第三节 冲击高电压试验

（三）冲击电压发生器的近似计算
波前
u 2 (t ) ≈ U 2 m (1 − e
−
t
τ2
)
式中波前时间常数
C1C2 τ 2 ≈ (R11 + R12 ) × C1 + C2
根据冲击视在波 前时间T1的定义
0.3U2m = U2m (1− e τ2 )
0 . 9U 2 m = U 2 m (1 − e
第三节 冲击高电压试验
研究电气设备在运行中遭受雷电过电压和操作过电 压的作用时的绝缘性能 。 许多高压试验室中都装设冲击电压发生器，用来产 生试验用的雷电冲击电压波和操作冲击电压波。 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。
第三节 冲击高电压试验
一、冲击电压发生器
（一）基本回路 标准雷电冲击全波采用的是非周期性双指数波。 标准雷电冲击全波采用的是非周期性双指数波。 采用的是非周期性双指数波
（一）非周期性双指数冲击长波
• 国家标准规定的标准波形为250/2500 。 应注意一下两个问题： （1） 为大大拉长 波前，又使发生器的利用系数降低不是很 多，需采用高效率回路。 （2） 计算操作 波回路参数时，不能用前面介绍的雷电波 时的近似计算法来计算操作波回路参数； 要考虑充电电阻R对波形和发生器效率的影 响。
• 内绝缘冲击全波耐压试验应在被试品上并 联球隙， 联球隙，并将它的放电电压整定得比试验电 压高15％～ ％～20％。 压高 ％～ ％。
• 发现绝缘内的局部损伤或故障，目前用得 发现绝缘内的局部损伤或故障， 最多得监测方法是拍摄变压器中性点处得 电流示波图。 电流示波图。 • 电力系统外绝缘的冲击高压试验通常采用 15次冲击法，若击穿或闪络的闪数不超过 次冲击法， 次冲击法 若击穿或闪络的闪数不超过2 即可认为改外绝缘试验合格。 次，即可认为改外绝缘试验合格。
小 结
冲击高压发生器用来产生试验用的雷电冲击电压波 和操作冲击电压波。 本节介绍了获得雷电冲击电压全波、雷电冲击截波、 操作冲击试验电压的原理及其参数的近似计算。 绝缘的冲击高电压试验方法，重点介绍了三次冲击 法和15次冲击法。
τ1 ≈ R2 (C1 +C2 )
T2 = τ1 ln 2 ≈ 0.7R2 (C1 + C2 )
视在半峰时间
利用所要求的试验电压波形（例如1.2/50 µ 出各个回路参数值： 通常取 C1 ≥ (5 ~ 10 )C 2
s）求
R11 的阻值应尽可能取小一些，高效率回路的情
况下， R11 = 0
计算只能作为参考，真正的波形还得依靠实测， 并以其结果为依据进一步调整回路参数，直到获 得 所需的试验电压波形为止。
− t − t
u(t ) = A(eτ1−eτ2)
（5 - 5 ）
波尾时间常数 τ1 ——波尾时间常数 波前时间常数 τ 2 ——波前时间常数
u (t ) = A ( e
−
t
τ1
−e
−
t
τ2
)
波尾，
u(t) ≈ A(1 − e
− t
−
t
τ2
)
波前， u (t ) ≈ Ae
τ1
实际冲击电压发生器采用图5 19的回路。 实际冲击电压发生器采用图5-19的回路。 的回路
放电回路的利用系数
U 2m C1 R2 η= ≈ × U0 C1 + C 2 R11 + R2
10） （5-10）
（二）多级冲击电压发生器的工作 原理
• 单级冲击电压发生器能产生的最高电压一 般不超过200～300kV。 般不超过 ～ 。 • 因而采用多级叠加的方法来产生波形和幅 值都能满足需要的冲击高电压波。 值都能满足需要的冲击高电压波。
（二） 衰减振荡波 采用图5 25中IEC所推荐的一种操作波发生装置。 采用图5-25中IEC所推荐的一种操作波发生装置。 所推荐的一种操作波发生装置
三、绝缘的冲击高压试验方法
– 电气设备内绝缘的雷电冲击耐压试验采用三次 冲击法， 冲击法，即对被试品施加三次正极性和三次负极性 雷电冲击试验电压。（ 。（1.2/50 µS全波）。 全波）。 雷电冲击试验电压。（ 全波 – 对变压器和电抗器类设备的内绝缘，还要进行 对变压器和电抗器类设备的内绝缘， 雷电冲击截波（ 耐压试验。 雷电冲击截波（1.2/2～5 µS )耐压试验。 ～ 耐压试验
−
−
t2
τ2
t2
)
由以上两式可以解得
t2 −t1 =τ2 ln7
冲击电压视在波前时间
t 2 − t1 τ 2 ln 7 T1 = = ≈ 3( R11 + R12 )C 2 0 .6 0 .6
（5-16）
C2上的电压u2可 近似用下式表示
u 2 (t ) ≈ U 2 m e
−
t
τ1
式中波尾时间常数
产生雷电冲击截波的原理： 试品上并联一个适当的截断间隙，让它在雷电冲击全 波的作用下击穿，作用在试品上的就是一个截波。 截断装置的要求实放电分散性小和能准确控制截断时 间。
二、操作冲击试验电压的产生
• 国家标准规定：额定电压大于220kV的超高 国家标准规定：额定电压大于 的超高 压电气设备在出厂试验、型式试验中， 压电气设备在出厂试验、型式试验中，不 能象220kV及以下的高压电气设备那样以工 能象 及以下的高压电气设备那样以工 频耐压试验来等效取代操作冲击耐压试验。 频耐压试验来等效取代操作冲击耐压试验。
500kV标准雷电波发生器 标准雷电波发生器
5400kV，527kJ冲击电压发生装置 ， 冲击电压发生装置
上海交大3000kV冲击电压发生器
多级冲击电压发生器原理接线图
基本原理
并联充电，
串联放电
• 冲击电压发生器的起动方式： 冲击电压发生器的起动方式： • 自起动方式：只要将点火球隙F1的极间距离调节 自起动方式：只要将点火球隙 的极间距离调节 到使其击穿电压等于所需的充电电压U 到使其击穿电压等于所需的充电电压 C ，当F1 即自行击穿， 上的电压上升到等于U 上的电压上升到等于 C 时，F1即自行击穿，起 即自行击穿 动整套装置。 动整套装置。 • 方式二：使各级电容器充电到一个略低于 击穿 使各级电容器充电到一个略低于F1击穿 使各级电容器充电到一个略低于 电压的水平上，处于准备动作的状态， 电压的水平上，处于准备动作的状态，然后利用 点火 装置产生一点火脉冲，送到点火球隙F1中的 装置产生一点火脉冲，送到点火球隙 中的 一个辅助间隙上使之击穿并引起F1的主间隙击穿 的主间隙击穿， 一个辅助间隙上使之击穿并引起 的主间隙击穿， 以起动整套装置。 以起动整套装置。