雷電沖擊試驗

1、雷電沖擊試驗,電氣設備在電力系統(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備上，有可能造成幅值和陡度都很高的過電壓，對設備的絕緣破壞較大。工程上，為了考驗電力設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)生器就是一種產生脈沖波的高電壓發(fā)生裝置。它被用于研究電力設備遭受大氣過電壓（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。目前國內沖擊電壓發(fā)生器能產生8種沖擊波形。下面簡單介紹一下： GB311高壓輸變電設備的絕緣配合-高電壓試驗技術規(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高壓線路用有機復合絕緣子技術條件規(guī)定了有機復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合絕緣子陡波沖擊耐受試驗。 DL474.6 變壓器操作波感應耐壓試驗規(guī)定了變壓器操

4、作波感應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）當實際波形波前部分有振蕩（過沖）規(guī)定振蕩幅值不應超過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”