長波前沖擊電壓試驗(yàn)技術(shù)導(dǎo)則

ICS

DL

中華人民共和國電力行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)

XXXX/TXXXXX-XXXX

長波前沖擊電壓試驗(yàn)技術(shù)導(dǎo)則

GuidelinesforLongWave-frontImpulseVoltageTest

（征求意見稿）

XXXX-XX-XX發(fā)布XXXX-XX-XX實(shí)施

發(fā)布

XXX/TXXXXX-XXXX

前言

本標(biāo)準(zhǔn)按照GB/T1.1—2009《標(biāo)準(zhǔn)化工作導(dǎo)則第1部分：標(biāo)準(zhǔn)的結(jié)構(gòu)和編寫》進(jìn)行編

寫。

本標(biāo)準(zhǔn)由中國電力企業(yè)聯(lián)合會(huì)提出。

本標(biāo)準(zhǔn)由電力行業(yè)高壓試驗(yàn)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)歸口。

本標(biāo)準(zhǔn)起草單位：

本標(biāo)準(zhǔn)主要起草人：

本標(biāo)準(zhǔn)在執(zhí)行過程中的意見或建議反饋至中國電力企業(yè)聯(lián)合會(huì)標(biāo)準(zhǔn)化管理中心（北京市

白廣路二條一號，100761）。

II

XXX/TXXXXX-XXXX

長波前沖擊電壓試驗(yàn)技術(shù)導(dǎo)則

1范圍

本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了750kV及以上電壓等級交流線路及變電站構(gòu)架空氣間隙長波前沖擊電壓試

驗(yàn)中的試驗(yàn)電壓波形要求、試驗(yàn)流程、試品及測量要求等內(nèi)容。

本標(biāo)準(zhǔn)適用于750kV及以上電壓等級交流系統(tǒng)用輸電線路及變電站構(gòu)架間隙的長波前沖

擊電壓試驗(yàn)。

2規(guī)范性引用文件

下列文件中的條款通過本標(biāo)準(zhǔn)的引用而成為本標(biāo)準(zhǔn)的條款。凡是注日期的引用文件，其

隨后所有的修改單（不包括勘誤的內(nèi)容）或修訂版均不適用于本標(biāo)準(zhǔn)，然而，鼓勵(lì)根據(jù)本標(biāo)

準(zhǔn)達(dá)成協(xié)議的各方研究是否可使用這些文件的最新版本。凡是不注日期的引用文件，其最新

版本適用于本標(biāo)準(zhǔn)。

GB/T16927.1高電壓試驗(yàn)技術(shù)第1部分：一般定義及試驗(yàn)要求（eqvIEC60060-1）

GB/T16927.2高電壓試驗(yàn)技術(shù)第2部分:測量系統(tǒng)（eqvIEC60060-2）

GB/T16927.3高電壓試驗(yàn)技術(shù)第3部分：現(xiàn)場試驗(yàn)的定義及要求(IEC60060-3,MOD)

GB311.1絕緣配合第1部分定義、原則和規(guī)則（IEC60071-1：2006，MOD）

GB/T16896.1高電壓沖擊測量儀器和軟件第1部分:對儀器的要求(IEC61083-1,MOD)

GB/T16896.2高電壓沖擊測量儀器和軟件第2部分:軟件的要求(IEC61083-1,MOD)

3術(shù)語和定義

3.1沖擊電壓impulsevoltage

指迅速上升到峰值然后緩慢地下降到零的非周期瞬態(tài)電壓，包括雙指數(shù)波形或振蕩衰減

波形。

3.2到峰值時(shí)間(波前時(shí)間)Tptimetopeak

從實(shí)際原點(diǎn)到長波前沖擊電壓的最大值時(shí)刻的時(shí)間間隔。

3.3長波前沖擊電壓longwave-fronttimeimpulsevoltage

到峰值時(shí)間Tp≥1000s的沖擊電壓。

3.4試驗(yàn)電壓值valueofthetestvoltage

指施加于試品上的沖擊電壓峰值。

3.5放電電壓dischargevoltage

試品上發(fā)生放電時(shí)的電壓值。

3.6耐受電壓withstandvoltage

指在規(guī)定的條件下進(jìn)行耐壓試驗(yàn)時(shí)施加的試驗(yàn)電壓值。

3.7標(biāo)準(zhǔn)偏差sstandarddeviation

試品的破壞性放電電壓的標(biāo)準(zhǔn)偏差,指破壞性放電電壓分散性的大小。由下式計(jì)算：

1n

2

sUiUa

n1i1

式中：Ui為第i次破壞性放電電壓的測量值；

Ua為破壞性放電電壓的算術(shù)平均值（大多數(shù)情況下Ua=U50）；

1

XXX/TXXXXX-XXXX

n為測量次數(shù)（放電次數(shù)）。

3.8容差tolerance

測量值與規(guī)定值之間的允許差值。

3.9聯(lián)合電壓試驗(yàn)combinedvoltage

由兩個(gè)獨(dú)立電源產(chǎn)生電壓施加于兩個(gè)端子，在端子間形成電壓的試驗(yàn)。

3.10合成電壓試驗(yàn)compositevoltage

由兩個(gè)獨(dú)立電源產(chǎn)生電壓施加于同一端子，形成疊加電壓的試驗(yàn)。

4長波前沖擊電壓試驗(yàn)

