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＝１.６７Ｔ
t t－－视在半峰值时间
波形有振荡时，取平均曲线。
规定：波形参数为t f＝１.２μｓ±３０％
t t＝５０μｓ±２０％峰值允差±３％
图1雷电冲击过电压全波波形
(2) 截波:
截断时间ＴＣ：ＧＨ段
截波峰值1.0处：截断前的电压峰值
截断时刻电压：截断时实际电压
截波电压骤降视在陡度：ＣＤ线斜率
电压过零系数
规定：ＴＣ＝２～５μｓ
电压过零系数０.３（０.２５～０.３５范围内）
图2 雷电冲击过电压截波波形
对某一定的非持续作用的电压波形，气隙的耐压性能需用外加电压的峰值和击穿时间共同表示，这就是该气隙在该电压波形下的伏秒特性．
在峰值较低但延续时间较长的冲击电压作用下气隙可能击穿，而在峰值较高但延续时间较短的冲击电压作用下气隙可能不击穿。
伏秒特性：在电压波形一定的情况下，气隙击穿时的外加电压峰值与击穿时间的关系：
Ｕｂ ＝ｆ（tb ）
其作法为 保持一定的波形而逐级升高电压，以示波图来求取。电压低击穿发生在峰值过后时，峰值作纵坐标；击穿发生在波峰时，即为伏秒特性的点；击穿发生在尚未到峰值时，击穿时电压值作纵坐标。伏秒特性有分散性，为一组曲线，代表不同击穿几率（同一气隙在同一电压作用下，每次击穿时间不完全一样）。 Ψ＝０下包络线，其左方完全不击穿； Ψ＝１上包络线，其右方完全击穿 ；一般取Ψ＝０.５（５０％曲线）为平均伏秒特性 。
在一定波形的冲击电压作用下，外加电压的幅值变化，导致间隙击穿概率为５０％时的电压称为Ｕ50％（不考虑电压作用时间）．Ｕ50％ 接近伏秒特性带的最下边缘，可用Ｕ50％ 代替最小冲击放电电压；Ｕ50％ 放电时间较长，已接近静态放电临界电压值Ｕ0。
波的传播
雷击输电线路时，将有大量的电荷沿雷电通道倾注到雷击点，并向线路两侧迅速流动，即电磁波的传播过程称之为行波的传播．在此过程中会产生瞬间的高幅值的过电压。无损耗单导线线路中的波过程的基本规律及其含义是导线上任何一点的电压或电流，等于通过该点的前行波与反行波之和，前行波电压与电流之比为十Z ，反行波电压与电流之比为一Z
雷电波沿架空线传播的速度与光速（3×108m/s ）相同，而在电缆中传播的速度约为上值的1/2～1/3。
输电线路的长度总是有限的，当雷电波传到其末端时，线路的电感、电容的参数会发生变化。我们将参数发生变化的点称为节点．波在节点的运动规律将发生变化，即产生了折射和反射现象。行波的折射和反射规律：电压折射系数α和反射系数β,其大小由与节点相连的导线波阻抗ZI 和Z2决定。
当z2＝2I 时，α＝1，β＝0，这表明电压折射波等于入射波，而电压反射波为零．即不发生任何折、反射现象，实际上这是均匀导线的情况。
当Z2>Z1时α>1,β>0，电压为正反射，折射电压高于入射电压；当Z2 三．雷电冲击过电压试验 d 1 d x v t ==传播速度 冲击电压是一种非周期性快速变化的脉冲电压。因此测量冲击电压的仪表和测量系统必须具有良好的瞬变响应特性。冲击电压的测量包括峰值测量和波形记录两个方面，目前最常用的测量冲击高电压的装置有：分压器一示波器；分压器一峰值电压表；测量球隙。 冲击分压器一示波器测量系统是测量冲击高电压的主要装置。它不仅能测出冲击电压的峰值，还能显示及记录其波形。整个测量系统包括：从试品到分压器高压端的高压引线、分压器、把分压器与示波器连接起来的同轴电缆和示波器。 试验电路 按试验设备，试品及测量装置的实际布置，可分为下述三个基本电路(参见图3)： a.主电路：包括冲击电压发生器，附加调波元件及试品； b.测量电路； c.截断波电路(产生截波用)。 图3典型的冲击试验电路图 C g—发生器电容；C L—负荷电容；C t—试品等值电容；L t—试品等值电感； R si—串联电阻(波前电阻)；R se—外部串联电阻(或波前电阻)； R p—并联电阻(波尾电阻)；Z c—截断电路中的附加阻抗；Z1—分压器高压臂阻抗； Z2—分压器低压臂阻抗 示波器记录 按GB 1094.3—85中的规定应记录： a.外施电压波形； b.至少一个瞬变现象的波形。 即至少需要两个独立的记录通道。 必须记录外施电压的波形，至于记录其它瞬变现象，可根据所采用的故障探测方法来选择。 为了便于对试验结果进行分析及使全试验电压下和降低电压的波形图便于比较，最好利用示波器上合适的衰减器，使相对应的波形图均具有相同的幅值。 电压波形记录 a.波形测定 在调节试验电路参数时，需要详细的记录电压波形；全波波形需记录：波前部分，一般示波器扫描时间可选择为10μs 之内(中性点试验时可以更长一些)；波尾部分，应能计算出半值时间，有时还需记录出第一个反峰值。截波波形需记录：从零至第一个反峰值出现后的整个波形，示波器扫描可选择在10μs 左右。 b.试验波形记录 主要是为了记录波形的峰值，并且尽可能记录较长时间的波形变化情况，通常示波器扫描时间可选择为： 对于全波，不小于50μs ； 对于截波，10～25μs 。 在正常试验中，一般采用一个时间来记录波形是足够的，但试验出现疑问时，为了便于判断，则可能需要几种不同扫描时间的记录。 分析波形，做出伏秒特性曲线 四．预防措施 雷闪雷鸣是一种自然现象，雷电的电压很高，瞬时电流强度很大，因此，一次雷电的放电时间虽然只有0．01S 左右，但其释放出的能量却大得惊人。雷电放电时，可使电气设备 绝缘击穿，建筑物造成破坏，家用电器击毁，人体及牲畜死亡或受伤等。 