20课时 雷电冲击电压
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。
雷电冲击电压的产生和伏秒特性的测量实验体会
雷电冲击电压的产生和伏秒特性的测量实验体会小伙伴们！今天咱就来唠唠这个雷电冲击电压的产生和伏秒特性的测量实验，那可真是一场让人又爱又恨的体验啊！刚进实验室的时候，我瞅着那些仪器设备，心里就直犯嘀咕。
这一堆堆的线路和仪表，就像一群神秘的外星生物，对我这个新手来说充满了未知的挑战。
我当时就想，这哪是做实验，简直就是要去探索一个未知的小宇宙啊！那雷电冲击电压是咋产生的呢？其实就像是给一个超级电容器充电，然后突然释放能量，就像洪水决堤一样，瞬间产生一个高电压脉冲。
这个过程，说起来简单，做起来可不容易。
你得小心翼翼地调整各种参数，就像走钢丝一样，一个不小心，可能就得不到想要的结果了。
再说这伏秒特性的测量。
这就好比是给这个雷电冲击电压拍个小传记，记录它在不同时间下的电压表现。
我们用示波器来捕捉这些瞬间，示波器的屏幕就像一个舞台，电压的波形在上面跳着独特的舞蹈。
我还记得在实验过程中，有一次怎么调参数都得不到正确的波形，我那个着急啊，就像热锅上的蚂蚁。
当时我就在想，这实验是不是在故意跟我作对呢？后来经过老师的指点，才发现原来是一个小线路接错了。
哎真是个低级错误，感觉自己就像个迷糊的小菜鸟。
不过通过这个实验，我也学到了很多。
就像那句老话说的，失败是成功之母嘛。
这个实验让我明白，做任何事情都要有耐心，就像钓鱼一样，不能急功近利。
而且，那些看起来复杂的仪器设备，只要你用心去了解，就像和新朋友相处一样，慢慢就会熟悉起来。
在测量伏秒特性的时候，看着那一条条歪歪扭扭的曲线，我突然觉得它们好像在讲述着雷电冲击电压的秘密故事。
也许这些曲线看起来不怎么规则，但正是这种不规则才反映出了雷电冲击电压的复杂性和独特性。
我就在想，这实验和我们的生活是不是也有点像呢？充满了各种意想不到的情况，有时候你觉得一切都在掌控之中，可下一秒就可能出现问题。
但只要我们不放弃，像个勇敢的探险家一样不断探索，总能找到解决问题的办法。
你们说是不是呢？今天来和大家分享一下雷电冲击电压的产生和伏秒特性的测量实验的那些事儿。
第7章 冲击电压发生器
图2 记录电压波形和试验电压波形 (a)记录和试验电压波形；(b)基本波形叠加滤波后残余波形成
为试验电压波形
图3 雷电冲击电压截波 (a)在波尾截断的雷电冲击；(b)在波前截断的雷
电冲击
图4 冲击电压发生器基本回路
T—试验变压器；D—高压硅堆；r—保护电阻；R—充电电阻；
C1～C4—主电容器；rd—阻尼电阻；C′—对地杂散电容； g1—点火球隙；g2～g4—中间球隙；g0—隔离球隙；Rt—放电电阻；
第七章 冲击电压发生器 的原理
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
击电压的发生器的内电感大时，波形起始处也可能 有一小段较为平坦。此时波形的原点(真正的起始点) 在时间轴上不容易确定。电压波的峰值点，由于比 较平坦，在时间上也不易确定。IEC和国家标准采用 了如图1所示的办法来求得视在原点O1，再从O1算起 求出波前时间Tf和半峰值时间Tt。规定是视在波前时 间Tf为T/0.6。规定的标准雷电冲击试验电压波的波前 时间Tf为 ，半峰值时间Tt为 。
Rf—波前电阻；C0—试品及测量设备等电容
图5 冲击电压发生器串联放电时的等效回路
图6 双边充电的冲击电压发生器回路
图7 冲击电压发生器高效率回路
雷电的产生及参数;雷电冲击击穿培训资料
1 ，击穿电压分散性也较大。
思考作业
6-3、2-10
