雷电冲击电压发生器
高电压5-3
1. 分压器与数字记录仪（示波器）
由于可同时测定波形和峰值，所以在测量中被广泛使用。由 于数字记录仪的输入电压一般小于数百伏，所以常和分压器一起 构成冲击电压测量系统来进行测量，如图5-30所示。
图5-30 冲击电压测量系统
冲击电压分压器的分类
对雷电冲击电压的测量，都可采用； 对操作冲击电压的测量，主要采用电容分压式
• 5-9最常用的测量冲击电压的方法有哪几种 • 答： • 目前最常用的测量冲击电压的方法有：①分 压器-示波器；②测量球隙；③分压器-峰值 电压表。 • 球隙和峰值电压表只能测量电压峰值，示波 器则能记录波序，即不仅指示峰值而且能显 示电压随时间的变化过程。
小 结
交流耐压试验时，试验变压器的容量与被试品的 电容量成正比； 当需要较高试验电压时，可采用几台试验变压器 串接的形式，随着串接台数的增加，装置的利用 率减低；
冲击电压发生器的效率：
Um C0 U 0 C0 C f
主电容C0上的 最大 充电电压
2.基本回路 标准雷电冲击全波采用的是非周期性双指数波。
t t
u(t ) A(e
1
e
2
)
1
——波尾时间常数
2 ——波前时间常数
图5-23 (a) 双指数函数冲击电压波
波前， u(t ) A(1 e
x
y
F O T O’ f
Tt
t
标准操作冲击电压： 250/2500[s]
冲击高电压试验是用来检验各种高压电气设备
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。
冲击电压 发生器本体
整流充电
被试品
控制系统
冲击电压 测量系统
GDCY-2400kV-360kJ冲击电压发生器技术方案2019.01.22
GDCY-2400kV/360kJ冲击电压发生器技术方案一、使用范围：GDCY系列冲击测试系统能够产生冲击电压用于模拟雷击和开关浪涌。
级能量范围在2.5-1620千焦。
最大放电电压为100-7200千伏..产品不仅满足IEC,ANSI/IEEE等国际标准，还满足其他国家的国家标准。
基本系统可以用不同的方式容易地进行升级，以满足各种特殊的试验。
大量的附加电路和配件都可以用来优化冲击测试系统以便其测试不同的被试品。
发生器以其独特性的，模块化的以及专有的完美结构适用于运输以及在线安装。
其内部的回路电感被做得非常的小。
二、系统配置：三、适用标准：IEC60060-1/2/3 高压测试技术IEC60076-1/2/3/4/6 电力变压器IEC61083-1/2 在高压脉冲试验中测量用的仪器和软件IEC60243-1 绝缘材料电气强度IEC60099-1-4 避雷器IEC61010-1-2-3 测量，控制和实验室用电器设备的安全要求GB7449-87 电力变压器和电抗器的雷电冲击和操作冲击试验导则ZBF24001-90 冲击电压测量实施细则GB311.1-1997 高压输变电设备的绝缘配合GB/T16927.2-1997 高压试验技术（测量系统）GB/T16896.1-1997 高电压冲击试验用数字记录仪GB/T3048.13-92 电线电缆冲击电压试验方法GB4704-92 脉冲电容器及直流电容器四、冲击电压测试系统工作条件：海拔高度: ≤1000 m高压部件的极限温度: - 5℃~+45℃非冷凝条件下周围的相对湿度: ≤90% (at 20℃)使用环境: 室内抗震强度: ≤7.5 级需有可靠的接地点，接地电阻: ≤ 0.5Ω五、冲击电压测试系统2400kV/360kJ技术参数:结构型式: H额定输入电压: 0.4kV额定输入电流: 125A额定输入频率: 50/60Hz额定冲击电压: ±2400 kV (1.2/50μS)额定级充电电压: ±200kV额定充电时间(0-100%): <90s额定冲击容量: 125nF (每个电容3μF/100kV)级数: 12级容量: 1.5μF额定能量: 360kJ级能量: 30 kJ电容器寿命: 100000次全电压充放电运行时间: 在100%额定电压下, 设备可持续运行. 