设备。
2.注意使用本设备时接地状况良好。
3.因为有高压脉冲加到接线端子（Surge out）,所以在接线时，务必要在确认高压电源处于断开状态（H.V.OFF灯亮，数字电压表指示为0）才能进行。
4.试验结束后，按STOP键停止发生脉冲，逆时针把电压调节旋钮旋到底，按H.V.ON/OFF关掉仪器高压回路，取下试品连接线，关闭仪器的工作电源。
变压器的耐压试验
变压器的绝缘试验(以前称耐压试验)，包括外施耐压、感应耐压、冲击耐压等试验。
1 外施耐压试验外施耐压试验是对被试变压器加一分钟的工频高压的试验，也曾称工频耐压试验。
它是考核不同侧绕组间和绕组对地间的绝缘性能，也就是考核变压器主绝缘的水平，所以只适用于全绝缘变压器。
因此，试验时被试变压器的不同侧绕组各自连在一起，一侧绕组施加电压，另一侧绕组接地。
外施耐压试验时，在电源电压较低时合闸；试验电源电压达到试验电压的40%以下时，升压速度是任意的；在40%以上时，应以每秒3%速度均匀上升；达到规定电压和持续时间后，应在5s内将电压迅速而均匀地降到试验电压的25%以下，才能切断电源。
2 感应耐压试验全绝缘变压器的感应耐压试验是高压绕组开路，向低压上施加100~250Hz的两倍额定电压的耐压试验。
由于频率增高，铁心在不饱和时能保证两倍感应电压，从而试验了绕组匝间、层间和相间的绝缘性能，即考核了变压器的纵绝缘水平。
对于分级绝缘的变压器，把中性点电压抬高(支撑起来)，就可以考核主绝缘水平了。
这样，感应耐压试验既进行了纵绝缘的试验，又补救了该种变压器不能做外施耐压试验的不足，也同时等效地做了外施耐压试验。
分级绝缘的感想变压器听感应耐压试验，常采用分相感应试验方法。
将非试的两相线端并联接地，把中性点抬高到电压的1/3左右，从而使试验相线端达到外施耐压试验的要求，而该相绕组的感应电压又达到了感应试验的要求。
如果这样做不能符合试验要求，可以调节位置，甚至可以用另一台变压器作支撑变压器来支撑中性点。
新标准中要求感应试验时要测局部放电量、起始与熄灭局部放电电压。
3 冲击电压试验冲击电压试验分雷电冲击试验(包括全波冲击试验和截波冲击试验)和操作波冲击试验。
在新编制的IEC76-3标准中，对小于Um≤40.5kV变压器，全波冲击试验和截波和操作波冲击试验均是例行试验。
对Um≥72.5kV变压器，全波冲击试验是例行试验，截波冲击试验是型式试验，对Um≥252kV变压器，全波、截波和操作波冲击试验均是例行试验。
冲击电压试验操作流程(全波实验)
冲击试验操作流程
全波实验：
(1)试品接线和设备调整：
①试品高压单相或试品高压短接连电容分压器高压输出
②试品接线和设备调整完成之后把接地棒放在指定位置
(2)波形分析软件的设置：
①双击软件图标
②单击@选项
键入密码：111111
③冲击参数设置：
改变各个通道所对应的变比
电压波形显示参数里选择：
T1(30%-90%) T2(50%波尾）UpMax(波形最大值）
UpMin(波形最小值）
选择好之后点确定
设置电压的量程
设置示波器采集极性和控制软件对应
选择使用的通道
选择10us
点击设置示波器
点击开始测试
(3)冲击控制系统操作：
双击冲击控制器图标进入软件
①点击本体设置
②在弹出的对话框里的输入所需要的级电压和
充电时间
③点击确定
④将截球手动增大至最大
⑤点击
⑥待电压充到设定电压之后自动触发
⑦待触发完成后点击高压分断
半电压调波形半电压波形调完之后做全电压试验
波头时间1.2us±30％=0.84us—1.56us标准波尾时间50us±20％=40us-60us 标准波头时间长减小电阻波头时间短增大电阻波尾时间长减小电阻波尾时间短增大电阻。
变压器雷电冲击和操作冲击试验方法介绍
变压器雷电冲击和操作冲击试验方法介绍变压器作为电力系统中重要的设备之一，其安全性和稳定性至关重要。
为了确保变压器的质量和性能，需要进行一系列的试验，其中雷电冲击和操作冲击试验是必不可少的环节。
本文将向大家介绍变压器雷电冲击和操作冲击试验的方法。
一、雷电冲击试验雷电冲击试验是测试变压器耐受雷电过电压的能力。
在进行雷电冲击试验前，需要对试验设备和场地进行充分的准备。
具体步骤如下：1. 确定试验电压等级和波形：根据变压器的工作电压和用途，确定试验电压的等级和波形。
