雷電沖擊試驗

1、雷電沖擊試驗,電氣設(shè)備在電力系統(tǒng)運行中除承受正常運行的工頻電壓外，還可能受到暫時過電壓及雷電過電壓的襲擊。 雷電在輸電線路或電力設(shè)備上，有可能造成幅值和陡度都很高的過電壓，對設(shè)備的絕緣破壞較大。工程上，為了考驗電力設(shè)備耐受雷電過電壓的能力，使用沖擊電壓發(fā)生器進行模擬雷擊的試驗，這就是雷電沖擊電壓試驗。人為施加在輸電線路或電力設(shè)備上的這個雷電過電壓波就叫雷電沖擊電壓波。雷電沖擊電壓波是單極性的（正或負）。為了模擬雷電過電壓的作用，保證電力系統(tǒng)安全可靠的運行，要求變壓器有足夠的沖擊絕緣強度，國家標準對變壓器的不同的電壓等級作了明確規(guī)定。見GB311.1-6-83和GB1094.3-85。,概述,一

2、、沖擊電壓發(fā)生器多種波形介紹,沖擊電壓發(fā)生器就是一種產(chǎn)生脈沖波的高電壓發(fā)生裝置。它被用于研究電力設(shè)備遭受大氣過電壓（雷電）時的絕緣性能。沖擊電壓的破壞作用不僅決定于波形、幅值、還與波形陡度有關(guān)。目前國內(nèi)沖擊電壓發(fā)生器能產(chǎn)生8種沖擊波形。下面簡單介紹一下： GB311高壓輸變電設(shè)備的絕緣配合-高電壓試驗技術(shù)規(guī)定了三種標準沖擊波形 （1） 1.2/50微妙標準雷電沖擊全波 （2） 1.2/25微妙標準雷電截波 過零系數(shù) 0.25-0.35 （3）250/2500微妙的標準操作沖擊波 Tf為20250us 90%持續(xù)時間200us 過零時間500us IEC517 規(guī)定GIS組合電器現(xiàn)場沖擊試驗的二

3、種標準沖擊波形 （4）Tf15微妙的振蕩雷電沖擊波 （5） Tcr100微妙的振蕩操作沖擊波,DL/T557高壓線路絕緣子陡波沖擊耐受試驗規(guī)定了線路絕緣子陡波沖擊耐受試驗的標準沖擊波形 （6）Tf=100200毫微妙的陡波沖擊波。陡度2500KV/uS，最大輸出電壓幅值500KV，適用于高壓線路B型絕緣子陡波沖擊耐受試驗。 JB5892高壓線路用有機復(fù)合絕緣子技術(shù)條件規(guī)定了有機復(fù)合絕緣子陡波沖擊耐受試驗的標準沖擊波形 （7）陡度大于1000KV/uS的陡波沖擊波 最大輸出電壓幅值600KV，適用于高壓線路用有機復(fù)合絕緣子陡波沖擊耐受試驗。 DL474.6 變壓器操作波感應(yīng)耐壓試驗規(guī)定了變壓器操

4、作波感應(yīng)耐壓試驗的標準沖擊波形。 （8） Tcr100微妙，Tz1000微妙，Td（90）200微妙的操作波沖擊波 適用電力變壓器操作波感應(yīng)耐壓試驗。,二、雷電沖擊全波和截波的圖示法及規(guī)定,我們公司的沖擊電壓發(fā)生器主要是用來產(chǎn)生標準雷電沖擊全波截波。要進行沖擊電壓試驗，就必須先知道沖擊波形的規(guī)范性。 全波標準規(guī)定： （1）波前時間Tf為1.2uS，允許誤差30%； （2）半峰值時間Tt為50 uS，允許誤差20%； （3）試驗電壓Um，允許偏差3%，是指規(guī)定值和實測值之差，不是指測量誤差。 （4）當(dāng)實際波形波前部分有振蕩（過沖）及波尾過零呈衰減振蕩波時，規(guī)定振蕩幅值不應(yīng)超過0.05Um，衰減振