5、地面落雷密度和输电线路落雷次数
地面落雷密度γ指每个雷电日每平方公里的地面上 的平均落雷次数（单位：次/平方公里•雷电日）
我国标准对Td=40的地区，取
输电线路年平均遭受雷击的次数
N10 h100T 单位：次/100公里•年
1000
运行经验表明：土壤电阻率 较周围土地小得多
的场地、山谷间的小河旁、迎风的山坡等，地面 落雷密度远大于平均值，称为易击区。变电站或 线路选址时应考虑避开这些地区。
定义： 在多次施加某一波形和峰值一定的冲击电压时， 间隙被击穿概率为50％时的击穿电压。
实际中，施加10次电压中有4-6次击穿了，这一电压即可 认为是50％冲击击穿电压。
特点： 与电场均匀度有关
(1)在均匀和稍不均匀场中，击穿电压分散 性小。冲击系数
U 50 1
U0
(2)在极不均匀电场中，由于放电时延较长，其冲击系数
➢ 短气隙中（1cm以下），特别是电场均匀时，tf<<ts，放 电时延主要取决于ts。为减小ts： ❖ 可提高外施电场使气隙中出现有效电子的概率增加 ❖ 可采用人工光源照射，使阴极释放出更多的电子
➢ 较长气隙时，放电时延主要决定于tf，且电场越不均匀， tf越大。
冲击放电特点： 具有放电时延；Ub>U0
1、完成气隙击穿的三个必备条件：
➢ 足够大的电场强度或足够高的电压。 ➢ 在气隙中存在能引起电子崩并导致流注和主放电的有效 电子。 ➢ 需要有一定的时间，让放电得以逐步发展并完成击穿。
完成击穿所需放电时间很短（微秒级）：
➢直流电压、工频交流等持续作用的电压，满足上述三个条 件不成问题； ➢ 当所加电压为变化速度很快、作用时间很短的冲击电压时， 因有效作用时间短，放电时间就变成一个重要因素。
雷电冲击电压发生器的特点有哪些 发生器如何操作
雷电冲击电压发生器的特点有哪些发生器如何操作雷电冲击电压发生器紧要用于电力设备等试品进行雷电冲击电压全波、雷电冲击电压截波和操作冲击电压波的冲击电压试验，检验绝缘性能。
多种波形冲击电压发生器可雷电冲击电压发生器紧要用于电力设备等试品进行雷电冲击电压全波、雷电冲击电压截波和操作冲击电压波的冲击电压试验，检验绝缘性能。
多种波形冲击电压发生器可产生标准雷电波、操作波、雷电截波、振荡雷电波、振荡操作波、线路绝缘子陡波、合成绝缘子陡波和变压器感应操作波共八种冲击电压波形，技术指标符合国家标准和IEC标准的规定。
产品特点：回路电感小，并实行带阻滤波措施，在大电容量负载下能产生标准冲击波，负载本领大；电压利用系数高，雷电波和操作波分别不低于85％和80％；调波便利，操作简单，同步性能好，动作牢靠；接受恒流充电自动掌控技术，自动化程度高，抗干扰本领强；成套装置：冲击电压发生器本体、充电装置、弱阻尼电容分压器、多球截波或单球截波装置、陡波装置、陡波分压器、掌控台和测量装置。
能产生：标准雷电波、操作波、雷电截波、振荡雷电波、振荡操作波、线路绝缘子陡波、合成绝缘子陡波、变压器感应操作波等八种冲击电压波形雷电冲击电压发生器额定参数值标称电压：±900kV级电压：±150kV额定能量：21.9kJ每级主电容：0.325μF150kV（单台脉冲电容器0.65μF/75kV）冲击总电容：0.05417μF总级数：6级负荷电容：300—2000PF以下能产生以下几种波形1、标准雷电冲击电压全波，±1.2/50μs电压利用系数＞90%（空载）；波头时间1.2±30%微秒，波尾时间50±20%微秒。
2、1000～1500V/nS合成绝缘子陡波冲击电压，最大幅值600kV。
3、盘形悬式绝缘子2.8p.u.4、针式绝缘子2.0p.u.5、柱式绝缘子2.3p.u.这几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。