一般来说，对于110kV及以上的变压器，需要进行标准雷电冲击耐受试验。
2. 安装放电装置：在变压器顶部安装合适的放电装置，以保证在雷电冲击时能够顺利释放过电压。
3. 准备场地：试验场地应保持干燥、无尘，并设置警示标志，确保试验人员安全。
4. 试验操作：按照厂家提供的操作规范进行雷电冲击试验。
一般采用多级试验变压器分级加压，逐级升压至设计电压值，并记录变压器的电气性能和状态。
雷电冲击试验的主要目的是检测变压器的绝缘性能和耐受能力，包括绝缘材料的耐电强度、绕组的连续性、引线的机械强度等。
通过雷电冲击试验，可以评估变压器在遭受雷电过电压时的安全性能，为实际运行提供重要依据。
二、操作冲击试验操作冲击试验主要测试变压器在电力系统中的正常运行操作产生的电压、电流和电气性能。
操作冲击试验包括连续操作和间断操作两种形式。
具体步骤如下：1. 准备工作：根据变压器的规格和参数，准备相应的电源、测量仪表和工具。
2. 模拟操作：按照电力系统的运行方式，模拟各种操作过程，如投入、切除、重合等。
3. 测量记录：在操作过程中，对变压器的电压、电流、温度等参数进行实时监测和记录。
4. 分析评估：根据记录的数据进行分析，评估变压器的性能和稳定性。
必要时可进行重复操作试验，直到满足要求。
操作冲击试验旨在检测变压器在电力系统中的实际运行性能，包括变压器的绝缘性能、机械性能、散热能力等。
雷电冲击试验资料
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点所作的横轴垂线与O1之 间的距离为截波时间Td。 T1=1.67T
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，最大输出电压幅值 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 最大输出电压幅值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。
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）是冲击电压发生器最基本的等值回路。 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）
冲击电压试验
冲击电压试验
电力系统中的高压电气设备，除了承受长时间的工作电压作用外，在运行过程中，还可能会承受短时的雷电过电压和操作过电压的作用。
冲击高压试验用来检验高压电气设备在雷电过电压和操作过电压作
用下的绝缘性能或保护性能。
由于冲击高压试验本身的复杂性等原因，电气设备的交接及预防性试验中，一般不要求进行冲击高压试验。
本节仅将产生全波的冲击电压发生器作一简单的介绍。
电力系统中的高压电气设备，除了承受长时间的工作电压作用外，在运行过程中，还可能会承受短时的雷电过电压和操作过电压的作用。
冲击高压试验用来检验高压电气设备在雷电过电压和操作过电压作
用下的绝缘性能或保护性能。
由于冲击高压试验本身的复杂性等原因，电气设备的交接及预防性试验中，一般不要求进行冲击高压试验。
雷电冲击电压试验采用全波冲击电压或截波冲击电压，这种冲击电压持续时间较短，约数微秒至数十微秒，它可以由冲击电压发生器产生；操作冲击电压试验采用操作冲击电压，其持续时间较长，约数百至数千微秒，它可利用冲击电压发生器产生，也可利用压器产生。
许多高电压试验室的冲击电压发生器既可以产生雷电冲击电压波，也可以产生操作冲击电压波。
冲击电压试验
冲击电压试验由于冲击高电压试验对试验设备和测试仪器的要求高、投资大，测试技术也比较复杂，所以在绝缘预防性试验中通常不列入冲击耐压试验。
但为了研究电气设备在运行中遭受雷电过电压和操作过电压作用时的绝缘性能，在许多高压试验室中都装设了冲击电压发生器，用来产生试验用的雷电冲击电压波和操作冲击电压被。
许多高压电气设备在出厂试验、型式试验时或大修后都必须进行冲击高压试验。
冲击电压发生器是高压实验室的基本设备之一，冲击试验电压要比设备绝缘正常运行时承受的电压高出很多。
随着输电电压等级的不断提高，冲击电压发生器的最高电压也相应提高才能满足试验要求。