4.1長波前沖擊電壓的有關(guān)定義

長波前沖擊電壓通常指到峰值時(shí)間Tp≥1000s的沖擊電壓，主要包括采用沖擊電壓發(fā)生

器產(chǎn)生的雙指數(shù)波長波前沖擊電壓，以及采用電容器對變壓器原邊放電產(chǎn)生的振蕩波形長波

前沖擊電壓。電力行業(yè)采用的高幅值雙指數(shù)長波前沖擊電壓一般波前時(shí)間＜3000μs，振蕩波

形長波前沖擊電壓可達(dá)到5000μs，或更長。

如圖1所示，基于目前國內(nèi)高壓試驗(yàn)設(shè)備行業(yè)中沖擊電壓發(fā)生裝置的最新技術(shù)發(fā)展情況

以及主流電氣回路設(shè)計(jì)特點(diǎn)，雙指數(shù)長波前沖擊電壓的半峰值時(shí)間T2與到峰值時(shí)間的比值通

?！?，且隨著波前時(shí)間的增長，該比值會(huì)減小。

由于最大電壓處的持續(xù)時(shí)間相對較長，在實(shí)際確定該時(shí)間時(shí)會(huì)有難度。

圖1雙指數(shù)長波前沖擊電壓全波

注：半峰值時(shí)間T2，是指實(shí)際原點(diǎn)和電壓第一次衰減到半峰值瞬間的時(shí)間間隔。

4.2長波前沖擊試驗(yàn)電壓技術(shù)參數(shù)

4.2.1標(biāo)準(zhǔn)長波前沖擊電壓參數(shù)規(guī)定

雙指數(shù)長波前沖擊電壓是最常用的長波前沖擊電壓波形，通常由高幅值沖擊電壓發(fā)生裝

置經(jīng)過高效率長波前發(fā)生回路充放電產(chǎn)生，用于試驗(yàn)檢測及科研。本標(biāo)準(zhǔn)對標(biāo)準(zhǔn)長波前沖擊

波形參數(shù)給予規(guī)定。

標(biāo)準(zhǔn)長波前沖擊是到峰值時(shí)間TP為1000μs，半峰時(shí)間T2為5000μs的沖擊電壓，表示為

1000/5000μs沖擊。

該波形已普遍應(yīng)用于我國750kV、1000kV交流系統(tǒng)線路及變電站空氣間隙試驗(yàn)及絕緣配

合，在大量輸變電工程優(yōu)化設(shè)計(jì)中產(chǎn)生良好應(yīng)用效果，是我國交流超特高壓輸變電技術(shù)的典

型成果之一。

4.2.2長波前沖擊波形參數(shù)容差

如未作其他規(guī)定，對于雙指數(shù)長波前沖擊電壓波形規(guī)定值和實(shí)測值之間允許下列偏差：

峰值±3%

2

XXX/TXXXXX-XXXX

波前時(shí)間±20%

半峰值時(shí)間±60%

由于長波前沖擊電壓破壞性放電通常發(fā)生在波前，故本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定波前時(shí)間容差較小，半

峰時(shí)間容差較大。

在某些情況下，如低阻抗試品，難以將波形調(diào)節(jié)到推薦的容差范圍內(nèi)。此時(shí)有關(guān)技術(shù)委

員會(huì)可規(guī)定其他容差或其他沖擊波形。

為特殊目的，認(rèn)為用雙指數(shù)長波前操作沖擊不能滿足要求或不適合時(shí)，有關(guān)技術(shù)委員會(huì)

可以規(guī)定其它非周期性或振蕩波形兩種特殊的操作沖擊。詳見GB/T16927.3。

4.3長波前沖擊電壓的產(chǎn)生及測量

4.3.1長波前沖擊電壓的產(chǎn)生

長波前沖擊電壓通常由沖擊電壓發(fā)生器產(chǎn)生，也可用對試驗(yàn)變壓器（或被試變壓器）的

低壓繞組施加沖擊電壓的方法來產(chǎn)生，但該方法產(chǎn)生波形為振蕩波，且實(shí)際操作較為復(fù)雜。

隨著我國長波前沖擊電壓發(fā)生裝置技術(shù)的快速發(fā)展，采用沖擊電壓發(fā)生裝置已能夠產(chǎn)生1000

μs~3000μs波前高幅值沖擊電壓，可以滿足1000kV級交流系統(tǒng)相關(guān)試驗(yàn)需求。試驗(yàn)變壓器

振蕩波形輸出方法復(fù)雜，對試驗(yàn)變壓器性能要求較高，且會(huì)造成不可逆損傷，因此，近年行

業(yè)內(nèi)已未應(yīng)用該技術(shù)。在本標(biāo)準(zhǔn)中，主要規(guī)定雙指數(shù)波形長波前沖擊電壓技術(shù)要求。