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）
武汉国电西高冲击电压培训课件
一、概述： 雷电冲击试验的目的和意义：
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。
R的作用：C充电时连接电路 间隙放电能隔离电位
C
Rf
rd：阻尼放电回路中高频振荡 放电回路：
C
U0
_ +
rdRfRt 源自0 u2CRtC0
C/4
C
三、波形的形成
• 波头形成电路
Rf
U0
rd
C1
C0
• 波尾形成电路
rd
0
C1
Rt
四、发生器其他电路
D T
r
R
R
R
单边高效
D
r
R
R
R
T
rR
R
R
截断雷电冲击 耐受电压（峰 值） 并联电抗器 耦合电容器、 高压电力电 高压电器类 母线支柱绝缘 变压器类设备 电压互感器 缆 子、穿墙套管 的内绝缘 40 40 --40 40 45 60 60 ---60 60 65 75 75 ----75 75 85 105 105 105 105 105 115 125 125 125 125 125 140 185/200 185/200 200 185 185 220 325 325 325 325 325 360 额定雷电冲击耐受电压（峰值）
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及绕组各饼对地的电位已不在是按匝数分布。
雷电冲击试验电压标准
雷电冲击试验电压标准
雷电冲击试验电压标准因设备和应用领域而异。
以下是一些常见的标准：
1. 电力系统：在电力系统中，雷电冲击试验电压通常为几千伏特至几百万伏特。
例如，根据IEC 62（国际电工委员会）的标准，电力系统的冲击电压试验通常在几千伏特至几十万伏特之间。
2. 电子设备：在电子设备中，雷电冲击试验电压通常为几百伏特至几千伏特。
例如，根据IEC 61000-6-2（国际电工委员会）的标准，电子设备的雷电冲击试验通常在几百伏特至几千伏特之间。
3. 通信设备：在通信设备中，雷电冲击试验电压通常为几百伏特至几千伏特。
例如，根据IEC 61000-6-2（国际电工委员会）的标准，通信设备的雷电冲击试验通常在几百伏特至几千伏特之间。
请注意，这些只是一般的参考值，具体的雷电冲击试验电压标准应根据设备的类型、用途和制造商的要求来确定。
雷电冲击试验冲击电压发生器调波电阻的确定
对 冲击 电压发生器放 电等值 回路进行 了数学分析 ， 建立了关于 Ｒ ， 、 Ｒ 的非线性方程组 ， 并 采用混合遗 传算法进行 了求解 。得到 、
Ｒ 的数值计算解后 ， 在 Ｍａ ｔ ｌ ａ ｂ 环境下对雷 电冲击放 电回路进行 了仿真分析 。最终 ， 在高压试 验大厅进行 了现场试验加 以验证 。研
Ｍｅ ｔ ｈ ｏ ｄ ｔ ｏ ｄ ｅ ｔ ｅ ｒ ｍｉ ｎ ｅ ｗａ ｖ ｅ ｒ ｅ ｓ ｉ ｓ ｔ ａ ｎ ｃ ｅ ｏ ｆ ｉ ｍｐ ｕ ｌ ｓ ｅ ｖ ｏ ｌ ｔ ａ ｇ ｅ ｇ ｅ ｎｅ ｒ ａ ｔ ｏ ｒ ｆ ｏ ｒ ｌ ｉ ｇ ｈ ｔ ｎ ｉ ｎ ｇ ｉ ｍｐ ｕ ｌ ｓ ｅ ｔ ｅ ｓ ｔ
第３ ｌ 卷 第 ３期
２ ０１ ４年 ３月
机
电
工
程
Ｖｏ Ｉ ． ３ｌ Ｎｏ． ３ Ｍａ ｒ ．２０１ ４
Ｊ ｏ ｕ ｎａ ｒ ｌ ｏ ｆ Ｍｅ ｃ ｈ ａ ｎ ｉ ｃ ａ ｌ ＆ Ｅ ｌ ｅ ｃ ｔ ｒ ｉ ｃ ｌ ａ Ｅｎ ｇ ｉ ｎ ｅ ｅ ｉｎ ｒ ｇ