波形参数:标准雷电波(LI): 1.2±30%/50±20%μS 满足IEC60060-2 标准转换波(SI): 250±20%μs /2500±60%μs雷电截波(LIC): 2-6us陡波：>2500kV/us最低输出电压: <10 %Un充电电压的不稳定性: <±1.0 %同步范围: >20%同步放电失控率: <2%点火范围: 10%～100%Un效率: LI: >85% (负载)LI: >90% (空载)SI: >70% (负载)SI: >75%(空载)冲击电压系统图纸:六、主要产品技术参数:1. 冲击电压发生器结构模式: H额定冲击电压: ±2400 kV额定级充电电压: 200kV额定冲击容量: 125nF (每个电容3μF/100kV)级数: 12级容量: 1.5μF额定能量: 360kJ级容量: 30 kJ波形: LI / SI满足IEC60060-2同步范围: >20%同步放电失控率: <2%点火范围: 10%～100%Un电容器寿命: 100000次全电压充放电运行时间: 在100%额定电压下, 设备可持续运行..结构特征:1.1 GDCY-2400kV/360kJ冲击电压发生器用H型结构电容器的每级都是由四个玻璃纤维所支撑，构成一个稳定的冲击电压发生器组件结构。
最新雷电冲击电压波形
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。
(整理)冲击电压发生器说明书.
HYJD—1200KV型冲击电压发生器使用说明书用户手册上海冠春电气有限公司目录一、概述：二、使用条件：三、主要技术参数：四、设备组成：五、使用方法：六、注意事项：七、日常维护：八、成套设备的主要部件：九、随机文件及附件：HYJD—1200KV系列冲击电压发生器说明书一、概述:用途及性能：系列冲击电压发生器主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。
1200KV、2400KV和4800KV系列冲击电压发生器可产生标准雷电全波、操作波和雷电截波三种冲击电压波形，1200KV系列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，已通过鉴定，主要技术性能处于国内领先地位，达到国际同类产品的先进水平。
特点：1、成套装置配套完整，电压等级齐全。
2、冲击电压发生器回路电感小，并采取带阻滤波措施，在大电容负载下仍能产生标准冲击波，负载能力大。
3、电压利用系数高，雷电波和操作波分别不低于85%和80%。
4、调波方便，操作简单，同步性能好，动作可靠。
5、采用恒流充电自动控制技术，自动化程度高，抗干扰能力强。
6、成功开发冲击波形数字分析系统和冲击电压试验数据微机在线处理系统，大大提高了冲击电压试验技术水平和试验效率。
冲击电压发生器是产生冲击电压波的装置，用于检验电力设备耐受大气过电压和操作过电压的绝缘性能，冲击电压发生器能产生标准雷电冲击电压波形、雷电冲击电压截波，标准生操作冲击电压波形等及用户指定非标冲击电压波包括陡波。
本系列冲击电压发生器可对绝缘子串、长空气间隙、套管、互感器、变压器等试品进行冲击电压试验和其它科学研究。
HYJD系列冲击电压发生器主回路电路如下：HYJD-Ⅰ型图中：T：充电变压器D1 D2：高压硅整流器K1 K2：自动接地开关R01 R02 R03：充电保护电阻R1、R2：直流电阻分压器C P：耦合电容器R0：触发电阻C：主电容器R：充电电阻R´：充电箝位电阻R t R,t：波尾电阻R f R,f：波头电阻C´：充电兼操作波尾电阻R´f：操作波外波头电阻C1´C1´´：截波触发电容分压器C´s0：点火电容C0：串联放电球隙R0´：触发球箝位电阻G´0 ：隔离球R0：分压器阻尼电阻C0 