在選擇產(chǎn)生長波前沖擊回路的元件時(shí)，要避免由試品的非破壞性放電電流而引起沖擊波

形畸變過大。特別是高壓外絕緣的濕試驗(yàn)時(shí)，電流可能達(dá)到相當(dāng)大的數(shù)值；如果試驗(yàn)回路的

內(nèi)阻抗相當(dāng)高，可能引起波形嚴(yán)重畸變，甚至阻止破壞性放電發(fā)生。

4.3.2試驗(yàn)電壓的測量和沖擊波形的確定

測量試驗(yàn)電壓峰值、各時(shí)間參量時(shí)，應(yīng)使用經(jīng)GB/T16927.2規(guī)定程序認(rèn)可的測量系統(tǒng)。

測量應(yīng)在試品接入回路時(shí)進(jìn)行，通常對每個(gè)試品都要校核沖擊波形。但是具有相同設(shè)計(jì)和相

同尺寸的幾個(gè)試品，在同一個(gè)條件下進(jìn)行試驗(yàn)，只需要校核一次。

4.4試驗(yàn)程序

除非另有規(guī)定，試驗(yàn)程序主要包括耐受電壓試驗(yàn)、升降法試驗(yàn)和多級法試驗(yàn)等，具體程

序可參照GB/T16927.1執(zhí)行，一般與標(biāo)準(zhǔn)操作沖擊相同，并采用與之類似的統(tǒng)計(jì)法處理數(shù)據(jù)。

當(dāng)應(yīng)用升降法或多級法時(shí)長波前沖擊電壓試驗(yàn)級差U推薦范圍為3%~5%，具體根據(jù)

現(xiàn)場情況確定。

在進(jìn)行長波前沖擊電壓試驗(yàn)時(shí)，破壞性放電通常出現(xiàn)在峰值前的某一時(shí)刻，這時(shí)在統(tǒng)計(jì)

破壞性放電試驗(yàn)結(jié)果時(shí)，放電概率與放電電壓的關(guān)系中電壓值通常以預(yù)期峰值或發(fā)生器實(shí)際

施加于試品的耐受電壓值來表示。

5長波前沖擊聯(lián)合電壓試驗(yàn)