Ｄ Ｏ Ｉ ： １ ０ ． ３ ９ ６ ９ ／ ｊ ． ｉ ｓ ｓ ｎ ． １ ０ ０ １ — ４ ５ ５ １ ． ２ ０ １ ４ ． ０ ３ ． ０ ２ ６
Ａｂ ｓ ｔ ｒ ａ ｃ ｔ ： Ｉ ｎ ｔ ｈ ｅ ｌ ｉ ｇ ｈ ｔ ｎ ｉ ｎ ｇ ｉ ｍｐ ｕ ｌ ｓ ｅ ｔ ｅ ｓ ｔ ，ｔ ｈ ｅ ｗ ａ ｖ ｅ ｒ ｅ ｓ ｉ ｓ ｔ ａ ｎ ｃ ｅ （ ｆ ｒ ｏ ｎ ｔ ｒ ｅ ｓ ｉ ｓ ｔ ａ ｎ ｃ ｅ ｄ ｅ ｎ ｏ ｔ ｅ ｄ ｂ ｙ ， ａ ｎ ｄ ｔ ｉ ｍ ｅ ｔ ｏ ｈ ａ ｌ ｆ － ｖ ａ ｌ ｕ ｅ ｒ ｅ ｓ ｉ ｓ ｔ ａ ｎ ｃ ｅ ｄ ｅ ｎ ｏ ｔ ｅ ｄ ｂ ｙ
雷电冲击过电压的理论与试验
雷电冲击过电压的理论与试验齐广振20071626一、引言 写高电压技术的学习体会雷电冲击耐压是用截波作试验，耐压试验又称“工频耐压试验”，是用50HZ 正弦波作试验，两者试验波形不同。
雷电冲击耐压试验的截波前沿很陡，虽然有效值不一定非常高，但是波形的峰值很高，所以是一个由多次谐波组成的尖峰冲击波，它模仿了雷电波进入后对于绝缘的冲击；工频耐压试验就是比较高的正弦波，它仿效了操作时回路发生的过电压状态。
目前，真空断路器使用得最多的是10KV 和6KV ，个别也有66KV 和35KV 的，在这些电压等级的系统中，雷电冲击波对于电器设备的危害远远大于工频操作过电压，所以就有工频耐压通过了，但是雷电冲击过不了的。
当电压上升至500KV 及以上，操作过电压对于设备的危害将大于雷电冲击，到那时，是雷电冲击好过，而工频耐压不好过了。
二、雷电冲击过电压理论 波形组成及其传播理论用频率响应法和低电压短路阻抗法对高低压绕组测试表明，绕组不存在明显变形。
1.波形组成根据冲击电压雷电波定义，当t t t ,雷电波电压大小为最大幅值时的0.5倍。
雷电过电压波形时间1.2us±30%，半峰值时间50us±20%，频带范围几Hz至MHz为了确定变压器绕组绝缘是否损坏以及可能损坏的程度，进行了局部放电试验。
测试中对高低压绕组同时进行监测。
首先测试高压C相、低压c相，在低压bc加压。
试验时发现在L3倍额定电压下，高低压局部视在放电量都很大，高压约为5000pC，低压侧约为4000pC。
由于放电波形不稳定，很难比对高低压绕组放电量变化情况。
测试高压A相、低压a相，在低压ca加压，施加电压约80%额定电压时，高低压绕组放电量突然增大，放电量达数万pC。
于是降低施加电压，通过比对高低压绕组放电情况，认为很可能低压存在严重放电。
随着时间的延长，放电趋于稳定，但高数值放电仍然时常出现。
测试高压B相、低压b相时，高低压绕组均没有出现大的放电量，放电量为18OpC。
不均匀电场的击穿和雷电冲击电压下的空气击穿ppt课件
消除方法：改进电极形状，减小电极曲率；如电极采用
大尺寸球面， 超高压线路采用扩径导线等。
有利方面：
降低输电线上的雷电或操作冲击波的幅值和波前陡度。 电晕放电还在除尘器、静电喷涂装置、臭氧发生器等工 业设施中得到广泛应用。
某些场合可改善电场分布。
tf－出现有效电子后，引起碰撞游离，形成电子崩，发展到 流注和主放电，最后完成气隙击穿需要的时间，称为放电 形成时延。
短气隙中（1cm以下），特别是电场均匀时， tf<<ts， 放电时延主要取决于ts。为减小ts： 可提高外施电场使气隙中出现有效电子的概率增加 可采用人工光源照射，使阴极释放出更多的电子 较长气隙时，放电时延主要决定于 tf，且电场越不均匀， tf越大。
放电特点：
1、电晕放电 2、极性效应
一、电晕放电
1、定义：电场极不均匀时，在大曲率电极附近空间局部 场强首先达到引起强烈游离的数值，使其附近很薄一层空 气中形成自持放电，产生薄薄的淡紫色发光层。该放电仅 局限在大曲率电极周围很小范围内，而整个气隙尚未击穿， 这种现象即为电晕放电。