C0´：弱阻尼电容分压器C0´´：电容分压器低压臂C3：陡化电容r1:截波均压电容器的阻尼电阻C´1截波均压电容器R2 R´2：截波触发分压电阻G0´´：截波球隙G：试品Z0：截波延时器HYJD-Ⅱ型1B：充电变压器D：高压整流硅堆R0：充电保护电阻R1.R2：直流电阻分压器C：主电容器R：充电电阻Rf：波头电阻Rt：波尾电阻r1:阻尼电阻C1.C2:电容分压器二、使用条件:2.1安装、使用处海拔高度不超过1000米2.2周围空气温度：-20℃～＋40℃，空气相对湿度不大于85％(20℃) 2.3无导电尘埃存在2.4无火灾及爆炸危险品2.5不含有腐蚀金属和绝缘的气体和蒸汽2.6无剧烈振动、碰撞和强烈颠簸2.7地平水平面不超过3度，移动式装置地面不平度±1mm/m22.8电源电压的波形为正弦波，波形畸变率小于3％，频率50Hz，电源侧应不遭受来自外部的过电压。
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)
电力变压器和电抗器的雷电冲击
电力变压器和电抗器的雷电冲击和操作冲击试验导则UDC621.314.222.6∶621.316.933∶621.317GB7449—87本导则等效采用IEC722(1982)《电力变压器和电抗器的雷电冲击试验与操作冲击试验的导则》。
本导则引用了GB311.2～311.6—83《高电压试验技术》和GB1094.3—85《电力变压器第三部分绝缘水平和绝缘试验》中的内容。
1范围本导则的目的是对电力变压器的雷电冲击和操作冲击试验的现行方法提供一个准则并作一些说明，以作为GB1094.3—85的补充。
本导则的内容通常也适用于电抗器，至于电磁式电压互感器也可以参照执行。
本导则包括试验电路、接线、波形及试验时接地、故障检测方法、试验程序、测量技术以及试验结果分析等方面。
本导则所述的一切试验技术，尽可能采用GB311.2～311.6—83中所规定的内容。
2总则本导则是以通用的冲击电压发生器对变压器和电抗器进行雷电冲击和操作冲击试验为基础而编制的。
至于另用电容器组对变压器的低压或中压绕组放电，产生操作冲击波的方法也是适用的。
但对于在电路中另加串联电感调波，对高压绕组传递一种弱衰减振荡波的方法，本导则没有涉及。
本导则不规定其它产生或模拟操作冲击波的方法，如从低压或中压绕组通入直流励磁电流然后截断，用工频电压的一个周波或某一段波形等方法。
选择变压器和电抗器的雷电冲击和操作冲击试验时的试验电路及端子接线有不同的考虑。
雷电冲击试验时，变压器和电抗器所有端子和绕组均可分别地按规定的耐受电压水平值进行试验；但在操作冲击试验下，由于各绕组之间主要是靠磁耦合传递电压，一个绕组加压时，则传递至其它非试绕组的端电压是一定的，因此规定的耐受电压水平只能在一个绕组上达到。
电抗器的雷电冲击试验与变压器相似，在本导则中是放在一起叙述的。
但在操作冲击试验中，电抗器和变压器有不同的考虑，且出现的问题也不完全一样，故分别加以叙述。
3标准波形按GB1094.3—85的规定，试验时采用的标准波形为：a.雷电冲击全波：1.2±30%/50±20%μs；b.雷电冲击截波：截断时间2～5μs，过零系数接近于0.3(0.25～0.35)；c.操作冲击波：视在波前时间(T1)为20～250μs，超过90%峰值的时间(T d)至少为200μs，从视在原点到第一个过零点的时间(T Z)至少为500μs。
冲击高压发生器
式中：b=1/［C1C2(RdRt+RdRf+RfRt)］ a=［C1(Rd+Rt)+C2（Rt+Rf)］· b d=C1Rt· b
u2(t)=U1ε[exp（s1t）－exp（s2t）] s1、s2为方程s2+as+b=0的两个根 从根和系数的关系可知 s1· 2=b ； s s1 + s2= －a
发生器电压效率
发生器电压效率的近似计算式为
ŋ＝[C1/（C1＋C2）][Rt/（Rd＋Rt）]
这意味着输出电压u2的 峰值U2m低于电容C1上 的初始充电压U1。它是 由于C1与C2之间的分压 和Rt与Rd之间的分压造 成的