雷电入射波到达线路末端结点处会发生全反射，线路的开路末端电压将增大至雷电行波 电压的2倍，严重威胁线路的绝缘安全，必须 设置避雷器等防雷保护措施。 避雷针保护作用的原理 能使雷云电场发生突变，使雷电先导的发 展沿着避雷针的方向发展，直击于其上，雷电 流通过避雷针及接地装置泄入大地而防止避雷 针周围的设备受到雷击。 保护范围 避雷针是防止直击雷的有效措施。一定高度的 避雷针（线）下面，有一个安全区域，此区域 内的物体基本上不受雷击。我们把这个安全区 域叫做避雷针的保护范围。如图所示。 2h h x ≥ P h h r x x )(-= 2h h x < P h h r x x )25.1(-= h:避雷针高度，m x h ：被保护物高度，m P ：高度影响系数 1P m ,30=≤h h 5.5 P m,120m 30=≤ 防雷装置 防雷装置由接闪器、引下线和接地体三部分组成，其作用是防止直接雷击或将雷电流引入大地，以保证人身及建（构）筑物安全。 避雷器是防止雷电过电压侵袭配电和其他电气设备的保护装置。避雷器安装在被保护设备的引入端，其上端接在架空输电线路上，下端接地。其中阀型避雷器是保护变、配电装置常用的一种避雷装置；管型避雷器一般是用于线路上；保护间隙是最简单最经济的防雷装置，俗称简单避雷器，一般安装在线路的进户处，用来保护电度表等设备。 五．结论 通过本次设计细致了解了雷电的形成，放电的过程，冲击电压波形组成及其传播原理等知识。系统地理顺了雷电击穿过电压的理论基础。通过设计雷电冲击过电压试验及其特性曲线的分析，可以充分认识到雷电击穿的危害，所以对设备进行保护是一个必不可少的环节。 做好设备绝缘和避雷保护不仅对电气设备而且对人们的日常生活都具有非常重要的意义。所以学好高电压技术是十分重要的。 参考文献 清华大学电气工程系列教材 高电压试验技术(第3版) 张仁豫、陈昌渔、王昌长 清华大学出版社 (2009-09出版) 赵智大，高电压技术，电力出版社，2007 张纬钹，何金良等，过电压防护与绝缘配合，2002 500kV 绝缘子串的人工雾淞覆冰和放电试验 盐雾下瓷绝缘子放电试验研究 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% 浅谈干式变压器雷电冲击试验故障判断及要点黄永昶 发表时间：2018-03-13T10:41:23.687Z 来源：《电力设备》2017年第30期作者：黄永昶 [导读] 摘要：本文中介绍的产品质量问题是在试验过程中发现的，由于表现出来的现象比较典型，因此总结出来供读者参考。 （顺特电气设备有限公司广东顺德 528300） 摘要：本文中介绍的产品质量问题是在试验过程中发现的，由于表现出来的现象比较典型，因此总结出来供读者参考。 关键词：干式变压器；雷电冲击；产品试验；故障分析 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，也影响到厂矿企业的经济效益和居民生活，为此在变压器制造过程中一定要严把产品的质量关。本文用变压器线圈内的电压暂态振荡的原理分析了干式变压器雷电冲击试验中所出现的一些异常问题，指出了变压器线圈内的电压暂态振荡过程是危害变压器绝缘的重要因素。 1.基本情况 对SC—1000/10联接组别为DYNn的千式变压器进行了雷电冲击试验，推荐的试验接线图如图1所示。 在C端进波、A端接地的试验中，比较50%试验电压和100%试验电压的电流示份映形可看到，在10μs左右100%试验电压的电流示伤波形出现严重的尖峰振荡，电压波形也有微小变化，而且在试验过程中观察到B相线圈有火花出现。 为了进一步研究B相线圈的缺陷，拆除了A、B、C三相绕组之间的连接线，单独对B相线圈进行雷电全波试验。对B线圈头部进彼、B 线圈尾部接地和B线圈尾部进波、B线圈头部接地等接线方式进行了试验，电流示伤波形中没有出现异常情况。在进行B相线圈的雷电冲击试验中，B相线圈没有发现缺陷，而在进行C相线圈试验时，与A相线圈串联的B相线圈发现缺陷。 二、故障诊断分析 分析单独一个线圈进波和两个线圈串联进波的波过程。为了简化计算，不考虑变压器的损耗和线圈之间的互感，同时假定线圈的电感、纵向电容和对地电容都是均匀分布参数。 设L0、K0、C0分别表示线圈单位长度的电感、纵向电容和对地电容，L是线圈的长度，如图3： 如果简单地从电位梯度的角度考虑问题，从式(4)可知，随着 L的增大，首端的电位梯度是下降的，单个线圈首端的电位梯度高于或起码等于两个线圈串联起来的首端的电位梯度。所以，简单地从电位梯度的角度分析问题解析不了试验中所出现的现象。 上面所分析的起始电压分布，线圈首端的电位梯度虽高，但其作用时间短，一般不会危及线圈的绝缘。而随之而来的线圈内的波振荡过程，才是危及变压器绝缘的主要原因。为了分析线圈上的电压振荡，先求出电压沿线圈的稳态电压分布。电压沿线圈的稳态分布由线圈的电阻决定，它是一条斜直线，如图4中的曲线2所示。 从上面的分析可看出：两个线圈串联时，两个线圈连接点附近的起始电压分布和稳态电压分布的差值比单个线圈时起始电压分布和稳态电压分布的差值要大得多，由此引起振荡强烈得多。如果变压器的绝缘强度较弱，则首先在这里出现缺陷。这种分析得出的结论与试验中出现的现象是一致的。 三、结论 在变压器雷电冲击试验中，电压梯度的大小是影响变压器绝缘的一个因素。但危害变压器绝缘的主要因素，是由于变压器绕组的起蛤电压分布和稳态电压分布不一致而引起的电压振荡过程。