5.1長波前沖擊聯(lián)合試驗(yàn)電壓

5.1.1長波前沖擊聯(lián)合電壓試驗(yàn)回路

長波前沖擊聯(lián)合電壓是指由兩個(gè)獨(dú)立的長波前沖擊電壓發(fā)生器產(chǎn)生的兩個(gè)不同沖擊電

壓分量分別接到兩個(gè)帶電端子之間或兩相帶電體之間（第三端接地）的電壓（如圖2），或

者也可以是一個(gè)獨(dú)立的長波前沖擊電壓發(fā)生器與一個(gè)獨(dú)立的工頻、直流等電源產(chǎn)生兩個(gè)不同

電壓，分別接到兩個(gè)帶電端子之間或兩相帶電體之間（第三端接地）的電壓（如圖2）

聯(lián)合電壓適用于以下試驗(yàn)，例如三相系統(tǒng)導(dǎo)線或設(shè)備的相間絕緣試驗(yàn)，以及開關(guān)裝置的

縱絕緣試驗(yàn)。其中，相間試驗(yàn)通常施加相反極性的長波前沖擊電壓，即相間承受電壓值為正

負(fù)極性電壓的絕對值之和。

3

XXX/TXXXXX-XXXX

典型的長波前沖擊聯(lián)合電壓試驗(yàn)回路如圖2所示，（a）為相間聯(lián)合電壓試驗(yàn)回路，（b）

為高壓開關(guān)縱絕緣聯(lián)合試驗(yàn)回路。

（a）相間聯(lián)合試驗(yàn)回路

（b）高壓開關(guān)縱絕緣聯(lián)合試驗(yàn)回路

圖2聯(lián)合電壓試驗(yàn)回路

5.1.2聯(lián)合試驗(yàn)電壓值

聯(lián)合試驗(yàn)電壓值是指試品帶電兩端的最大電位差，U=U1–U2。

圖3為工頻電壓與沖擊電壓聯(lián)合電壓試驗(yàn)示例，（a）為工頻電壓分量，（b）為沖擊

電壓分量，（c）為工頻與沖擊聯(lián)合電壓試驗(yàn)的試驗(yàn)電壓值，U=Up–Ui。

(a)工頻電壓分量

4

XXX/TXXXXX-XXXX

(b)沖擊電壓分量

（c）工頻與沖擊聯(lián)合試驗(yàn)電壓

圖3工頻與沖擊電壓聯(lián)合試驗(yàn)波形

圖4為相間長波前沖擊電壓聯(lián)合試驗(yàn)對應(yīng)的試驗(yàn)電壓值，兩相帶電體分別施加反極性

長波前沖擊電壓，相間施加電壓為反極性電壓絕對值之和。U=U+–U-。

（a）相間電壓全波

5

XXX/TXXXXX-XXXX

（b）相間電壓放電波形

圖41000μs長波前沖擊電壓相間聯(lián)合試驗(yàn)波形

5.1.3聯(lián)合試驗(yàn)電壓容差

電壓幅值容差：由于兩個(gè)電壓分量間有相互耦合，電壓分量幅值容差較獨(dú)立電壓容差大，

除另有規(guī)定，實(shí)際記錄電壓值與規(guī)定值之間的差應(yīng)≤±5%。

波形參數(shù)容差：兩個(gè)電壓分量波形參數(shù)容差參照GB16927.1和本標(biāo)準(zhǔn)4.2.2執(zhí)行。

時(shí)延t容差：兩個(gè)電壓分量時(shí)延的容差為±0.05Tp,對于長波前沖擊，為到峰值

時(shí)間；對交流電壓，Tp為四分之一周波時(shí)間?？扇蓚€(gè)電壓分量的時(shí)間中的較大值。

5.2試驗(yàn)電壓的產(chǎn)生

試驗(yàn)電壓由兩個(gè)獨(dú)立電源輸出電壓分量產(chǎn)生，其中至少有一個(gè)是長波前沖擊電壓源，至

少產(chǎn)生一個(gè)長波前電壓分量，與另一獨(dú)立壓分量的電壓差形成在試品上施加的聯(lián)合電壓。

兩個(gè)單獨(dú)連接的電源，每一個(gè)電源應(yīng)經(jīng)由一個(gè)保護(hù)裝置連接到試品高壓端子上。保護(hù)裝

置應(yīng)當(dāng)在相關(guān)電源引起試品放電情況下，使得作用電壓不損壞其它電源。

由于兩個(gè)電源系統(tǒng)之間的相互耦合，使得兩個(gè)電壓分量的幅值和波形可能不同于分別單

獨(dú)用同一電源產(chǎn)生的電壓的幅值和波形。工頻電壓上跌落應(yīng)≤5%。

5.3試驗(yàn)電壓的測量

由于系統(tǒng)耦合，接在試品每一高壓端子和地之間的兩個(gè)電壓分量測量系統(tǒng)必須滿足GB/T

16927.2對兩個(gè)電壓分量測量的要求。根據(jù)GB/T16896推薦用雙通道記錄儀器來直接記錄聯(lián)

合電壓的兩個(gè)電壓分量，如圖2所示。

6長波前沖擊合成電壓試驗(yàn)

6.1長波前沖擊合成試驗(yàn)電壓

6.1.1長波前沖擊合成電壓試驗(yàn)回路

將適當(dāng)方式連接的兩個(gè)獨(dú)立電源產(chǎn)生的不同的試驗(yàn)電壓的疊加，可以是兩個(gè)獨(dú)立的長波

前沖擊電源，也可以是一個(gè)長波前沖擊電源與另一個(gè)其它類型獨(dú)立電源，兩個(gè)電源同時(shí)施加

到試品的一個(gè)端子上。實(shí)際應(yīng)用中兩個(gè)獨(dú)立長波前沖擊合成試驗(yàn)較少，通常為沖擊電壓與工

頻或直流等電源合成。圖5為典型長波前沖擊合成電壓試驗(yàn)回路。

6

XXX/TXXXXX-XXXX

圖5長波前沖擊合成電壓試驗(yàn)回路

6.1.2合成電壓值

在試品上測得的兩個(gè)獨(dú)立電源疊加后的電壓最大值，U=U1+U2。

(a)工頻電壓分量

(b)沖擊電壓分量

（c）工頻與沖擊合成試驗(yàn)電壓

圖6工頻與沖擊電壓合成試驗(yàn)波形

7

XXX/TXXXXX-XXXX

6.1.3合成電壓容差

除非另有規(guī)定，記錄電壓值應(yīng)保持在規(guī)定電壓值的±5%以內(nèi)。

時(shí)延t的容差為±0.05Tp,對于長波前沖擊，為到峰值時(shí)間；對交流電壓，為四

分之一周波時(shí)間.可認(rèn)為為兩個(gè)電壓分量的時(shí)間中的較大值。

6.2試驗(yàn)電壓的產(chǎn)生

長波前沖擊合成電壓是兩個(gè)獨(dú)立電壓分量在試品端子上的疊加，試驗(yàn)電壓由兩個(gè)獨(dú)立電

源輸出電壓分量產(chǎn)生，其中至少有一個(gè)是長波前沖擊電壓源，至少產(chǎn)生一個(gè)長波前電壓分量，

與另一獨(dú)立壓分量的電壓疊加后，形成在試品上施加的合成電壓。

合成電壓試驗(yàn)中應(yīng)考慮兩個(gè)電源的相互作用，應(yīng)采取保護(hù)元件來避免一個(gè)電源對另一個(gè)

電源的損害。對于電源本身的要求可參照GB16927.1的相關(guān)條款。

6.3試驗(yàn)電壓的測量

合成電壓的電壓和時(shí)間特性應(yīng)由一套安裝在試品試驗(yàn)電壓施加端子與對地間的測量系

統(tǒng)測量（如圖5）。測量系統(tǒng)必須滿足GB/T16927.2對兩個(gè)電壓分量的測量要求。建議同時(shí)