一、冲击电压波形的定义绝缘耐受冲击电压的能力与施加的电压波形有关，而实际的冲击电压波形具有分散性，即每次的波形参数会有不同，为了保证多次冲击试验的重复性和不同试验条件下试验结果的可比较性，必须规定统一的冲击电压波形参数。
我国对标准冲击电压波形的规定和国际电工委员会（IEC ）标准相同。
如图1－26所示。
在经过时间T 1时，电压从零上升到最大值，然后经过时间T 2-T 1，电压下降到最大值的一半。
规定电压从零上升到最大值所用的时间T 1称为波头时间（或波前时间），电压从零开始经过最大值又下降到最大值一半的时间T 2成为半峰值时间（或波长时间、波尾时间）。
Ut图1--26 标准冲击电压波形 图1--27非周期性的冲击电压波形非周期性的冲击电压波形由两个指数电压波形叠加组成，如图1－27所示，即)()(21ττtteeA t u ---= （1--25）式中：1τ－波尾时间常数。
2τ－波头时间常数，通常1τ远大于2τ。
A －单指数波幅值。
对于实际的冲击电压波形，其起始部分通常比较模糊，在最大值附近的波形比较平坦，很难确定起始零点和到达最大值的时间。
所以实际中通常采用视在波头时间和视在半峰值时间来定义冲击电压波形。
按照国际电工委员会（IEC ）标准，实际冲击电压波形参数的定义如图1－28所示。
新版标准IEC60335
新版 IEC 60335-1（第四版）的介绍---------冲击电压测试和电气间隙新版IEC60335-1(第四版）已于2001年5月颁布实施。
与第三版相比，新版标准在许多方面，特别是在爬电距离和电气间隙方面有了很多变化。
它的变化将会影响全世界未来10年家用电器及类似产品的结构设计，因此希望引起相关人员的注意, 尤其是家电产品设计和测试方面人员的足够重视。
1．背景介绍: 在过去40多年里，第一，第二，第三版标准关于爬电距离和电气间隙的内容要求一直没有大的变化。
虽然这些要求是以过去积累的经验为基础，但是这些要求相对保守，留有太多余地，或者说不够合理。
例如：对于230V和小于130V 的危险带电部件与易触及部件之间都是 8mm 爬电距离和电气间隙的要求和同样的交流耐压测试值的要求。
虽然 TC 61 (制订IEC60335标准的委员会)早在编写第三版时，就已经注意到这些内容要求不尽合理，并打算修改，可是由于在这方面经验不足，更改条件还不成熟，所以被耽搁了好几年。
最近几年，随着 IEC60664 绝缘配合系统系列标准的不断完善，对于直流电压小于1000V和交流电压小于1500V绝缘配合有了更明确和具体的电气间隙和耐压要求，这样 TC 61 标准的委员会就有了改写标准的基础。
由于参照I EC60664 所制订的新版 IEC60335与旧版相比，有很多变化，而且这些新增内容比较复杂，因此不太容易理解和掌握。
2．新版标准的一些概念：1）功能绝缘：用来保证产品正常运行的绝缘。
它与防触电的绝缘：如基本绝缘，附加绝缘和加强绝缘不同。
功能绝缘的损坏，一般会引起火烧危险。
2）工作电压：虽然旧版标准也有这个概念，但新版的标准补充了一些新的内容。
3）PELV线路：在安全特低电压下的接地线路。
它与其它回路之间的隔离通过基本绝缘加接地屏蔽或双重绝缘或加强绝缘来实现的。
接地目的一般是为了通过EMC的测试。
在第 29.1.5 用到此概念。
冲击试验类型及相关测试方法及标准
一、概述在产品研发和生产过程中，为了确保产品的使用安全性和耐久性，往往需要进行各种试验和测试。
其中，冲击试验作为一种重要的试验手段，被广泛应用于各个行业中。
本文将重点介绍冲击试验的类型、相关测试方法和标准。
二、冲击试验类型1. 机械冲击试验机械冲击试验是指对产品在受到外力冲击或振动时的性能进行测试的一种方法。
常见的机械冲击试验类型包括冲击强度测试、振动冲击测试等。
2. 化学冲击试验化学冲击试验是针对产品在受到化学物质侵蚀或腐蚀时的性能进行测试的一种方法。
常见的化学冲击试验类型包括化学溶液喷洒测试、酸碱腐蚀测试等。
3. 电气冲击试验电气冲击试验是指对产品在受到电气信号干扰或过电压作用下的性能进行测试的一种方法。
常见的电气冲击试验类型包括静电放电测试、雷电冲击测试等。
三、冲击试验相关测试方法1. 冲击强度测试方法冲击强度测试是指通过以一定的速度或压力使样品受到冲击，然后观察其变形、断裂或者性能损伤情况来评估其抗冲击能力。
常见的测试方法包括冲击试验机测试、冲击落球测试等。