在三角形连接绕组的变压器雷电冲击试验中，如果试验接线方式为只有一个非被试相端子接地，则两个线圈串联的电压振荡过程有可能比单个线圈的电压波振荡过程更为严重，对变压器的绝缘考核也更为严重。 参考文献： [1]不同接线方式下直流电缆雷电冲击试验研究[J].乐彦杰，宣耀伟，俞恩科，郑新龙，陈国东，沈耀军.高电压技术.2015(08) [2]传递函数在变压器雷电冲击试验中的应用[J].刘杰.变压器.2015(04) [3]变压器雷电冲击试验的调波理论与计算[J].蒋将，汪春祥，郑军，张迪，周海京.变压器.2015(06) [4]变压器雷电冲击试验空间磁场对智能组件影响的计算分析[J].赵军，陈维江，高飞，张建功.中国电机工程学报.2016(14) 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＝１.６７Ｔ t t－－视在半峰值时间 避雷冲击电压试验 冲击电压试验的目的与波形 为了试验避雷器在大气过电压作用下的保护特性并优化产品这一特性，在工厂里就要做避雷器的冲击放电试验。因为大气过电压的持续时间很短，都是以微秒计的，所以我们把试验站或实验室里产生的模仿大气过电过电压叫做冲击电流。产生这种电压的装置叫“冲击电压发生器”。用这种电压测试避雷器就是做避雷器的冲击放点试验。通过试验，求出避雷器在不同时间的放电电压值。这些放电电压值和时间的关系，即是伏秒特性，都应符合防雷技术条件的规定。冲击电压发生器还可以做各种用电器和电器元件的傅淼特性试验。大型的冲击电压发生器还可以模仿大气雷击放电，它和冲击电流发生器一样在实际生产和科学研究中是很有用的。它往往是更具需要而单件设计生产的，所以我们对它的主要部件详加介绍。 由于目前冲击试验方法还比较复杂，故在技术条件中规定这类试验只在产品的形式试验和抽查试验同时进行。 所谓波形就是指避雷器两端冲击电压值随时间的变化曲线。国家标准规定了我国采用标准冲击试验电压波形，称为全波或1.2/50μs 冲击波。 根据国外对雷电参数的实测，雷电压波前小于1~1.5μs的，出现机会少，一般均大于这个数值，冲偏严考虑，一般规定1~1.5μs。雷电压的波长50μs则代表实际测中出现机会较多的波长。由于规定 了一定的波前、波长的时间就使就使得各地的试验波形比较一致。我国生产的各种高压电气设备绝缘的冲击强度就是用这种波形来试验的。避雷器本来应该用标准波来做冲击试验，但由于一些具体条件限制，目前我国阀型防雷器技术条件里规定可以用斜角波来代替做冲击试验。 工厂里用这种波形做冲击试验的原因是调整波形容易，测定不同时间的放电电压值比较准确，并且与编制波形之间的相差在技术允许范围内。 雷电冲击电压波形 欧阳光明（2021.03.07） (1)1.2/50us冲击电压：雷击时户内走在线产生的感应过电压模拟波形，用于设备过电压耐受水平测试，主要测试范围：通信设备的电源端和建筑物内走线的信号线测试。 (2)1.2/50us(8/20us)混合波：浪涌发生器输出的一种具有特定开路/短路特性的波形。发生器输出开路时，输出波形是 1.2/50us的开路电压波；发生器输出短路时，输出波形是8/20us的短路电流波。具有这种特性的浪涌发生器主要用于设备端过电压耐受水平测试，主要测试范围：通信设备的电源端和建筑物内走线的信号线测试。(3)10/700us冲击电压：雷击时户外走在线产生的感应雷过电压的模拟波形。用于设备过电压耐受水平测试时用的波形，主要测试范围：建筑物外走线的信号线测试。 (4)8/20us冲击电流：雷击时线缆上产生的感应过电流模拟波形，设备的雷击过电流耐受水平测试用标准波形，主要用于通信设备的电源口、信号口、天线口。 冲击波形表示（expression of impulse waveform）：冲击波用两数值的组合T1/T2来表示，T1表示波头时间（从10%峰值上升到90%峰值的时间），T2表示半峰值时间（从波头始点到波尾降至50%峰值的时间），时间单位均为us，记作T1/T2，符号“/”无数学意义。其中如：1.2/50us冲击电压，其波头时间为1.2us，半峰值时间为50us；8/20us冲击电流，其波头时间为8us，半峰值时间为 20us；10/350us最大冲击电流，其波头时间为10us，半峰值时间为350us。 冲击电流实验的模拟脉冲波形需要尽量接近自然环境中雷击时通信设备电缆上产生的感应雷过电流的波形。因此冲击电流测试一般采用国际上防雷学科给出的一些标准波形。根据国家、地区、研究机构的不同，目前各国在冲击电流测试中对脉冲波形的要求有一定差异。 在IEC标准、国标中规定的雷击测试波形主要有：8/20us、10/350us（电流波）、10/700us以及 1.2/50us（电压波）等。 一起 500kV电力变压器雷电冲击试验击穿故障分析 发表时间：2019-11-15T09:12:45.267Z 来源：《中国电业》2019年14期作者：刘枝 [导读] 电力变压器是电力系统中最重要的电气设备之一，其运行状况直接影响着供电的安全性、可靠性。 摘要：电力变压器是电力系统中最重要的电气设备之一，其运行状况直接影响着供电的安全性、可靠性。在运行过程中，变压器不仅需要承受长期工作电压，还会遇到雷电过电压、操作过电压、工频过电压等情况，其绝缘强度会不断受到考验，近年来已发生数起500kV电力变压器绝缘故障，造成了重大的损失。究其原因，一个重要的方面是制造过程遗留的微小缺陷未能在出厂前及时发现，经过长时间运行后引起变压器内部局部放电，最终导致内部绝缘破坏等严重故障的发生。