刚开始出现电晕时的电压称为电晕起始电压或起晕电压
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2、特点：电晕放电是极不均匀电场特有的自持放电形式， 电晕起始电压低于击穿电压，电场越不均匀其差值越大。 电晕放电的起始电压一般用经验 公式来推算，流传最广的是皮克 公式，电晕起始场强近似为：
危害：
电晕放电引起光、声、热等效应使空气发生化学反应，不 但消耗能量，还产生臭氧和氧化氮等有害气体，腐蚀金具 和有机绝缘物。坏天气要比好天气时的电晕损耗大得多。 电晕放电中，由于电子崩和流注不断消失、出现造成的放 电脉冲会产生高频电磁波，对无线电和广播产生干扰。 电晕放电还会产生可闻噪声。 议侵权的话可以联系删除，可编辑
雷电冲击电压
雷电冲击电压
雷电冲击电压是由云层中的积聚性静电所产生，主要由大范围的高能量电离对象构成，其电流从落雷穿过的空气中传送，然后反射回大气中。
它的电压可高达数千万伏特，能量更高，可达到数百万度。
当它们穿过大气中的任何物质时，都会受到其中的电磁场的影响。
雷电冲击电压是由云层中积聚性静电所产生，电流从落雷穿过的空气中传送，然后反射回大气中。
它的电压可高达数千万伏特，能量更高，可达到数百万度。
当它们落到地面时，会产生大范围的能量放射，这些能量放射会摄入地表物质，而这在一定程度上会使地表物质受到破坏，例如，大量植物受到烧毁。
雷电冲击电压可以被用来发电，并且传送给用户。
当它们通过大气中的物质时，可以被电磁感应器发现，从而可以进行控制，防止暴雷所造成的灾害。
当它们通过大气中的物质，会受到静电场的影响，从而有可能产生大量的能量。
此外，雷电冲击电压还能用于电力系统中的可靠性分析和诊断，以确定系统中的缺陷及其对其他系统的影响。
电力公司通过测量雷电冲击电压和电磁感应器，可以更准确、快速地定位故障，从而可以更好地维护电网的可靠性和安全性。
因此，雷电冲击电压是一种重要的物理现象，它不仅有助于提高电力系统的可靠性，而且还可以作为发电的潜在能源，为我们的社会提供新的发展机遇。
- 1 -。
雷电的产生及参数;雷电冲击击穿
雷电放电实质上是一种超长气隙的火花放电，它所 产生的雷电流高达数十、甚至数百千安，从而会引 起巨大的电磁效应、机械效应和热效应。 从电力工程的角度来看，最值得我们注意的两个方 面是：
雷电放电在电力系统中引起很高的雷电过电压， 它是造成电力系统绝缘故障和停电事故的主要原因 之一。幻灯片24
产生巨大电流，使被击物体炸毁、燃烧、使导体 熔断或通过电动力引起机械损坏。幻灯片25
雷暴日与该地区所在纬度、当地气象条件、地形 地貌有关
雷州半岛和海南岛，雷电活动强烈，平均达100～133日； 北回归线以南在80日以上（但台湾只有30日）；长江以 北大部在20～40日；西北多数在20日以下，但西藏高达 50～80日。京、沪、宁、汉、成都、呼约为40日；沈、 津、济、郑大约为30日；穗、昆、南宁为70～80日。
(1)在均匀和稍不均匀场中，击穿电压分散 性小。冲击系数
U 50 1 U0
(2)在极不均匀电场中，由于放电时延较长，其冲击系数
1
，击穿电压分散性也较大。
思考作业
6-3、2-10
1、伏秒特性及 伏秒特性曲线
冲击击穿特性最好用电压和时间两个参量来表示，这种在 “电压－时间”坐标平面上形成的曲线，通常称为伏秒特性 曲线，它表示对某一冲击电压波形，该气隙的冲击击穿电压 与击穿时间的关系。 它可全面反映间隙在冲击电压下的击穿特性。
2、伏秒特性曲线的测定