2. 化学溶液喷洒测试方法化学溶液喷洒测试是指将特定的化学溶液以一定的量和速度喷洒在样品表面，然后观察其变化情况来评估其抗腐蚀能力。
常见的测试方法包括循环喷洒测试、静态喷洒测试等。
3. 静电放电测试方法静电放电测试是指通过模拟静电场的方式对样品进行测试，以评估其抗静电放电能力。
常见的测试方法包括触手放电测试、直接放电测试等。
四、冲击试验相关标准1. GB/T 2423.5-1995《电工电子产品环境试验第二部分：试验P：盐雾试验》该标准规定了对电工电子产品的盐雾腐蚀试验的方法。
2. GB/T 4857.17-2014《包装材料和容器耐冲击性的测定第17部分：下落式试验装置及试验方法》该标准规定了包装材料和容器的下落式冲击试验方法。
3. ISO 9001:2015《质量管理体系要求》该标准为质量管理体系的国际标准，包括了对产品设计、生产、测试等方面的要求，其中也包括了对冲击试验的相关要求。
开关冲击试验标准
开关冲击试验的测试标准如下：
在输入全电压范围，输出各种负载条件下（选取最低输入电压，最高输入电压及额定输入电压和5％负载，50％负载及100％负载的各种组合情况条件），用模块前空开作为开关，利用示波器触发功能测量输出电压在开机时的过冲波形和关机时的过冲波形。
然后用示波器的测量功能（measer-》select measure-》overshot），直接读出开关机过冲幅度，要求开关机过冲幅度均不能超过输出整定电压值的±10％。
判定标准：符合测试说明，合格；否则不合格。
开关冲击试验的测试标准主要有以下要求：
在输入全电压范围，输出各种负载条件下（选取最低输入电压、最高输入电压及额定输入电压和5％负载、50％负载及100％负载的各种组合情况条件），用模块前空开作为开关，利用示波器触发功能测量输出电压在开机时的过冲波形和关机时的过冲波形。
用示波器的测量功能（measer-》select measure-》overshot），直接读出开关机过冲幅度，要求开关机过冲幅度均不能超过输出整定电压值的±10％。
以上信息仅供参考，具体标准可能因地区和具体要求而有所不同，建议咨询相关领域的专业人士或查阅相关文献资料。
35KV电力变压器雷电冲击试验技术方案
35KV电力变压器雷电冲击试验技术方案一、适用范围本发生器用于35kV及以下电压等级的电力变压器、互感器、电抗器、避雷器、开关、及其它试品进行标准雷电冲击电压全波/截波试验。
二、使用条件海拔高度：≤1000m环境温度：-25℃～+45℃相对湿度：≤90%（20℃时）最大日温差：≤25℃抗地震能力：≤8级烈度安装地点：户内电源电压的波形为实际正弦波波形畸变率<3%设有一可靠接地点，接地电阻＜0.5Ω三、遵循标准GB7449 电力变压器和电抗器的雷电冲击和操作冲击的试验导则GB1094.3-03 电力变压器第三部分绝缘水平和绝缘试验GB/T.311.1-1997 高压输变电设备的绝缘与配合GB/T 16927.1-1997 高电压试验技术第一部分一般试验要求GB/T 16927.2-1997 高电压试验技术第二部分测量系统GB/T 16896.1 高电压冲击试验用数字记录仪DL/T 848.5 高压试验装置通用技术条件第5部分冲击电压发生器四、额定参数值1、额定标称电压：±400kV2、额定级电压：±100kV3、额定能量：20kJ4、冲击总电容：0.25μF5、总级数：4级6、额定级电容量：1μF7、冲击电压波形参数：负荷电容为300～5000PF以下时能产生：标准雷电冲击电压全波 1.2±30%μs /50±20%μs，幅值±3%，峰值处振荡不大于幅值的5%；雷电截波截断时间2-6μs；这2种冲击电压波形参数及其偏差均符合有关国家GB311及GB16927标准的要求。
8、同步范围：级电压在10%～100%额定电压范围内，正负极性同步范围不小于20%；9、点火范围10%～100%10、同步放电失控率：＜ 2%11、输出电压：≤10un12、充电电压不稳定度：≤±1.0%13、使用持续时间：＞70%un额定电压以上，每90秒充放电一次可连续运行；在＜70%un额定电压下，每45秒充放电一次可连续运行。
冲击电压试验操作规程
冲击电压试验操作规程冲击电压试验是一种电气设备的安全检测方法，目的是检测设备在突发电压冲击下的性能和安全可靠性。