本文以一起500kV电力变压器雷电冲击试验击穿故障进行详细的分析。 关键词：电力变压器；雷电冲击;试验 1试验情况 1.1设备信息 实验变压器铁心采用单相四柱三框式结构，主柱绕组从内到外依次为低压绕组、中压绕组、高压绕组；激磁绕组和调压绕组位于旁柱上，采用线性调压的方式。调压绕组采用内外两层串联的结构。 1.2试验过程 按照试验方案，雷电冲击试验前完成了绕组对地绝缘电阻测量、绕组绝缘系统电容及介质损耗因数测量、套管试验、电压比测量及联结组别检定和绕组电阻测量等试验，试验结果均符合相关标准及技术协议要求。 雷电冲击试验首先在高压绕组线端进行，分别施加1次50%电压和3次100%电压下的雷电冲击。试验过程中无异常放电现象，电压波形波头、波尾时间、电压幅值、过冲等均符合标准要求，50%电压冲击波形与100%电压冲击波形相似，电流波形无截断，试验通过。 在中压进行试验时变压器位于1分接。施加50%冲击电压和首次施加100%冲击电压试验均顺利通过；第二次施加100%冲击电压试验时出现异常放电：试验人员听到清脆异响，电压异常降低，电流波形出现大幅振荡。试验未通过，初步判断变压器内部放生了绝缘击穿。 随后再次施加冲击电压，并利用局部放电超声波自动定位系统判断击穿位置。在油箱4个面的上部和下部分别布置2个传感器，施加70%电压试验，又发生击穿，听到内部放电声，冲击电压波形出现截断。此时，布置在变压器油箱侧面下部人孔附近的超声信号传感器测得的时域信号最超前，该处为铁心旁柱所在位置，怀疑调压绕组下部出线位置附近发生绝缘击穿。 冲击试验后对该变压器油样进行采集。三比值法编码为102，判断变压器内部发生了电弧放电。CO、CO2含量也发生突变，判断故障涉及固体绝缘材料。 1.3吊罩检查 首先工作人员对故障设备外观进行了全方位检查，油箱无变形，套管无裂纹，非电量保护装置正常无动作，无渗漏油。 外观检查后厂家组织吊罩检查。拆除套管等附件后将上节油箱吊起，发现油箱底部散落有瓦楞纸和绝缘纸碎片。进一步观察到内层调压绕组下部引线下部出头与托板槽口左侧、下侧贴合紧实，绝缘被击穿，引线出头沿托板对夹件腹板放电，有明显电弧灼烧痕迹，其他位置均无放电痕迹。 将绕组拔出，对主柱和旁柱主体进行检查：各组绕组排列整齐，间隙均匀；绕组间、绕组与铁心及铁心与轭铁间的绝缘垫，完整无松动；绝缘板绑扎紧固。绕组绑扎牢固，无移动变形现象，绝缘层完整，表面无变色、脆裂或击穿等缺陷。因此判断击穿仅发生在调压绕组下部引线位置。 剥除所有调压绕组下部引线外绝缘层发现放电点为调压绕组下部2分接出头，其余分接无放电痕迹，调压绕组其他位置无放电痕迹和损伤。调压绕组和励磁绕组之间的围屏以及内部励磁绕组未受损伤。 2原因分析 故障发生后，厂方与业主单位的专家及技术人员共同分析，从设计、制造工艺控制、关键点检查等方面归纳出故障原因。 2.1设计方面 针对击穿处的绝缘，未将绕组出头处沿垫板对地的爬距考虑在内。经实际测量发现，纸板沿面爬距为120mm。而变压器制造厂家均认可的设计绝缘距离为220kV等级引线表面包10mm绝缘时油中对地距离为190mm、沿纸板爬电距离为620mm。因此该部位绝缘裕度严重不足，是造成该变压器绝缘击穿及沿绝缘表面爬电的主要原因。 2.2制造工艺控制方面 与该变压器同批次生产的同类型变压器共三台，其中一台通过了全部出厂试验。为了与发生击穿的变压器进行对比，对通过所有出厂试验的变压器进行吊罩检查。发现该变压器调压绕组下部引线的挝弯位置明显高于故障变压器，且出线与槽口两边距离相当，其调压绕组下部出头与托板间有一定的油隙，该油隙可以提高引线出头与夹件间的耐电强度，使其顺利通过绝缘试验。但纸板沿面爬距仍不满足要求。因此制造过程中工艺控制不严谨、不规范也是造成变压器发生绝缘击穿的原因之一。 2.3关键点检查方面 在产品的生产过程中，厂方质量监督人员和业主驻厂监造人员均应当对绕组绕制、器身装配、绝缘包扎等关键环节，绕组出头放置、绝缘距离等关键尺寸进行现场核对。但双方在核对各部件接口时忽视了调压内层下部出线引线对铁心夹件的距离校核，没有及时发现该部位的绝缘距离不足，是造成变压器发生绝缘击穿的又一个原因。 3结果及建议 3.1整改措施 （1）改变外层调压绕组的下部出线方式，由原来的轴向出线方式改为辐向出线方式。进而有效提高外层调压绕组的出头位置，增加了与下夹件间的纸板沿面爬距，有效提升了绝缘强度。 （2）调整内层调压绕组的出头档位，使内层调压出线位置向远离夹件的方向转动1个档位，进一步拉开调压出线与下夹件的爬电距离。（3）改进内层调压绕组的出头包扎方式，首先在出线外包裹瓦楞纸板，再通过加包纸浆成型件，伸出托板辐向尺寸约200mm，并在调压绕组出线下部的两层托板间增加1层反角环。通过以上措施进一步分割油隙，增大爬距，进而起到增强绝缘的作用。通过更改设计方案和更换 3.3匝间耐冲击电压试 ⑴试验目的 用专用的匝间冲击电压试验仪对电机绕组施加模仿操作过电压和自然雷电过电压的冲击电压，可以有效的查出绕组匝间绝缘的损伤。 ⑴试验仪器 此次设计研究的是交流异步机的耐电压试验，目前较为流行的仪器为匝间冲击电压试验仪，其工作原理大致为：单相交流220V，50Hz通过一个调压器，供给一个升压变压器，电压升高后通过整流成为一个较高电压的直流电压，用一个由电路控制的闸流管将上述直流高电压突然加到被测试电机的线圈上，然后在用一个示波器显示该线圈的放电电压曲线，由于该曲线性状与线圈的匝数，磁路等参数有关，所以，可以通过观察他来判别被试线圈是否有匝间短路，匝数多少或者开路的故障。