放电时基本回路的等值回路
考虑回路电感后的近似计算
在计算波前时间时，仍采用简化条件， 认为Rt→∞，把回路电感L考虑进去， 则放电回路将变为R－L－C串联回路 如图所示。 其中R应为阻尼电阻Rd与波前电阻Rf 之和。为获得非振荡冲击波，应使
单级冲击电压发生器回路
回路1
正极性冲击电压
回路2
负极性冲击电压
由于受到硅堆和电容 器额定电压的限制，单级 冲击电压发生器的最高电 压不超过200~300kV。
多级冲击电压发生器回路
T：供电高压变压器； D：整流用高压硅堆； r：保护电阻，一般为几 百千欧； R：充电电阻，一般为几 十千欧； rd:每级的阻尼电阻； C：每级的主电容，一般 为零点几个微法； Cs：每级相应点的对地 杂散电容，一般仅为 几个皮法； g1：点火球隙； g2～g4：中间球隙； g0：隔离球隙；
400kv雷电冲击电压发生器 (自动保存的)
电气与电子工程学院《高电压》课程设计（400kv冲击电压发生器的设计）姓名：学号：U*********专业班号：电气1303班评阅人：****：**日期：2016.08.15目录一、设计背景和意义 (3)二、冲击电压发生器基本原理 (4)1、雷电冲击电压波形 (4)2、多级充电电压发生器 (4)三、设计目标 (6)四、设计步骤 (7)1）确定冲击电压发生器级数n (7)2）负荷电容C2选择 (7)3）冲击电容C1选择 (8)4）冲击电压发生器的效率 (8)5）波头电阻R f、波尾电阻R t选择 (8)6）充电电阻R、保护电阻r选择 (10)7）充电时间 (10)8）变压器选择 (11)9）硅堆选择 (11)10）球隙直径选择 (11)五、设计总结与感想 (12)六、附录 (13)七、参考文献 (17)一、设计背景和意义电力系统中的高压电气设备在运行过程中可能会承受短时间的雷电冲击电压和操作过电压的作用。
冲击电压实验就是用来检测各种高压电气设备在雷电压和操作过电压作用下的绝缘性能或保护性能。
雷电冲击电压实验采用全波冲击电压波形或者截波冲击电压波形，其持续时间较短，约数微秒至数十微秒。
其中雷电冲击电压波形由冲击电压发生器产生，而操作冲击电压波可以利用冲击电压发生器产生，也可以利用变压器产生。
因此，很多高压实验室的冲击电压发生器既可以用来产生雷电冲击电压波，也可以用来产生操作冲击电压波。
在此重点讨论雷电冲击电压发生器的设计。
随着超高压输电工程的发展，冲击电压发生器已成为各高压实验室的重要实验设备之一。
其电压和容量不断提高。
可以相信，在超高压输电的工程的发展过程中，必将对冲击电压实验技术提出更高的要求。
二、冲击电压发生器基本原理1、雷电冲击电压波形多级冲击电压发生器的作用原理可以简单地概括为多级电容器并联充电，然后自动串联放电，形成幅值很高的冲击电压波。
雷电冲击电压波形分为全波和截波两种。
全波是具有一定极性的非周期性脉冲电压波，这种非周期性的冲击电压波可以用双指数函数表示：u(t)=A(e−tT1−e−tT2)式中：T1——波尾时间常数，T2——波头时间常数，通常T1≫T2。
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雷电冲击电压发生器
简述：
CDY系列冲击电压发生器主要用于对电力设备等试品进行雷电冲击全波、操作波、截波、震荡波和其他特殊波形试验。
结构形式：
HAEFELYS.E.结构、H、L等结构。
电压范围：
20kv-7200kv，所有产生的波形钧符合国家标准和IEC世界标准，所有技术指标达到国际同类产品的先进水平。
主要技术特点：
1. 成套装置配套完整，电压等级齐全;
2. 回路电感小，并采取带阻滤波措施，在大容量负载下也能产生标准波形，带负载能力大;
3. 电压利用系数高;
4. 调波方便。
操作简单，同步范围大，动作可靠。
5. 采用恒流充电自动控制技术，自动化程度高，抗干扰能力强。