为了保证电压试验的准确性和安全性，需要遵守一系列操作规程。
以下是冲击电压试验操作规程的主要内容：1. 设备准备：a. 检查设备的绝缘、接地等部分是否正常，确保设备处于工作状态。
b. 确保试验设备的电源满足要求，例如电压、频率等。
c. 准备好所需的试验设备，如冲击电压发生器、电压测量仪、波形录波仪等。
2. 安全措施：a. 在试验现场设置明显的安全警示牌，确保人员注意安全。
b. 所有试验人员必须穿戴防静电服，并配备绝缘手套、安全眼镜等个人防护装备。
c. 确保试验设备与试验台架、接地端子等的良好接地。
d. 确保试验过程中的人员远离试验装置，并保持通信畅通。
3. 试验过程：a. 确定试验电压的参数，如幅值、频率、冲击次数等。
b. 将试验设备连接到被试设备上，确保连接牢固、接触良好。
c. 打开试验设备的电源，调整至试验电压的初始状态。
d. 开始进行冲击试验，按设定的冲击次数进行操作。
4. 试验结果：a. 在试验过程中，实时监测被试设备的电压响应、漏电流等参数。
b. 用波形录波仪记录并保存试验过程中的波形数据和电压变化情况。
c. 根据试验结果，评估被试设备的抗冲击能力，并判断其是否合格。
5. 事后处理：a. 关闭试验设备的电源，断开试验设备与被试设备的连接。
b. 对试验设备进行清洁和维护，确保下次试验的可靠性。
c. 保存试验结果的记录和数据，以备后续分析和评估使用。
以上是冲击电压试验操作规程的一般内容，具体操作规程还需根据不同的设备和试验要求进行调整和完善。
在进行冲击电压试验过程中，要始终关注安全，确保设备和人员的安全，同时严格按照操作规程进行操作，以提高试验的准确性和可靠性。
冲击高电压的测量
2.4 球隙U50%的确定
球隙U50%确定方法： 1、简单方法（10次测量法） 某一电压作用于球隙距离上，10次中有4、5、6次闪络
（相应6、5、4次不闪络）均可认为该电压为U50%。 2、多级法 至少5级，即选U1、U2…U5 5个电压，每级电压施加10次，
求得近似放电概率P%，之后在正态概率纸上作曲线，并可 拟和合为一条直线，由此直线求得P=50%的U50%。
3 冲击电压分压器
冲击电压分压器+示波器 分压器的作用：
测量冲击电压的波形和幅值。
一般示波器的输入能承受300V，而被测电压为几十万~几
百万伏，所以分压器就是用于将高幅值的冲击电压线性缩小
到几百伏以内，以供示波器测量。
线性的含义：
在波形测量过程中，要求分压比准确，且为一常数不随
电压幅值高低和频率（波形）变动而改变。这样理想的分压
∑ u(t)
=
U
0[
x l
+
∞ k =1
2sin x kπ l
πk cos kπ
⋅
eskt
(1+ k 2π 2
K
] )
C
sk
=
−
k 2π 2 RC(1+ k 2π
2
K)
C
u(t)
≈U0
X l
(1 −
1 6
C K
)
应用范围：测量电压小于1000kV。
3.3.2 电容分压器
2.分布式电容分压器的特点
z分布式电容分压器只有幅值误差，而无波形误差。所以单就分压而言， 电阻式分压器的性能不如电容式，但实际上，作为测量系统而言，分压 器与试品间的高压引线引入的误差。高压引线的影响仍然与电阻分压器 的分析完全一样。 z电容分压器的电容比屏蔽电阻分压器的杂散电容大得多 ；电容器的绝 缘电阻大于电阻分压器的阻值；所以测量回路中若不串r，则必然振荡， 且与电阻式相比，振荡波的频率较低，衰减较慢，波形畸变较明显。 z对测陡波，电容分压器的响应特性不如屏蔽电阻分压器好； z电容分压器不消耗能量，不发热，对测量波头较平，波长较长的波，电 容分压器比电阻分压器较有利，且电容分压器还可供调节波形。
变压器冲击试验为什么要进行5次
变压器冲击试验为什么要进行5次
新变压器或大修后的变压器在投入运行前需要进行冲击试验，主要是为了检查变压器及其回路的绝缘是否存在弱点或缺陷，以及考核变压器的机械性能和绝缘强度。
具体来说，冲击试验的作用包括：
1.检查变压器的绝缘性能。
通过冲击试验，可以检验变压器在受到大电流冲击时的绝缘稳定性和耐压能力，发现并处理可能存在的绝缘弱点或缺陷，确保变压器安全可靠运行。
2.考核变压器的机械性能。
冲击试验可以检验变压器在承受大电流和电压时的稳定性和机械强度，以及检验其结构和组件是否符合设计要求。