应该按照试验电压的大小和被测电机的容量来选择仪器的规格。 ⑵试验接线方法 ①三相绕组六个线端都引出时，可按下图a所示接法，称为相接法，它试用于无换相装置的匝间仪，需要人工的倒相。 ②三相绕组已接成Y形或△形时，则可按照下图的b，c，d，e所示的方法接线。 (a)(d) (b)(c) (c)(f) 图3-4匝间耐电压试验接线图 对于具有一种额定电压的单速度电机，若接线方式固定，冲击试验电压应从接电源端子输入绕组，若有其多种接线方式而电源进线方式不固定，冲击试验电压应分别从可能的几种电源进线方式输入绕组，例如可以从U1、V1、W1端子进线，也可从U2、V2、W2端子进线。 ⑶试验电压和时间 试验时所加高压的数值与被试电机的额定电压，中心高度及使用条件有关，所加高压取冲击电压的峰值，其计算公式为 U Z =1.4K 1 K 2 U G (3-5) 式子中U z ——冲击电压峰值V K 1 ——运行系数，见下表 https://www.360docs.net/doc/0d2095194.html, 10KV配电电力电压选配200KV雷电冲击电压发生 器_电力案例 国网招投标资格预审越来越严格了，由于市场上部分供应商低价中标，低利润的情况下选择廉价的产品供货，各种电力变压器、绝缘子抽检不合格，投入使用中很快便出现质量问题。面对这一连锁反应，又无法控制现有“低价中标”政策和评审办法，国家电网、南方电网、国电、华电等单位在招标资格预审上制定严格出厂检测标准，生产中质检车间没有强制性的检测产品和生产标准设备无法获得资质。 武汉汇卓电力为国内多家知名变压器生产商、开关成套设备厂供应专业检测设备。推荐一款适用于10KV及以下空气间隙、电抗器开关、绝缘子串、套管、电力变压器和互感器 https://www.360docs.net/doc/0d2095194.html, 等试品进行标准雷电冲击电压全波试验。HZCJ-V -200KV冲击电压发生器试验装置-技术方案。 200KV雷电冲击电压发生器一般使用条件 海拔高度：1000m；环境温度：-5℃～＋40℃；相对湿度：90％；最大日温差：25℃；使用环境：户内；无导电尘埃；无火灾及爆炸危险；不含有腐蚀金属和绝缘的气体存在；电源电压的波形为实际正弦波,波形畸变率<5% 200KV雷电冲击电压发生器遵循标准 GB/T 311.1高压输变电设备的绝缘与配合 GB/T 16927.1高电压试验技术第一部分一般试验要求 GB/T 16927.2高电压试验技术第二部分测量系统 https://www.360docs.net/doc/0d2095194.html, GB/T 16896.1 高电压冲击试验用数字记录仪 JB/T 7616 高压线路绝缘子陡波冲击耐受试验 DL/T 557高电压线路绝缘子陡波冲击试验、定义、试验方法和判据 ZBF 22001冲击电压试验实施细则 200KV雷电冲击电压发生器额定参数值 1、标称电压：200kV 2、额定级电压：100kV 3、标称能量：10kJ 4、冲击总电容：0.625微法(单台脉冲电容器2.5微法/50千伏，共4台). 5、总级数：2级 6、标准波形参数： 绝缘液体雷电冲击击穿电压测定 一、试验目的 电力系统中的高压电气设备除承受长期工作电压（交流或直流）作用外，还受到大气感应造成的过电压的作用,为保证绝缘液体的绝缘质量，需对绝缘液体进行雷电冲击电压试验。变压器由多种材料组合而成，结构形状也极为复杂。绝缘结构任一局部范围内的破坏都会使整个设备丧失绝缘性能。因此，一般只能用可以耐受多高的试验电压（单位为KV）来表示设备的整体绝缘能力。绝缘耐压试验电压可表明设备耐受的电压水平，但并不等同于该设备所实际具有的绝缘强度。 二、试验原理 雷电击中架空线路导线或户外变电站将产生雷电过电压，其波形变化范围很大，人工模拟这种暂态电压，以研究和考验绝缘液体的绝缘强度。 三、试验仪器 试验容器欧姆表测微计或螺旋计或厚度规金相显微镜脉冲发生器电阻分压器峰值电压表 四、试验步骤 1.试验容器的准备：试验容器是一个带有垂直间隙的容器，其内可容纳液体的 体积约为300mL，限定只有两极和支撑的部分可以是金属材料，容器所用的绝缘材料必须具有高介电强度、在80o C下具有良好的热稳定性、能与被测绝缘液体相容，并耐溶剂、耐常用于被测液体的清洁剂；试验容器应易拆卸易清洗彻底，其尺寸应保证闪络电压至少为250kV。 2.试验容器的清洗：试验容器的所有零件包括球电极和唱针都应用试剂级的庚 烷脱脂，用洗涤剂洗涤，用热自来水彻底冲洗，然后用蒸馏水冲洗，用无油脱水的压缩空气干燥各零件。 3.液体取样：用待测液体彻底地清洗试样容器和电极，并慢慢地将试样注入试 验容器，切勿产生气泡，在试验前让液体静置至少5min。试验时试样的温度应与实验室温度相同，通常在15o C到30o C之间。 4.电极间隙的调整：轻轻使两电极接触，用欧姆表检测是否接触良好。然后用 一个测微计或螺旋计或厚度规使其中一个电极移开达期望的间隙值，其允许偏差为±0.1mm。 5.脉冲电压的校准：用一个精确标定的电阻分压器和一个峰值电压表，根据 GB/T 311.6-2005用球隙法校正测量系统，脉冲电压的峰值电压测量误差应已知且不超过3%。 6.试验过程： 6.1逐级试验：先使用15mm间隙，50kV其实电压和步进10kV升压1来 进行试验，每个电压等级下要加一个脉冲，在相邻两脉冲之间时间间 隔只是1min，直至击穿。