保持冲击电压波形不变，逐级 升高电压使气隙发生击穿，记录 击穿电压波形，读取击穿电压值 U与击穿时间t。 当电压不很高时击穿一般发生 在波尾；当电压较高时，击穿百 分比将达100％，放电时延大大 缩短，击穿一般发生在波前。 当击穿发生在波前时，U与t 均取击穿时的值；当击穿发生在 波尾时，U取波峰值，t取击穿时 间值。
标准雷电冲击电压波形的波前时间
标准雷电冲击电压波形的波前时间【引言】雷电是大自然中一种强大而神秘的自然现象，其产生的雷电冲击电压波形是研究和防护雷电的重要内容之一。
本文将深入探讨标准雷电冲击电压波形的波前时间这一关键指标，并从深度和广度的角度展开全面评估，旨在帮助读者全面、深刻和灵活地理解这一主题。
【内容】1. 标准雷电冲击电压波形简介标准雷电冲击电压波形是研究和模拟雷电冲击过程中常用的一种电压波形。
它描述了雷电在时间上的变化规律，包括波前时间、过渡时间和波峰值等关键参数。
其中，波前时间是指雷电冲击电压从零增加到其峰值的时间。
2. 波前时间的意义与作用波前时间是评估雷电冲击电压的重要指标之一，它反映了雷电冲击过程中瞬时电压变化的快慢程度。
较短的波前时间意味着雷电冲击的速度较快，相应的电压变化也更加剧烈。
而较长的波前时间则表明雷电冲击的速度较慢，电压变化较为缓和。
波前时间的长短直接影响着系统设备对雷电冲击的响应和防护措施的选择。
3. 标准雷电冲击电压波形与波前时间标准雷电冲击电压波形的形状和波前时间密切相关。
根据国际电工委员会（IEC）发布的相关标准，不同等级和类型的雷电冲击电压波形具有不同的波前时间。
波前时间的具体取值与雷电冲击的强度、距离以及有关设备的特性等因素有关。
4. 评估标准雷电冲击电压波形的波前时间为了全面评估标准雷电冲击电压波形的波前时间，需要考虑以下方面：a) 波前时间与系统设备的适应性：根据不同设备的特性，选择合适的波前时间范围，确保系统设备能够在雷电冲击下正常工作。
b) 波前时间与防护措施的选择：在设计防雷系统时，根据波前时间的要求选择合适的防护设备和措施，以保护系统设备免受雷电冲击的损害。
c) 波前时间与波峰值的关系：波前时间通常与波峰值呈正相关，但并非绝对。
在评估标准雷电冲击电压波形的波前时间时，需要综合考虑波峰值和波前时间的关系，以得出最佳的防护方案。
5. 我对标准雷电冲击电压波形的波前时间的观点和理解作为一个写手，我对标准雷电冲击电压波形的波前时间有着自己的观点和理解。
20课时 雷电冲击电压
第20课时学习任务：雷电冲击电压任务目标：1 了解雷电冲击电压标准波形2了解雷电放电时延3了解雷电雷电冲击50%击穿电压4了解雷电伏秒特性任务重点：雷电伏秒特性任务难点：操作冲击电压下空气间隙的击穿电压任务实施：一相关知识学习（一）雷电冲击电压标准波形雷电冲击电压标准波形如图2-48所示（视在）波前时间T1：1.2us，偏差±30% （视在）半峰值时间T2：50us，偏差±20%（二）放电时延如图所示，当时间经过 t 0，电压升高到持续作用电压下的击穿电压U 0时，间隙并不立刻击穿，而需经过t d 后，才能完成击穿。
统计时延t s ：从t 0开始，到间隙中出现一个有效电子所需的时间称为统计时延。
放电形成时延t f ：从出现有效电子引起强烈的电离过程，到间隙完全击穿需要的时间，称为放电形成时延。
全部放电时间t d由三部分组成：放电时延t1：（1）短间隙中，放电形成时延小，统计时延成为主要因素。
（2）长间隙中，放电时延主要决定于放电形成时延。
（三）雷电冲击50%击穿电压多次施加电压时，其中半数导致击穿的电压，称为50%冲击击穿电压（U50），以此来反映间隙的耐受冲击电压的特性。
冲击系数：50%冲击击穿电压和持续作用电压下击穿电压之比（均取峰值）称为冲击系数。
