雷电冲击试验参考文档
2.5 雷电冲击电压下空气的击穿电压
伏秒特性——对某一冲击电压波形，间隙上出现 对某一冲击电压波形， 伏秒特性 对某一冲击电压波形 的电压最大值和间隙击穿时间的关系曲线。 的电压最大值和间隙击穿时间的关系曲线。用实 击穿发生在波前或 验的方法求取。 验的方法求取。
峰值， 峰值，取此刻值
保持一定波形（T1/T2一定）， 保持一定波形（T1/T2一定）， 一定 逐渐升高电压，从示波图求取。 逐渐升高电压，从示波图求取。
若两间隙伏秒特性曲线相交： 若两间隙伏秒特性曲线相交： 交点左边在时延较短的区 先被击穿。 域S1先被击穿。 先被击穿 交点右边在时延较长的区 先被击穿。 域S2先被击穿。 先被击穿 在两曲线交叉区域， 在两曲线交叉区域，可能 先被击穿， 是S1先被击穿，也可能是 先被击穿 S2先被击穿。 先被击穿。 先被击穿 S2不能可靠保护S1。 不能可靠保护S1 则S2不能可靠保护S1。
高压电气绝缘与测试
电气0929-0931班 班 电气 任课教师 罗旖旎
第五节 雷电冲击电压下空气的击穿电压
标准冲击电压波形 放电时间 伏秒特性 雷电冲击50%击穿电压 击穿电压 雷电冲击
一、标准波形
为使实验结果能相互比较， 为使实验结果能相互比较，需规定标准波形 （一）标准雷电冲击电压波 波形由波前时间T1、半峰值时间 确定 确定。 波形由波前时间 、半峰值时间T2确定。 T1=1.2μs，允许偏差±30%；(波头时间) μs，允许偏差±30%； 波头时间) μs T2=50μs，允许偏差±20%；(波长时间) μs，允许偏差±20%； 波长时间) μs 标准波形通常表示为± 标准波形通常表示为±1.2/50μs μs
当间隙距离更大时， 当间隙距离更大时，实 验数据如图所示。 验数据如图所示。与间 隙距离间仍保持良好的 线型关系。 线型关系。
雷电冲击试验标准
雷电冲击试验标准雷电冲击试验是指通过模拟雷电对设备、系统、结构等的影响，测试其对雷电冲击的抵抗能力。
雷电冲击试验标准是对这一测试过程进行规范的文件，其制定的目的是为了保证测试的准确性和可靠性，同时也为产品设计和制造提供了重要的参考依据。
本文将对雷电冲击试验标准进行详细介绍，以便对相关行业人士有所帮助。
首先，雷电冲击试验标准的制定是基于对雷电特性和设备性能的深入研究和分析。
在制定过程中，需要考虑雷电的特点，如电流、电压、波形等，以及设备的特性，如耐压能力、接地设计等。
通过对这些因素的综合考虑，制定出适用于不同设备和系统的测试标准，从而保证测试的全面性和可比性。
其次，雷电冲击试验标准的内容主要包括测试方法、试验设备、试验参数、试验过程、试验结果评定等方面。
在测试方法方面，标准会详细描述测试的步骤和要求，包括测试前的准备工作、测试过程中的操作规范、测试后的数据处理等。
试验设备部分会要求使用符合相关标准的设备，以保证测试的准确性和可靠性。
试验参数部分会规定测试中所需的电流、电压、波形等参数，以及对这些参数的要求。
试验过程部分会详细描述测试的具体步骤和注意事项，以确保测试的顺利进行。
试验结果评定部分会对测试结果进行分析和评定，从而得出对设备性能的评价。
最后，对于不同的设备和系统，雷电冲击试验标准会有所不同。
例如，对于电力设备来说，标准会要求测试其对雷电冲击的耐受能力，以保证其在雷电天气下的正常运行。
而对于电子设备来说，标准会要求测试其对雷电冲击的抵抗能力，以保证其在雷电天气下的安全可靠性。
因此，在实际应用中，需要根据具体的设备和系统选择相应的测试标准，以保证测试的准确性和有效性。
总之，雷电冲击试验标准是对雷电冲击试验过程进行规范的文件，其制定的目的是为了保证测试的准确性和可靠性，同时也为产品设计和制造提供了重要的参考依据。
通过对雷电冲击试验标准的详细介绍，相信能够对相关行业人士有所帮助，也能够推动相关领域的发展和进步。
雷电冲击电压试验
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雷电冲击试验
第6页，共19页。
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%； （3）试验电压Um，允许偏差±3%，是指规定值和实测值之差，不
根据（1-3）式 得：
-t1/τ1=-0.357
t1= 0.357τ1
根据（1-4）式 得：
-t2/τ1=-2.3026
已知 Tf=1.67（t2-t1） 即得：
t2= 2.3026 τ1
Tf= （2.3026 τ1- 0.357τ1）*1.67
=1.9456*1.67τ1
=3.249τ1
τ1=RC=R1*（（C1*C2）/ （C1+C2））
（2）求波尾Tt：
50%U0=U0*e（-Tt /τ2）
0.5= e（-Tt /τ2）
-Tt /τ2=-0.693
Tt=0.693 τ2
τ2=RC=R2*（C1+C2）
第12页，共19页。
3、雷电波效率计算
如上图：η=U2/U1