按照所确定的起始电压、电压步进值和电 极间隙重复试验直至获得被试液体的五个击穿值2，取其平均值作为 被试液体的雷电脉冲击穿电压。 值及参数画出判定图，按照6.1的结论选择 6.2 连续试验：根据相应的P 一个脉冲电压峰值U 3并设定脉冲发生器，准备试验，施加第一个脉冲 到电极上，如果没有击穿，则在另一个脉冲前等待一分钟，然后继续加 脉冲直至发生击穿，在判定图上对脉冲和相应的击穿描点；重复试验， 至能进行判定为止4，当超85次脉冲数后还不能裁定时，则应在更低 水平上重复试验。 五、试验数据及处理 雷电冲击电压波形 (1) 1.2/50us冲击电压：雷击时户内走在线产生的感应过电压模拟波形，用于设备过电压耐受水平测试，主要测试范围：通信设备的电源端和建筑物内走线的信号线测试。 (2) 1.2/50us(8/20us)混合波：浪涌发生器输出的一种具有特定开路/短路特性的波形。发生器输出开路时，输出波形是1.2/50us的开路电压波；发生器输出短路时，输出波形是8/20us 的短路电流波。具有这种特性的浪涌发生器主要用于设备端过电压耐受水平测试，主要测试范围：通信设备的电源端和建筑物内走线的信号线测试。 (3) 10/700us冲击电压：雷击时户外走在线产生的感应雷过电压的模拟波形。用于设备过电压耐受水平测试时用的波形，主要测试范围：建筑物外走线的信号线测试。 (4) 8/20us冲击电流：雷击时线缆上产生的感应过电流模拟波形，设备的雷击过电流耐受水平测试用标准波形，主要用于通信设备的电源口、信号口、天线口。 冲击波形表示（expression of impulse waveform）：冲击波用两数值的组合T1/T2来表示，T1表示波头时间（从10%峰值上升到90%峰值的时间），T2表示半峰值时间（从波头始点到波尾降至50%峰值的时间），时间单位均为us，记作T1/T2，符号“/”无数学意义。其中如：1.2/50us冲击电压，其波头时间为1.2us，半峰值时间为50us；8/20us冲击电流，其波头时间为8us，半峰值时间为20us；10/350us最大冲击电流，其波头时间为10us，半峰值时间为350us。 冲击电流实验的模拟脉冲波形需要尽量接近自然环境中雷击时通信设备电缆上产生的感应雷过电流的波形。因此冲击电流测试一般采用国际上防雷学科给出的一些标准波形。根据国家、地区、研究机构的不同，目前各国在冲击电流测试中对脉冲波形的要求有一定差异。在IEC标准、国标中规定的雷击测试波形主要有：8/20us、10/350us（电流波）、10/700us 以及 1.2/50us（电压波）等。 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，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，明确冲击电压实验的有关注意事项，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、试验项目 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，有两种基本形式，即直击雷过电压和感应雷过电压，他们都表现为一段作用时间很短的过电压脉冲波。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，使系统状态改变，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。 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严重的威胁，而冲击陡波对绝缘子内绝缘的威胁更大。 操作冲击波的能量来自于系统内部，其作用时间比雷电波长的多，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）1.2/50微妙标准雷电冲击全波 （2）1.2/2~5微妙标准雷电截波 过零系数0.25-0.35 （3）250/2500微妙的标准操作冲击波 Tf为20~250us90%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 （4）Tf＜15微妙的振荡雷电冲击波 （5）Tcr＞100微妙的振荡操作冲击波 图1雷电冲击电压全波波形 来源：网络转载 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。 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）。 U t 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 )()(2 1 ττt t e e A 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， 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。 