直接測量每個(gè)電壓源的輸出電壓并記錄三個(gè)電壓。

8

XXX/TXXXXX-XXXX

附錄A

（資料性附錄）

長波前沖擊電壓試驗(yàn)波形

a)耐受全波

b)放電波形

圖A1-11000μs波前沖擊電壓試驗(yàn)波形圖

a)耐受全波

b)放電波形

圖A1-22500μs波前沖擊電壓試驗(yàn)波形圖

9

XXX/TXXXXX-XXXX

附錄B

（資料性附錄）

1000kV桿塔間隙不同波前沖擊電壓試驗(yàn)結(jié)果

B.11000kV桿塔邊相I串間隙不同波前沖擊電壓試驗(yàn)結(jié)果

為獲得特高壓酒杯塔邊相I串間隙在不同波前時(shí)間沖擊電壓下的放電特性，

采用寬波前沖擊電壓發(fā)生裝置產(chǎn)生幾微秒到兩千多微秒波前的沖擊電壓進(jìn)行放電

特性試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果可用于放電電壓值的波形修正。

圖B1-1模擬特高壓酒杯塔邊相間隙試驗(yàn)試品布置

試驗(yàn)中針對導(dǎo)線對塔身6.0m間隙進(jìn)行了標(biāo)準(zhǔn)雷電沖擊（1.2μs）、100μs、標(biāo)準(zhǔn)

操作沖擊（250μs）、1000μs和2500μs長波前操作沖擊電壓放電特性試驗(yàn)，獲得

了不同波形沖擊電壓的試驗(yàn)結(jié)果，如圖B1-2所示。

3400

3000

U50kVU502600

2200

放電電壓

1800

110100100010000

波前時(shí)間μs

圖B1-2I串典型間隙不同波前沖擊電壓試驗(yàn)放電特性曲線

10

XXX/TXXXXX-XXXX

圖B1-2為導(dǎo)線對塔身間隙距離為6.0m時(shí)的，不同波前沖擊電壓下的放電

特性曲線，從試驗(yàn)數(shù)據(jù)及特性曲線上可以看出，隨波前時(shí)間的增大，50%放電電

壓耐受強(qiáng)度的增大或減小。對于工程設(shè)計(jì)較為關(guān)心的250μs以上波前時(shí)間操作沖

擊電壓，當(dāng)波前時(shí)間增大到1000μs時(shí)，放電電壓較標(biāo)準(zhǔn)操作沖擊高7.6%，所以

對于特高壓邊相標(biāo)準(zhǔn)操作沖擊和1000μs長波前操作沖擊的試驗(yàn)結(jié)果相互修正，可

以采用7.6%作為參考修正系數(shù)；波前時(shí)間增大到2500μs時(shí)，放電電壓較標(biāo)準(zhǔn)操

作沖擊高12.9%。

B.21000kV桿塔中相V串間隙不同波前沖擊電壓試驗(yàn)結(jié)果

如圖B2-1特高壓酒杯塔全尺寸塔窗試驗(yàn)試品布置所示，特高壓酒杯塔全尺

寸塔窗間隙放電特性試驗(yàn)中，環(huán)對橫梁8.0m，環(huán)對側(cè)邊7.2m，導(dǎo)線對下邊7.2m，

進(jìn)行了標(biāo)準(zhǔn)操作沖擊和1000μs、2500μs長波前操作沖擊放電特性試驗(yàn)。

圖B2-1特高壓酒杯塔全尺寸塔窗試驗(yàn)試品布置

在導(dǎo)線上施加250μs、1000μs和2500μs波前操作沖擊電壓，采用多級法進(jìn)

行試驗(yàn)，獲得試驗(yàn)結(jié)果如圖B2-2特性曲線所示。

11

XXX/TXXXXX-XXXX

2200

U50kVU501800

放電電壓1400

1000

100100010000

波前時(shí)間μs

圖B2-2特高壓酒杯塔中相V串塔窗放電電壓隨波前時(shí)間變化曲線

模擬特高壓酒杯塔中相塔窗典型間隙7.2/8.0m不同波前操作沖擊電壓試驗(yàn)結(jié)

果表明，1000μs波前試驗(yàn)結(jié)果較標(biāo)準(zhǔn)操作沖擊高9.9%，而2500μs波前操作沖擊

較標(biāo)準(zhǔn)操作沖擊高15.4%。

12

XXX/TXXXXX-XXXX

附錄C

（資料性附錄）

長波前沖擊電壓相間試驗(yàn)回路

C.11000μs波前沖擊電壓相間試驗(yàn)回路

Rf:波頭電阻，Rt:波尾電阻，C0：主電容，C:分壓器電容，G:點(diǎn)火球隙，CRO:測量電壓信號

圖C1-11000μs波前沖擊電壓相間試驗(yàn)回路示例

C.2長波前相間分裂導(dǎo)線試驗(yàn)布置示意圖

a)1000kV相間試驗(yàn)分裂導(dǎo)線水平布置

13

XXX/TXXXXX-XXXX

b)1000kV與500kV相間試驗(yàn)分裂導(dǎo)線垂直布置

圖C1-2分裂導(dǎo)線相間試驗(yàn)布置示意圖

_________________________________

14

XXX/TXXXXX-XXXX

長波前沖擊電壓試驗(yàn)技術(shù)導(dǎo)則

GuidelinesforLongWave-frontImpulseVoltageTest

編制說明

DL/T20170643起草工作組

2018年11月

15

XXX/TXXXXX-XXXX

目次

一、編制背景......................................................................................................................................................19