=（U2/UR2）*（UR2/U1） =（C1/（C1+C2））*（R2/（Rs+R2）） 当Rs=0时，回路为高效率
?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11250微妙标准雷电冲击全波21225微妙标准雷电截波过零系数02503532502500微妙的标准操作冲击波tf为20250us90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4tf15微妙的振荡雷电冲击波5tcr100微妙的振荡操作冲击波文档仅供参考如有不当之处请联系本人改正
雷电冲击试验分析
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。
（1）
（2）
老试验站冲击等值电路
新试验站冲击等值电路
（3）
旧试验站球心放电原理：如图 第一步：1点充电为+U0，当球隙击穿时，1点电位降到0，2 点 电位由0变为-U0，那么第二个球隙两端的电位变成+UO-（U0） =2U0，肯定会导致第二个球隙击穿。 第二步：同样第二个球隙击穿后，4点电位由0变为-2U0，那 么第三个球隙两端的电位变成+UO-（-2U0）=3U0，肯定会导 致第三个球隙击穿。所以有n个球隙击穿后，就有n个U0，它输 出电压如8点就为-nU0，可见输出电压与充电电压极性相反。 这一系列过程可被概括成为“多级电容器并联充电，而后串 联放电，形成幅值很高的冲击电压波”。 从发生器同步原理分析： （1）当C2（即球隙之间电容）为零时，Ug2=2UO，可见过电压 倍数较高。 （2）当C1、C3（即回路中对地杂散电容）为零时，Ug2≈UO， 可见过电压倍数较低，g2就不可能击穿，所以杂散电容的存在 加强了冲击发生器同步动作的有利条件。
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）
华北电力大学科技学院浪涌(冲击)实验
华北电力大学科技学院电磁兼容实验报告班级：电信13K2姓名：张钦潘学号：131903020231电磁兼容浪涌（冲击）抗扰度试验一：实验内容1：浪涌的试验内容：雷电瞬变过电压引起的单极性浪涌雷电具有以下几个特点：冲击电流非常大，其电流高达几万至几十万安培。
持续时间短，一般雷击分为3个阶段，即先导放电、主放电和余光放电，整个过程一般不会超过60µs。
雷电流变化梯度大，有的可达10KA/µs。
冲击电压高，强大的电流产生交变磁场，其感应电压可高达上亿伏。
2：浪涌的目的目的是建立一个共同的基准，以评价电气和电子设备在遭受浪涌（冲击）时的性能。
3：试验设备高压源U；充电电阻Re；储能电容Cc;脉冲持续时间形成电阻Rs;阻抗匹配电阻Rm;上升时间形成电感Lr。
二：试验1：标准波形图：a）浪涌电压波形如下图所示：b)浪涌电流波形如下图所示：a：原理图开路电压原理图短路电流原理图b：结果图形1）开路电压波形5us时的波形：10us时的波形：100us时的波形：波前时间：T1=1.67*T=1.5*（1+30%）us半峰值时间：T2=45*（1+20%）us对比标准的参数表可知，基本符合标准的要求。
2）短路电流波形15us时的电流波形：30us时的电流波形：100us时的电流波形：波前时间：T1=1.25*T=8.7*（1+20%）us半峰值时间：T2=17*(1+20%)us对比标准的参数表可知，基本符合标准的要求。
3）开路电压峰值与短路电流峰值的关系由开路电压波形图和短路电流波形图可知，电压峰值约为9.3KV，短路电流为0.45KA，对比标准的开路电压峰值与短路电流峰值的关系可知，基本符合标准的要求。
三：浪涌的防护二极管模型的反串电压为10V浪涌的防护采用一个二极管并联在输入回路中的方式，二极管模型的电压为1KV，原理图与仿真波形图如下图所示：开路电压原理图：100ns时的原理图100ns时的波形图30ns时的波形图短路电流原理图：分析：根据所仿真出来的波形与上面做的仿真波形对比参照可知，做完防护后的开路电压变成155Ｖ左右，短路电流变为１8Ａ左右，效果还是可以的。
雷电冲击实验
雷电冲击实验一、实验目的：1．熟悉冲击电压发生器的结构与操作方法。
2．学会冲击电压的测量方法。
3．学会冲击电压全波、截波波形的调节方法。
4．冲击电压发生器使用效率的测量。
二、 实验内容：1． 按照接线图进行接线，并检查接线是否正确。
2． 分别改变r f 、r t ，观察雷电冲击电压全波波形的变化。
3． 学会调节雷电冲击电压截波波形 4． 测量冲击电压。
5． 测量冲击电压发生器的使用效率。
三、实验原理、实验方法及手段：1．实验方法： a) 根据产品的电压等级，确定实验电压；b) 分别改变r f 、r t ，观察雷电冲击电压全波波形的变化，即可调出标准雷电冲击电压全波（1.2±30%/50±20%）；改变r f ，雷电冲击电压截波波形的变化。
c) 分别测量出雷电冲击电压发生器的充电电压（U i ）和雷电冲击电压发生器的放电电压（U 0），即可算出雷电冲击电压发生器的使用效率η。