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） 1.2/50微妙标准雷电冲击全波 （2） 1.2/2~5微妙标准雷电截波 过零系数 0.25-0.35 （3）250/2500微妙的标准操作冲击波 Tf为20~250us 90%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 （4）Tf＜15微妙的振荡雷电冲击波 （5） Tcr＞100微妙的振荡操作冲击波 2）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 0.25-0.35 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 3）雷电波的基本形成： 四．仪器设备： 冲击电压发生器实物图如下 1 气体的绝缘特性与介质的电气强度 1-1气体放电过程中产生带电质点最重要的方式是什么，为什么？ 1-2简要论述汤逊放电理论。 1-3为什么棒－板间隙中棒为正极性时电晕起始电压比负极性时略高？ 1-4雷电冲击电压的标准波形的波前和波长时间是如何确定的？ 1-5操作冲击放电电压的特点是什么？ 1-6影响套管沿面闪络电压的主要因素有哪些？ 1-7具有强垂直分量时的沿面放电和具有弱垂直分量时的沿面放电，哪个对于绝缘的危害比较大，为什么？ 1-8某距离4m的棒-极间隙。在夏季某日干球温度=30℃，湿球温度=25℃，气压=99.8kPa的大气条件下，问其正极性50%操作冲击击穿电压为多少kV?（空气相对密度=0.95） 1-9某母线支柱绝缘子拟用于海拔4500m的高原地区的35kV变电站，问平原地区的制造厂在标准参考大气条件下进行1min 工频耐受电压试验时，其试验电压应为多少kV？ 1-1气体放电过程中产生带电质点最重要的方式是什么，为什么？ 答: 碰撞电离是气体放电过程中产生带电质点最重要的方式。 这是因为电子体积小，其自由行程(两次碰撞间质点经过的距离)比离子大得多，所以在电场中获得的动能比离子大得多。其次．由于电子的质量远小于原子或分子，因此当电子的动能不足以使中性质点电离时，电子会遭到弹射而几乎不损失其动能；而离子因其质量与被碰撞的中性质点相近，每次碰撞都会使其速度减小，影响其动能的积累。 1-2简要论述汤逊放电理论。 答: 设外界光电离因素在阴极表面产生了一个自由电子，此电子到达阳极表面时由于过程，电子总数增至个。假设每次电离撞出一个正离子，故电极空间共有（－1）个正离子。这些正离子在电场作用下向阴极运动，并撞击阴极．按照系数的定义，此（－1）个正离子在到达阴极表面时可撞出（－1）个新电子，则( -1)个正离子撞击阴极表面时，至少能从阴极表面释放出一个有效电子，以弥补原来那个产生电子崩并进入阳极的电子，则放电达到自持放电。即汤逊理论的自持放电条件可表达为r( -1)=1或＝1。 1-3为什么棒－板间隙中棒为正极性时电晕起始电压比负极性时略高？ 答:（1）当棒具有正极性时，间隙中出现的电子向棒运动，进入强电场区，开始引起电离现象而形成电子崩。随着电压的逐渐上升，到放电达到自持、爆发电晕之前，在间隙中形成相当多的电子崩。当电子崩达到棒极后，其中的电子就进入棒极，而正离子仍留在空间，相对来说缓慢地向板极移动。于是在棒极附近，积聚起正空间电荷，从而减少了紧贴棒极附近的电场，而略为加强了外部空间的电场。这样，棒极附近的电场被削弱，难以造成流柱，这就使得自持放电也即电晕放电难以形成。 （2）当棒具有负极性时，阴极表面形成的电子立即进入强电场区，造成电子崩。当电子崩中的电子离开强电场区后，电子就不再能引起电离，而以越来越慢的速度向阳极运动。一部份电子直接消失于阳极，其余的可为氧原子所吸附形成负离子。电子崩中的正离子逐渐向棒极运动而消失于棒极，但由于其运动速度较慢，所以在棒极附近总是存在着正空间电荷。结果在棒极附近出现了比较集中的正空间电荷，而在其后则是非常分散的负空间电荷。负空间电荷由于浓度小，对外电场的影响不大，而正空间电荷将使电场畸变。棒极附近的电场得到增强，因而自持放电条件易于得到满足、易于转入流柱而形成电晕放电。 1-4雷电冲击电压的标准波形的波前和波长时间是如何确定的？ 答：图1-13表示雷电冲击电压的标准波形和确定其波前和波长时间的方法(波长指冲击波衰减至半峰值的时间)。图中O为原点，P点为波峰。国际上都用图示的方法求得名义零点。图中虚线所示，连接P点与0.3倍峰值点作虚线交横轴于点，这样波前时间、和波长都从算起。 目前国际上大多数国家对于标准雷电波的波形规定是： ， 实用文档之"雷电冲击电压波形" (1) 1.2/50us冲击电压：雷击时户内走在线产生的感应过电压模拟波形，用于设备过电压耐受水平测试，主要测试范围：通信设备的电源端和建筑物内走线的信号线测试。 (2) 1.2/50us(8/20us)混合波：浪涌发生器输出的一种具有特定开路/短路特性的波形。发生器输出开路时，输出波形是1.2/50us的开路电压波；发生器输出短路时，输出波形是8/20us的短路电流波。具有这种特性的浪涌发生器主要用于设备端过电压耐受水平测试，主要测试范围：通信设备的电源端和建筑物内走线的信号线测试。 (3) 10/700us冲击电压：雷击时户外走在线产生的感应雷过电压的模拟波形。用于设备过电压耐受水平测试时用的波形，主要测试范围：建筑物外走线的信号线测试。 (4) 8/20us冲击电流：雷击时线缆上产生的感应过电流模拟波形，设备的雷击过电流耐受水平测试用标准波形，主要用于通信设备的电源口、信号口、天线口。 冲击波形表示（expression of impulse waveform）：冲击波用两数值的组合T1/T2来表示，T1表示波头时间（从10%峰值上升到90%峰值的时间），T2表示半峰值时间（从波头始点到波尾降至50%峰值的时间），时间单位均为us，记作T1/T2，符号“/”无数学意义。