3.检验继电保护装置的可靠性和准确性。
在冲击试验过程中，可以通过测量继电保护装置的反应速度和准确性来检验其是否能够正确动作，从而保障变压器在发生故障时能够及时保护并防止事故扩大。
为了达到以上目的，通常会进行5次冲击试验。
每次冲击试验的时间间隔应不少于5分钟，以给变压器充分冷却和恢复的时间。
通过5次冲击试验，可以较为全面地评估变压器的性能，确保其能够安全稳定地投入运行。
500 kV GIS现场冲击电压试验方法研究
500 kV GIS现场冲击电压试验方法研究程志万;徐肖伟;彭兆裕【摘要】The author combines Yong Fu DC project put forward 500 kV GIS equipment field lightning impulse voltage testing methods of strategy, provide guidance and reference for the implementation of FuNing converter station and YongRen converter station 500 kV GIS impulse withstand test.%结合直流工程开展提出了500 kV GIS设备现场雷电冲击电压试验方法策略及试验判据，为换流站、500 kV GIS冲击耐受试验的现场实施提供方法。
【期刊名称】《云南电力技术》【年(卷),期】2016(044)003【总页数】3页(P30-32)【关键词】GIS设备;现场冲击;研究;放电定位【作者】程志万;徐肖伟;彭兆裕【作者单位】云南电网有限责任公司电力科学研究院，昆明650217;云南电网有限责任公司电力科学研究院，昆明650217;云南电网有限责任公司电力科学研究院，昆明650217【正文语种】中文【中图分类】TM74GIS 设备在运输和安装过程中可能出现的绝缘缺陷类型主要有2种，一是自由导电微粒和灰尘侵入GIS 设备内部，形成的活动绝缘缺陷；二是由于绝缘件的制造缺陷、安装运输中的意外造成电极表面的损伤等，形成的固定绝缘缺陷[7-12]。
现场仅仅开展交流耐压试验并不能暴露GIS 设备所有的绝缘缺陷，无法保证GIS 设备在良好状况下投入运行。
因此，有必要增加新的检测手段，与交流耐压试验形成互补，提供GIS 设备投运前全面的最终检查。
目前，相关标准如GB 7674、DL/T 555、DL/T 617、DL/T 728及南网新版技术规范都提到了现场进行冲击电压试验，但真正在现场开展该试验项目的单位非常少。
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冲击电压试验由于冲击高电压试验对试验设备和测试仪器的要求高、投资大，测试技术也比较复杂，所以在绝缘预防性试验中通常不列入冲击耐压试验。
但为了研究电气设备在运行中遭受雷电过电压和操作过电压作用时的绝缘性能，在许多高压试验室中都装设了冲击电压发生器，用来产生试验用的雷电冲击电压波和操作冲击电压被。
许多高压电气设备在出厂试验、型式试验时或大修后都必须进行冲击高压试验。
冲击电压发生器是高压实验室的基本设备之一，冲击试验电压要比设备绝缘正常运行时承受的电压高出很多。
随着输电电压等级的不断提高，冲击电压发生器的最高电压也相应提高才能满足试验要求。
一、冲击电压波形的定义绝缘耐受冲击电压的能力与施加的电压波形有关，而实际的冲击电压波形具有分散性，即每次的波形参数会有不同，为了保证多次冲击试验的重复性和不同试验条件下试验结果的可比较性，必须规定统一的冲击电压波形参数。
我国对标准冲击电压波形的规定和国际电工委员会（IEC ）标准相同。
如图1－26所示。
在经过时间T 1时，电压从零上升到最大值，然后经过时间T 2-T 1，电压下降到最大值的一半。
规定电压从零上升到最大值所用的时间T 1称为波头时间（或波前时间），电压从零开始经过最大值又下降到最大值一半的时间T 2成为半峰值时间（或波长时间、波尾时间）。
Ut图1--26 标准冲击电压波形 图1--27非周期性的冲击电压波形非周期性的冲击电压波形由两个指数电压波形叠加组成，如图1－27所示，即)()(21ττtteeA t u ---= （1--25）式中：1τ－波尾时间常数。