2．实验步骤：a) 按实验原理图进行接线，并由指导教师检查接线是否正确； b) 确定实验区域无人，方可关闭实验区大门；c) 接通冲击电压发生器实验控制台电源，同时将调压器调到初始位，准备工作结束； d)启动冲击电压发生器的高压合闸开关； %1000⨯=iU U ηe) 开始升压到实验电压使发生器的各主电容上充电，启动放电球隙开关使各主电容上的充电电压串联叠加，从而产生雷电冲击电压，同时记录这个波形； f) 分别改变r f 、r t 、c 1（级数），重复以上实验，观察雷电冲击电压全波波形的变化，即可调出标准雷电冲击电压全波；g) 改变r f ，观察雷电冲击电压全波波形的变化，即可调出标准雷电冲击电压截波； h)用电压表测量出雷电冲击电压发生器的充电电压，确定雷电冲击电压发生器的放电电压，即可算出雷电冲击电压发生器的使用效率η。
四、 实验用设备仪器及材料：本实验所用设备为：冲击电压发生器一套；G ：测量球隙一个； C X ：被试品一个；电容式分压器一台； CRO ：示波器一个。
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（4）当实际波形波前部分有振荡（过冲）及波尾过零呈衰减振 荡波时，规定振荡幅值不应超过0.05Um，衰减振荡波反冲波 幅值ur/ Um＜0.5
波形图画法：
以波峰值的30%和90%的两点的联线与横轴的交点为视在原 点01，从这点到上述联线与由平行线的交点C所作的横轴垂线 之间的距离为波前时间Tf，以及把O1与在波尾的1/2波峰值点 所作横轴垂线之间的距离为波尾时间Tt。 T1=1.67T
（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
雷电冲击试验
概述
❖ 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。
❖ 雷电在输电线路或电力设备上，有可能造成幅值和 陡度都很高的过电压，对设备的绝缘破坏较大。工 程上，为了考验电力设备耐受雷电过电压的能力， 使用冲击电压发生器进行模拟雷击的试验，这就是 雷电冲击电压试验。人为施加在输电线路或电力设 备上的这个雷电过电压波就叫雷电冲击电压波。雷 电冲击电压波是单极性的（正或负）。为了模拟雷 电过电压的作用，保证电力系统安全可靠的运行， 要求变压器有足够的冲击绝缘强度，国家标准对变 压器的不同的电压等级作了明确规定。见 GB311.1-6-83和GB1094.3-85。
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）） 90%U0= U0*（1-e（-t2/τ1））
t2= 2.3026 τ1
已知 Tf=1.67（t2-t1） 即得：
Tf= （2.3026 τ1- 0.357τ1）*1.67
=1.9456*1.67τ1
=3.249τ1
τ1=RC=R1*（（C1*C2）/ （C1+C2））
（2）求波尾Tt： 50%U0=U0*e（-Tt /τ2）
0.5= e（-Tt /τ2）
（1）
（2）
老试验站冲击等值电路
新试验站冲击等值电路
（3）
旧试验站球心放电原理：如图
第一步：1点充电为+U0，当球隙击穿时，1点电位降到0，2 点 电位由0变为-U0，那么第二个球隙两端的电位变成+UO-（U0） =2U0，肯定会导致第二个球隙击穿。
解方程组：0.3 = 1-e（-t1/τ1）
（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
t1= 0.357τ1
根据（1-4）式 得：
-t2/τ1=-2.3026
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%；
❖ 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
❖ 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
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） 1.2/50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
-Tt /τ2=-0.693
Tt=0.693 τ2
τ2=RC=R2*（C1+C2）
3、雷电波效率计算
如上图：η=U2/U1
=（U2/UR2）*（UR2/U1） =（C1/（C1+C2））*（R2/（Rs+R2）） 当Rs=0时，回路为高效率 4、试验站冲击发生器 （1）冲击发生器线路图比较（充电方式、极性） （2）等值电路 （3）旧冲击球隙放电（同步） （4）新冲击球隙放电（同步）
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冲击电压发生器最基本的等值回路。