二、編制主要原則及思路..................................................................................................................................19

三、與其他標(biāo)準(zhǔn)的關(guān)系......................................................................................................................................20

四、主要工作過程..............................................................................................................................................20

五、規(guī)定的結(jié)構(gòu)及內(nèi)容......................................................................................................................................20

六、條文說明......................................................................................................................................................20

16

XXX/TXXXXX-XXXX

從我國開始研究建設(shè)第一個(gè)750kV輸變電工程青海官廳~甘肅蘭州東工程開始，到我國

首個(gè)特高壓試驗(yàn)示范工程1000kV晉東南~南陽~荊門輸變電工程，再到后續(xù)多個(gè)750kV和

1000kV輸變電工程，輸電線路及變電站絕緣間隙均采用長波前沖擊電壓試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行絕緣配

合，很好的滿足了系統(tǒng)運(yùn)行的安全性和工程建設(shè)的經(jīng)濟(jì)性需求。目前，我國750kV、1000kV

交流輸電系統(tǒng)絕緣特性研究，已根據(jù)系統(tǒng)過電壓波前時(shí)間特性大量應(yīng)用1000μs及以上長波

前沖擊電壓開展試驗(yàn)工作，獲得了大量試驗(yàn)數(shù)據(jù)，形成了系統(tǒng)的設(shè)計(jì)體系。但在試驗(yàn)方法的

標(biāo)準(zhǔn)化方面，開展工作一直很少，主要按照科研單位提出的試驗(yàn)方法及波形參數(shù)指標(biāo)開展試

驗(yàn)研究工作，未在全行業(yè)推廣應(yīng)用，限制了相關(guān)技術(shù)和科研成果的推廣應(yīng)用?，F(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)

GB/T16927.1-2011和國際標(biāo)準(zhǔn)并未對長波前沖擊電壓的波形參數(shù)、試驗(yàn)方法、試驗(yàn)設(shè)備做出

規(guī)定。由于長波前沖擊電壓涉及高電壓等級絕緣配合工作，對絕緣設(shè)計(jì)安全和經(jīng)濟(jì)性有重要

影響，因此有必要盡快制定相關(guān)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，規(guī)范研究和檢測工作。

一、編制背景

1．750kV以上等級電力系統(tǒng)長波前過電壓的特點(diǎn)