其中如：1.2/50us冲击电压，其波头时间为1.2us，半峰值时间为50us；8/20us冲击电流，其波头时间为8us，半峰值时间为20us； 10/350us最大冲击电流，其波头时间为10us，半峰值时间为350us。 冲击电流实验的模拟脉冲波形需要尽量接近自然环境中雷击时通信设备电缆上产生的感应雷过电流的波形。因此冲击电流测试一般采用国际上防雷学科给出的一些标准波形。根据国家、地区、研究机构的不同，目前各国在冲击电流测试中对脉冲波形的要求有一定差异。 在IEC标准、国标中规定的雷击测试波形主要有：8/20us、10/350us（电流波）、10/700us以及 1.2/50us（电压波）等。 雷电冲击电压波形 (1) 50us冲击电压：雷击时户内走在线产生的感应过电压模拟波形，用于设备过电压耐受水平测试，主要测试范围：通信设备的电源端和建筑物内走线的信号线测试。 (2) 50us(8/20us)混合波：浪涌发生器输出的一种具有特定开路/短路特性的波形。发生器输出开路时，输出波形是50us的开路电压波；发生器输出短路时，输出波形是8/20us 的短路电流波。具有这种特性的浪涌发生器主要用于设备端过电压耐受水平测试，主要测试范围：通信设备的电源端和建筑物内走线的信号线测试。 (3) 10/700us冲击电压：雷击时户外走在线产生的感应雷过电压的模拟波形。用于设备过电压耐受水平测试时用的波形，主要测试范围：建筑物外走线的信号线测试。 (4) 8/20us冲击电流：雷击时线缆上产生的感应过电流模拟波形，设备的雷击过电流耐受水平测试用标准波形，主要用于通信设备的电源口、信号口、天线口。 冲击波形表示（expression of impulse waveform）：冲击波用两数值的组合T1/T2来表示，T1表示波头时间（从10%峰值上升到90%峰值的时间），T2表示半峰值时间（从波头始点到波尾降至50%峰值的时间），时间单位均为us，记作T1/T2，符号“/”无数学意义。其中如：50us冲击电压，其波头时间为，半峰值时间为50us；8/20us冲击电流，其波头时间为8us，半峰值时间为20us；10/350us最大冲击电流，其波头时间为10us，半峰值时间为350us。 冲击电流实验的模拟脉冲波形需要尽量接近自然环境中雷击时通信设备电缆上产生的感应雷过电流的波形。因此冲击电流测试一般采用国际上防雷学科给出的一些标准波形。根据国家、地区、研究机构的不同，目前各国在冲击电流测试中对脉冲波形的要求有一定差异。 在IEC标准、国标中规定的雷击测试波形主要有：8/20us、10/350us（电流波）、10/700us以及50us（电压波）等。 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。重新测试高压C 相、低压C相时，发现高低压绕组的放电量均已经很小，约为200PC。而重新测试高压A相、低压a 相时仍然有幅值很大的放电波形时常出现。综合分析可以认定高压A相出现的大幅值的放电波形是低压a相传递过去的，低压a相局部纵向绝缘存在严重的损坏情况。第一次测试高压C相出现的大幅值放电波形实际也是从低压a相传递过去的。只不过随着加压时间的延长，损坏的匝间毛刺变小，低压a相起始放电电压上升，使得重新测试C相时低压a相放电量大大降低(这时低压a相施加的电压只有65%匝电压)。 三、雷电冲击过电压试验写产生与测量 雷击试验的电流波形对于一个8~20ms的波形，T1 = 8ms、T2 = 20ms。通常，试验中冲击电压的范围从±2kV到±16kV，步长为±2kV，施加在电源线之间或一条电源线与被测设备(EUT)机架的地之间，即L-N、L-G和N-G。冲击的功率直接加载到EUT中的SMPS 上，因此必须保证SMPS不会被毁坏，并且在冲击电压被施加后还能正常工作。在1990年代初IEC61000-4-5标准出现以前，大多数设备制造商使用的都是JEC210/212标准。之后，IEC61000-4-5标准得到了广泛应用。 试验环境 雷电冲击试验的测试环境。使用带有外部SMPS适配器的LCD TV作为EUT。雷电冲击发生器是一个能产生特定波形的理想电压源，它有一个固定的输出阻抗，参见表1。交流电源通过隔离变压器对SMPS适配器供电，对于差模冲击试验，冲击电压施加在SMPS适配器的交流电源线之间，而对于共模冲击试验，则施加在一条交流电源线和机顶盒调谐器的输入插座上的地连接之间。在每个电压步长(2kV-16kV)和每种极性上，分别进行5次试验。 雷击电压对IC的干扰 此电路由一个带有CoolSET-F3 PWM控制器的反向转换器构成。冲击信号施加在零线和地平面之间。图中显示了可能的冲击电流通路，T1、T2和T3 。I1 是通过位于零线和地之间的Y型电容CY1的电流。通常I1 在桥式整流器前就被限制，因此PWM IC无法检测。I2 是通过EMI电容C4的电流，雷电冲击电压实验
浅谈干式变压器雷电冲击试验故障判断及要点 黄永昶
雷电冲击过电压的理论与试验1
避雷冲击电压试验
2021年雷电冲击电压波形
一起 500kV电力变压器雷电冲击试验击穿故障分析
电机型式试验之匝间耐冲击电压
10KV配电电力电压选配200KV雷电冲击电压发生器_电力案例
雷电冲击试验报告
最新雷电冲击电压波形
雷电冲击电压实验
20课时 雷电冲击电压
冲击电压试验
冲击电压实验报告
高电压技术答案
实用文档之雷电冲击电压波形
雷电冲击电压波形
雷电冲击过电压的理论与试验