5、蕩波反沖波幅值ur/ Um0.5 波形圖畫法： 以波峰值的30%和90%的兩點的聯(lián)線與橫軸的交點為視在原點01，從這點到上述聯(lián)線與由平行線的交點C所作的橫軸垂線之間的距離為波前時間Tf，以及把O1與在波尾的1/2波峰值點所作橫軸垂線之間的距離為波尾時間Tt。 T1=1.67T,截波標準規(guī)定： （1）波前時間Tf為1.2uS，允許誤差30%； （2）截波時間Td為25 uS （3）試驗電壓Um，允許偏差3%，是指規(guī)定值和實測值之差，不是指測量誤差。 （4）當(dāng)實際波形波前部分有振蕩（過沖）規(guī)定振蕩幅值不應(yīng)超過0.05Um，反沖波幅值ur/ Um過零系數(shù)規(guī)定為 0.25-0.35 波形圖畫法：以D點

6、與反波峰值的幅值的30%和90%的兩點的聯(lián)線與反波峰值的交點為N，與D點橫向平行的交點為M，從M點所作的橫軸垂線與O1之間的距離為截波時間Td。 T1=1.67T,三、雷電沖擊發(fā)生器原理介紹,1、雷電波的基本形成,2、雷電波波頭波尾時間計算 如圖（3）是沖擊電壓發(fā)生器最基本的等值回路。 試驗前把C1充好電，當(dāng)K（或點火球隙）動作后，由C1向C2充電，則試品兩端電壓： U1=U0*（1-e（-t /） （充電過程） C1、C2兩端電壓平衡后，一起又通過R2對地放電，則試品兩端電壓： U2=U0*e（-t /） （放電過程） 根據(jù)雷電波形定義，來推導(dǎo)波頭波尾時間公式： （1）求波頭Tf： 30%U

7、0= U0*（1-e（-t1/1） （1-1） 90%U0= U0*（1-e（-t2/1） （1-2） 解方程組：0.3 = 1-e（-t1/1） 0.9 = 1-e（-t2/1） 0.7= e（-t1/1） （1-3） 0.1= e（-t2/1） （1-4）,根據(jù)（1-3）式 得： -t1/1=-0.357 t1= 0.3571 根據(jù)（1-4）式 得： -t2/1=-2.3026 t2= 2.3026 1 已知 Tf=1.67（t2-t1） 即得： Tf= （2.3026 1- 0.3571）*1.67 =1.9456*1.671 =3.2491 1=RC=R1*（C1*C2）/ （C1+C

8、2） （2）求波尾Tt： 50%U0=U0*e（-Tt /2） 0.5= e（-Tt /2） -Tt /2=-0.693 Tt=0.693 2 2=RC=R2*（C1+C2）,3、雷電波效率計算 如上圖：=U2/U1 =（U2/UR2）*（UR2/U1） =（C1/（C1+C2）*（R2/（Rs+R2） 當(dāng)Rs=0時，回路為高效率 4、試驗站沖擊發(fā)生器 （1）沖擊發(fā)生器線路圖比較（充電方式、極性） （2）等值電路 （3）舊沖擊球隙放電（同步） （4）新沖擊球隙放電（同步）,（1）,老試驗站沖擊等值電路,（2）,新試驗站沖擊等值電路,舊試驗站球心放電原理：如圖 第一步：1點充電為+U0，當(dāng)球隙擊穿時，1點電位降到0，2點 電位由0變?yōu)?U0，那么第二個球隙兩端的電位變成+UO-（-U0） =2U0，肯定會導(dǎo)致第二個球隙擊穿。 第二步：同樣第二個球隙擊穿后，4點電位由0變?yōu)?2U0，那么第三個球隙兩端的電位變成+UO-（-2U0）=3U0，肯定會導(dǎo)致第三個球隙擊穿。所以有n個球隙擊穿后，就有n個U0，它輸出電壓如8點就為-nU0，可見輸出電壓與充電電壓極性相反。 這一系列過程可被概括成為“多級電容器并聯(lián)充電，而后串聯(lián)放電，形成幅值很高的沖擊電壓波”