根據(jù)750kV及1000kV已建及在建大量工程系統(tǒng)內(nèi)過電壓波前時(shí)間統(tǒng)計(jì)結(jié)果，單相接地

短路、合空線等高幅值操作過電壓波前時(shí)間均達(dá)到1000μs以上，統(tǒng)計(jì)平均值范圍在

2000~3000μs內(nèi)，而根據(jù)國內(nèi)外長空氣間隙不同波前時(shí)間沖擊電壓放電特性研究成果表明，

波前時(shí)間大于臨界波前后，隨著波前時(shí)間的增大，相同間隙距離的放電電壓會(huì)逐步提高，而

750kV以上電壓等級系統(tǒng)由于內(nèi)過電壓成為控制主絕緣的主要過電壓類型，其高幅值的特點(diǎn)，

決定了絕緣間隙距離的設(shè)計(jì)要比500kV等級大幅提高，相應(yīng)設(shè)備制造難度，經(jīng)濟(jì)投入會(huì)顯著

提高，因此，如何結(jié)合系統(tǒng)過電壓和放電特性的特征，合理優(yōu)化間隙設(shè)計(jì)就顯得尤為重要，

所以，有必要充分挖掘長波前內(nèi)過電壓對應(yīng)模擬試驗(yàn)電壓的特點(diǎn)，盡量壓縮絕緣尺度，提高

經(jīng)濟(jì)性。

2.檢測及科研試驗(yàn)技術(shù)的需求

根據(jù)長波前沖擊電壓模擬試驗(yàn)的科研和工程應(yīng)用價(jià)值，以原武高所、現(xiàn)中國電科院為代

表的科研機(jī)構(gòu)，30多年來長期致力于高效率長波前沖擊電壓發(fā)生回路的研究以及成套裝置的

研制。在80年代特高壓前期技術(shù)攻關(guān)和2000年后750kV示范工程外絕緣特性研究中，利用

5400kV/527kJ沖擊電壓發(fā)生器，配置長波電阻，接大電容負(fù)載調(diào)試輸出800μs波前沖擊電壓，

初步滿足當(dāng)時(shí)的工程設(shè)計(jì)試驗(yàn)需求，但輸出電壓效率在很難超過50%。2008研制成功綜合技

術(shù)指標(biāo)國際領(lǐng)先的7500kV寬波前沖擊電壓發(fā)生裝置，波前范圍覆蓋1.2μs~3000μs，幅值

完全滿足特高壓等級系統(tǒng)過電壓模擬試驗(yàn)需求。中國電科院在特高壓輸變電空氣間隙研究過

程中，總結(jié)了短波前、標(biāo)準(zhǔn)波再到不同波前的長波前沖擊電壓放電特性，提出了相關(guān)修正方

法可以指導(dǎo)該類型試驗(yàn)的開展。隨著長波前沖擊電壓技術(shù)的重要實(shí)用價(jià)值，國內(nèi)多家科研和

檢測單位開始著手建立相關(guān)試驗(yàn)?zāi)芰?，以滿足日常試驗(yàn)需求。但在制定沖擊電壓發(fā)生裝置的

技術(shù)要求中就缺乏相應(yīng)波形參數(shù)、輸出電壓效率等合理的技術(shù)指標(biāo)參照。在試驗(yàn)中也沒有成

熟的試驗(yàn)方法指導(dǎo)，因此，對相關(guān)試驗(yàn)工作造成一定影響。

為了規(guī)范長波前沖擊電壓試驗(yàn)技術(shù)，指導(dǎo)相關(guān)科研單位、高校、廠家正確開展長波前沖

擊電壓試驗(yàn)工作，根據(jù)《2017年能源領(lǐng)域行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)制（修）訂計(jì)劃及英文版翻譯出版計(jì)劃》

中能源20170643號計(jì)劃安排，制定本標(biāo)準(zhǔn)。

二、編制主要原則及思路

1．本標(biāo)準(zhǔn)在制定過程中，充分吸收了近年來750kV、1000kV系統(tǒng)過電壓、外絕緣技術(shù)

大量科研成果和重點(diǎn)工程設(shè)計(jì)成功經(jīng)驗(yàn)，以中國電科院運(yùn)行管理的特高壓交流試驗(yàn)基地

7500kV寬波前沖擊電壓發(fā)生裝置為核心技術(shù)條件，并考慮推廣應(yīng)用后其他試驗(yàn)單位的技術(shù)能

17

XXX/TXXXXX-XXXX

力和沖擊電壓發(fā)生裝置技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀，在總結(jié)和分析的基礎(chǔ)上編制而成。

2．本標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)方法與GB/T16927.1-2011《高電壓試驗(yàn)技術(shù)第1部分：一般定義及試

驗(yàn)要求》技術(shù)原則保持一致，提出了具有長波前技術(shù)特點(diǎn)的相關(guān)要求。

3．作為電力行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，使得國內(nèi)長波前沖擊電壓試驗(yàn)工作有章可循。

三、與其他標(biāo)準(zhǔn)的關(guān)系

本標(biāo)準(zhǔn)制定原則、術(shù)語定義、基本試驗(yàn)方法是與GB/T16927.1-2011、IEC60060-1-2010

一致的。

現(xiàn)行國標(biāo)GB/T16927.1-2011，只規(guī)定工頻電壓、雷電沖擊電壓和標(biāo)準(zhǔn)操作沖擊電壓技

術(shù)參數(shù)，以及通用試驗(yàn)方法，未規(guī)定250μs以上波前時(shí)間沖擊電壓技術(shù)參數(shù)、偏差范圍，以

及相間試驗(yàn)反極性電壓偏差。

IEC60060-1-2010:High-voltagetesttechniquesPart1:Generaldefinitionsandtest

requirements規(guī)定了工頻、雷電沖擊和相地操作沖擊、波形參數(shù)，以及相間標(biāo)準(zhǔn)操作沖擊電

壓波形和延遲時(shí)間等內(nèi)容，并對試驗(yàn)方法有總體規(guī)定。但未針對長波前沖擊電壓發(fā)生設(shè)備的

特點(diǎn)，給出長波前沖擊電壓波形參數(shù)的和合理規(guī)定。

相對于GB/T16927.1-2011和IEC60060-1-2010，本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了單極性長波前沖擊電壓波

形參數(shù)、試驗(yàn)方法、試驗(yàn)設(shè)備，相間等長波前沖擊電壓聯(lián)合試驗(yàn)方法，以及長波前沖擊電壓

與其它類型電壓疊加的合成試驗(yàn)方法；將近年在長波前沖擊電壓研究方面的典型技術(shù)成果、

研究方法，作為資料性附錄放入標(biāo)準(zhǔn)，指導(dǎo)相關(guān)科研檢測單位和設(shè)備制造企業(yè)開展750kV及

以上電壓等級模擬長波前系統(tǒng)過電壓試驗(yàn)，并為電力設(shè)計(jì)單位提供絕緣配合設(shè)計(jì)依據(jù)。

四、主要工作過程

1．2017年10月—2017年12月，編制綱要并完成審查。

2．2018年1月—2018年6月，編制標(biāo)準(zhǔn)文稿，形成初稿并完成內(nèi)審。

3．2018年7月—2018年10月，召開初稿外部評審會(huì)，征求了專家意見，并修改完善，

補(bǔ)充各部分內(nèi)容。

4．2018年11月，根據(jù)標(biāo)委會(huì)委員及參編各單位意見，形成征求意見稿。

五、標(biāo)準(zhǔn)的結(jié)構(gòu)及內(nèi)容

本標(biāo)準(zhǔn)依據(jù)DL/T800-2012《電力企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)編制導(dǎo)則》的編寫要求進(jìn)行了編制。主要用