1、均匀电场和稍不均匀电场中的击穿电压（1）击穿电压分散性小；（2）50%击穿电压和静态击穿电压（即持续作用电压下的击穿电压）相差很小，冲击系数近似等于1；（3）放电时延中，统计时延成主要因素；（4）击穿通常发生在波头峰值附近。
2、极不均匀电场中的击穿电压（1）击穿电压分散性大；（2）由于放电时延较长，通常冲击系数大于1；（3）击穿通常发生在波尾。
（四）伏秒特性1 制订伏秒特性的必要性由于雷电冲击电压持续时间短，放电时延不能忽略不计，所以仅取上述50%冲击击穿电压不能完全说明间隙的冲击击穿特性。
例如两个间隙并联，在不同峰值的冲击电压作用下，就不一定是50%冲击击穿电压低的那个间隙击穿了。
雷电压3
• 结论3： 击穿电压幅值和放电时间的分散性比雷电冲击电 压下大的多。 • 因此：不仅冲击电压击穿特性与稳态不同，雷电冲击电压 与操作冲击电压也不同
1.4 大气条件 对气隙击穿特性的影响
大气条件对气隙击穿特性的影响因素
• 影响因素包括：压力、温度、湿度、海拔 – 影响气隙放电环境，如空气密度、电子自由行程、碰撞电离概率、 附着过程等。 – 有的因素相互关联。 – 独立因素可归纳为：密度、湿度
空气在雷电冲击电压下的击穿（5）
• 由于放电时间有分散性，伏秒特性应是以上下包络线为界 的带状区域。
– 为方便，工程上常采用平均伏秒特性或50%伏秒特性曲线 保护间隙的伏秒特性曲线应位于被保护元件伏秒特性曲线的下方。
•
伏秒特性在绝缘配合中具有重要作用。
–
空气在操作冲击电压下的击穿（1）
• 操作冲击电压：由电力系统操作或事故，因系统状态突然变化引起的 持续时间长、幅值高于系统相电压几倍的冲击电压
– 在真空断路器中得到应用：绝缘性能好，灭弧能力强
– 其它电气设备中很少应用：真空无法长久保持。
削弱或抑制电离过程-措施对比
• 几种措施的性能对比：
– 曲线1和7，曲线2和6，说明高 气压能提高电气强度 – 曲线1和2，曲线6和7，说明强 电负性气体电气强度高 – 曲线3说明，短气隙真空效果 最好，长气隙效果提升不明显 • 措施1（高气压）和措施2（强电 负性气体）同时使用，那就能获 得更好的效果 – 如：采用高气压的同时，再采 用SF6气体来代替空气
对击穿电压的补偿（2）
• 对湿度的校正
– 水汽分子为电负性气体，可以抑制放电过程。 – 湿度越大，击穿电压也越高 – 对均匀和稍不均匀电场，湿度影响可忽略。
雷电冲击试验
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备遭受大气过电压 （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《高压输变电设备的绝缘配合-高电压试验技 术》规定了三种标准冲击波形
（1-1）
（1-2）
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
根据（1-4）式 得：
t1= 0.357τ1
-t2/τ1=-2.3026
t2= 2.3026 τ1
已知 Tf=1.67（t2-t1） 即得： Tf= （2.30ຫໍສະໝຸດ 6 τ1- 0.357τ1）*1.67
（4）
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%；
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
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。