2τ－波头时间常数，通常1τ远大于2τ。
A －单指数波幅值。
对于实际的冲击电压波形，其起始部分通常比较模糊，在最大值附近的波形比较平坦，很难确定起始零点和到达最大值的时间。
所以实际中通常采用视在波头时间和视在半峰值时间来定义冲击电压波形。
按照国际电工委员会（IEC ）标准，实际冲击电压波形参数的定义如图1－28所示。
标准冲击电压波形的参数为： 波头时间： 1.2μs ±30％ 半峰值时间：50μs ±20％ 幅值： ±3％二、单级冲击电压发生器（一） 单级冲击电压发生器的原理非周期性冲击电压波可由两个指数电压波形叠加而成，由于1τ远大于2τ，在波头时间范围内，11≈-τte，可将电压波形近似用下式表示：)1()(2τteA t u --= （1--26）其波形如图1--29所示。
这个波头时间范围内的冲击电压波形和电路理论课程中讲述的一阶电路的零状态响应曲线是相同的。
所以利用直流电源经电阻向电容器充电可以产生冲击电压波的波头，且波头时间T 1≈3.2421C R ，如图1--30所示。
图1--28 实际的冲击电压波形图1--29 冲击电压波头波形u u1C 2C⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+=)(212112C C C C R τ图1--30 冲击电压波头波形产生电路在波尾时间范围内，02≈-τte，可将冲击电压波形近似用下式表示：1)(τtAet u -= （1--27）上式的波形和已充电电容器经电阻放电的波形是相同的。
所以利用已充电的电容器经电阻放电可以产生冲击电压波形的波尾，波尾时间取决于R 2和C 1。
如图1--31所示。
可以计算出电压下降到一半的时间，即半峰值时间T 2为：2012u eu T T =- 1227.0C R T ≈ （1--28） 2R 1C u++--uu图1--31 冲击电压波尾波形根据上面的分析，将图1--30和图1--31两个电路组合起来就可以产生完整的冲击电压波形。
如图1--32所示。
首先在开关打开的状态下对C 1进行充电，充电完毕后合上开关，电容C 1经电阻R 1向C 2充电，形成冲击电压波的波头（C 2两端的电压波形）；同时C 1和C 2经过电阻R 2放电，形成冲击电压波的波尾。
一般情况下，C 1比C 2大很多，所以波尾主要由C 1放电的快慢决定。
称C 2和R 1为波头电容和波头电阻，称C 1和R 2为波尾电容和波尾电阻。
根据实际的需要，图1--32的电路可以改为图1--33所示的两种形式，此时需要调整各个电阻的大小来调整冲击电压波形。
2R 1C u ++--u 11R 2C 12R 2R 1C u ++--u 1R 2C (a ) (b )图1--33 另外两种冲击电压产生电路图1--32和1--33的电路有一个电压利用系数的问题。
假设合开关之前电容器C 1上的电压为U 0，那么合上开关后在C 2两端产生的冲击电压波形的最大电压（即幅值）U m 肯定小于U 0，我们定义放电回路的电压利用系数η为：U U m =η （1--29）（二）冲击电压发生器波形和回路参数的关系可以计算出，图1--32回路的电压利用系数最高，称为高效率回路。
实际的单级冲击电压发生器电路如图1--34所示。
调整调压器的输出可以改变电容C 1的充电电压，达到调整输出冲击电压幅值的目的；调整电阻R 1和R 2可以改变输出波形，使输出冲击电压波形符合试验要求；放电球隙G 的放电电压根据电容器C 1的充电电压和输出冲击电压幅值的要求进行调整。
由于受到高压硅堆和电容器额定电压的限制，同时也考虑放电球隙的直径不宜过大，一般单级冲击电压发生器的最高输出幅值不超过200～300kV 。
冲击电压发生器的试品一般是容性负载，在做冲击电压试验时，利用试品的等效电容做波头电容C 2。
对于图1-33（b ）所示的典型放电回路可以列出下面的方程：1101221220)(R dtdu C dt du C R u u -++= （1--30） 2R 1C u ++--u 1R 2C图1--32 冲击电压产生电路2Ru+-2T图1--34 实际单级冲击电压发生器电路)(12212222201dtdu C R u R dt du C dt du C ++=- （1--31） 解上面的方程可以得到u 2时间的变化为：)()(2102ττtteeKU t u ---= （1--32）式中，U 0－球隙放电前电容器C 1上的充电电压。