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第20课时
学习任务：雷电冲击电压
任务目标：1 了解雷电冲击电压标准波形
2了解雷电放电时延
3了解雷电雷电冲击50%击穿电压
4了解雷电伏秒特性
任务重点：雷电伏秒特性
任务难点：操作冲击电压下空气间隙的击穿电压任务实施：
一相关知识学习
（一）雷电冲击电压标准波形
雷电冲击电压标准波形如图2-48所示
（视在）波前时间T1：1.2us，偏差±30% （视在）半峰值时间T2：50us，偏差±20%
（二）放电时延
如图所示，当时间经过 t 0，电压升高到持续作用电压下的击穿电压U 0时，间隙并不立刻击穿，而需经过t d 后，才能完成击穿。
统计时延t s ：从t 0开始，到
间隙中出现一个有效电子所需
的时间称为统计时延。
放电形成时延t f ：从出现有
效电子引起强烈的电离过程，
到间隙完全击穿需要的时间，
称为放电形成时延。
全部放电时间t d由三部分组成：
放电时延t1：
（1）短间隙中，放电形成时延小，统计时延成为主要因素。
（2）长间隙中，放电时延主要决定于放电形成时延。
（三）雷电冲击50%击穿电压
多次施加电压时，其中半数导致击穿的电压，称为50%冲击击穿电压（U50），以此来反映间隙的耐受冲击电压的特性。
冲击系数：50%冲击击穿电压和持续作用电压下击穿电压之比（均取峰值）称为冲击系数。
1、均匀电场和稍不均匀电场中的击穿电压
（1）击穿电压分散性小；
（2）50%击穿电压和静态击穿电压（即持续作用电压下的击穿电压）相差很小，冲击系数近似等于1；
（3）放电时延中，统计时延成主要因素；
（4）击穿通常发生在波头峰值附近。
2、极不均匀电场中的击穿电压
（1）击穿电压分散性大；
（2）由于放电时延较长，通常冲击系数大于1；
（3）击穿通常发生在波尾。
（四）伏秒特性
1 制订伏秒特性的必要性
由于雷电冲击电压持续时间短，放电时延不能忽略不计，所以仅取上述50%冲击击穿电压不能完全说明间隙的冲击击穿特性。
例如两个间隙并联，在不同峰值的冲击电压作用下，就不一定是50%冲击击穿电压低的那个间隙击穿了。
现以斜角波电压为例来说明考虑放电时延的必要性。
2 伏秒特性的制订方法
伏秒特性：用间隙上出现的电压最大值和放电时间的关系表征间隙在冲击电压下的击穿特性，称为伏秒特性。
伏秒特性的求取方法：
（1）保持标准波形不变，逐级升高电压；
（2）电压较低时，击穿发生在波尾，以冲击电压峰值作为纵坐标，而以放电时间作为横坐标；
（3）电压较高时，放电延时很小，击穿发生在波头，以放电时间作为横坐标，以击穿时的电压作为纵坐标。
（4）如每级电压下只有一个放电时间，则可绘得伏-秒特性如图所示。
（5）由于放电时间具有分散性，所以每级电压下可得一系列放电时间，如图a、b所示，所以实际上伏秒特性是以上下包线为界的一个带状区域，如图2-54c所示。
3 伏秒特性的用途
间隙伏秒特性的形状决定于电极间的电场分布：（1）极不均匀电场伏秒特性随时间减少而明显上翘；（2）均匀及稍不均匀电场伏秒特性比较平坦。
伏秒特性对于比较不同设备绝缘的冲击击穿特性具有重要意义，例如：
（1）如图所示，则在任一电压作用下，S2都将先于S1而击穿
（2）如图所示，伏秒特性相交
伏秒特性的实际意义
A
B
（1）
A
B
（2）
A
B
C
（3）
操作冲击电压下空气间隙的击穿电压
操作过电压：由于电力系统中存在电感和电容，所以在进行操作或发生事故时会引起振荡过程，造成很高的电压，称为操作过电压。
操作过电压的类型：
（1）频率：约几十赫到几千赫；
（2）峰值：最高可达3-4倍最大相电压。
标准操作冲击电压波形：250/2500us冲击电压。