K －回路系数，K =C 1R 2/（1τ-2τ） 1τ－波尾时间常数。
2τ－波头时间常数。
令02=dtdu ，可得到理论波头时间T 1为：)(ln1121212111τττττττf T =-=（1--33）那么输出冲击电压的幅值为：)(21110max 2ττT T eeKU U ---= （1--34）即 00max 2U U K U ηε== 同样可以用)(2/22120max 2ττT T ee KU U ---=求出半峰值时间T 2与回路参数的关系。
T 2/T 1只决定于1τ/2τ。
三、多级冲击电压发生器１．多级冲击电压发生器的原理由于受到高压硅堆参数等因素的限制，单级冲击电压发生器输出的冲击电压幅值一般不超过200～300kV ，所以实际中要获得更高的冲击电压幅值，需采用多级冲击电压发生器。
多级冲击电压发生器的基本原理是：并联充电、串联放电。
即先对多个电容器并联充电，然后这些电容器自动串联起来放电，以产生很高的冲击电压幅值。
图1--35是多级冲击电压发生器的原理电路图。
图1--35 多级冲击电压发生器的原理电路图图1--35中，首先调整各个球隙的距离，使G 1的放电电压为U 0，G 2～G 4的放电电压在U 0～2U 0范围内，然后开始对各个电容器同时充电到U 0。
这时G 1首先击穿，导致G 2～G 4依次击穿，各个电容器串联起来对C 2和R 2放电，在输出端获得幅值很高的冲击电压，近似的等效放电回路如图1--36所示。
下面详细说明各个电容器自动转换成串联放电的过程。
如图1--36所示，C 10～C 80是各点的对地杂散电容（寄生电容）。
充电过程结束时，上面一排杂散电容C 10、C 30、C 50、C 70两端被充电到电压U 0，1、3、5、7各点的对地电位为U 0。
下面一排杂散电容未被充电，2、4、6、8点仍为地电位零。
充电结束时，1点电位为U 0，达到G 1击穿电压，G 1首先击穿，1点电位瞬时降为零，2点电位瞬时变为－U 0。
由于1、3点和2、4点之间电阻R （比较大）的作用，杂散电容C 30来不及放电，在G 1击穿瞬间3点电位几乎仍维持在U 0，于是在G 1击穿的瞬间，G 2承受的电压（2、3点之间的电位差）由原来的U 0瞬间上升到2U 0，从而导致G 2击穿。
G 2击穿后，3点电位从U 0下降到－U 0，4点电位瞬时变为－2U 0，而5、6点仍几乎维持原来的电位，于是G 3承受3U 0电压的作用而击穿。
依此类推，后面各级球隙在nU 0电压作用下相继击穿，把所有的电容器串联起来。
从上面所述的过程可以看出，电容器由并联充电转变为串联放电的关键是杂散电容来不及放电，而杂散电容放电的快慢一方面取决于杂散电容的大小，另一方面取决于放电电阻R 的大小，即杂散电容放电的时间常数。
在实际当中，有时候为了确保各级球隙能顺利自动放电，还需要采取措施增大杂散电容。
1-铜球，2-端部有孔的铜球，3-钨电极 4-瓷、胶木等绝缘材料d-钨电极与铜球孔之间的距离；G,g-间隙图1--37 三电极球隙的结构２．三电极球隙上述的单级和多级冲击电压发生器，其输出冲击电压的产生并不是等到电容器充到一定u 0R 02R 2C1R R R RR R RRCCCC1G 2G 3G 4G 5G 1＋－＋＋＋－－－7532486＋－＋－＋－＋－＋－＋－＋－＋－C 10C 20C 70C 50C 30C 40C 60C 80u图1--36 图1--35的等效放电回路电压时自动输出，而是充到一定电压后停止充电，人为控制输出冲击电压，这就要用到三电极球隙。
对于单级冲击电压发生器就直接采用一个三电极球隙，对多级冲击电压发生器，只用一个三电极球隙替代第一级放电球隙G1。
三电极球隙简单地是一个可以人为触发放电的球隙，其结构如图1--37所示。
三电极球隙工作的原理是，当冲击电压发生器各个电容充电完毕后，利用另外一个回路产生一个电压较低的脉冲电压，并将该脉冲电压施加在三电极球隙的电极2和3之间（即间隙g），使间隙g击穿，利用间隙g击穿时产生的火花触发主间隙G的击穿。
此时应防止间隙G击穿时，高电位沿电极3瞬间贯入低压脉冲回路。