于規(guī)定我國長波前沖擊電壓電氣試驗(yàn)方法。

標(biāo)準(zhǔn)的主要結(jié)構(gòu)及內(nèi)容如下：

1．目次；

2．前言；

3．正文共設(shè)6章：范圍、規(guī)范性引用文件、術(shù)語和定義、長波前沖擊電壓試驗(yàn)、長波前

沖擊聯(lián)合電壓試驗(yàn)、長波前沖擊合成電壓試驗(yàn)；

4．附錄A、B、C。

六、條文說明

1.“前言”部分介紹了本標(biāo)準(zhǔn)制定的技術(shù)背景，以及和GB/T16927.1-2011、IEC

60060-1-2010的關(guān)系。本標(biāo)準(zhǔn)的提出是基于大量的科研和工程絕緣設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)提出的，后續(xù)將

對超特高壓高壓試驗(yàn)技術(shù)起到很好的完善和提升作用。GB/T16927.1-2011主要規(guī)定了標(biāo)準(zhǔn)

波形參數(shù)要求，對于長波前等特殊波形只提出由相關(guān)技術(shù)委員會(huì)特殊規(guī)定，無法參考。

2.由于目前長波前沖擊電壓試驗(yàn)主要應(yīng)用于750kV以上電壓等級輸電系統(tǒng)模擬長波前

18

XXX/TXXXXX-XXXX

過電壓試驗(yàn)，對于變電類設(shè)備雖然出于設(shè)備安全考慮和技術(shù)習(xí)慣，大量標(biāo)準(zhǔn)仍沿用標(biāo)準(zhǔn)操作

沖擊電壓，但根據(jù)模擬內(nèi)過電壓技術(shù)自身特點(diǎn)，采用長波前沖擊電壓波形可以很好的檢驗(yàn)絕

緣性能，壓縮絕緣尺度，因此，推薦設(shè)備采購方和供貨商在試驗(yàn)條件允許情況下采用長波前

沖擊電壓開展試驗(yàn)。本標(biāo)準(zhǔn)適用于750kV及以上電壓等級運(yùn)行中涉及內(nèi)過電壓的桿塔間隙、

絕緣子、一次設(shè)備。

3.“引用標(biāo)準(zhǔn)”中部分給出時(shí)間，部分未給出時(shí)間規(guī)定，主要根據(jù)技術(shù)內(nèi)容要求確定，

不作統(tǒng)一要求。

4.“3.3長波前沖擊電壓定義”中本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定到峰值時(shí)間≥1000s為長波前沖擊電壓，

該定義主要是相對于250μs的標(biāo)準(zhǔn)波前而言，在行業(yè)中有很好的認(rèn)可度，科研、設(shè)計(jì)單位已

形成共識。相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定≥20s為操作波波形，是相對雷電沖擊等短脈沖波定義的，與本

標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定不矛盾。

中國電科院在特高壓交流試驗(yàn)基地研究不同波前時(shí)間長空氣間隙放電特性試驗(yàn)中，基于

7500kV寬波前沖擊電壓發(fā)生裝置調(diào)波產(chǎn)生的典型長波前沖擊電壓波形如表1所列，除。半

峰時(shí)間與到峰值時(shí)間比值在4~5范圍內(nèi)，均滿足波形參數(shù)要求。

表1中國電科院典型雙指數(shù)沖擊電壓波形參數(shù)

序號波形參數(shù)（μs）到峰值之間TP（μs）半峰值時(shí)間T2（μs）

11000/500010005000

21500/600015006000

32000/800020008000

42500/10000250010000

由于不同波形發(fā)生回路中調(diào)波電阻差異和目前高效率發(fā)生回路的技術(shù)特點(diǎn)，不同波形均

為雙指數(shù)波形，但到峰值時(shí)間與波前時(shí)間不成線性關(guān)系，該技術(shù)特點(diǎn)不影響實(shí)際應(yīng)用。

5.“4.1長波前沖擊電壓的有關(guān)定義”中，對于長波前沖擊電壓波前時(shí)間的規(guī)定與標(biāo)準(zhǔn)

操作沖擊波形一致，均采用到峰值時(shí)間Tp，從實(shí)際原點(diǎn)到長波前沖擊電壓的最大值時(shí)刻的時(shí)

間間隔來定義，與雷電沖擊波前的定義不同。

6.“4.2.1標(biāo)準(zhǔn)長波前沖擊電壓參數(shù)規(guī)定”中，根據(jù)中國電科院近10年來的研究成果及

不同波前時(shí)間的放電特性規(guī)定了標(biāo)準(zhǔn)長波前沖擊電壓波形參數(shù)，明確了試驗(yàn)長波前沖擊選擇

的波形，可以滿足日常試驗(yàn)需求。

7.“4.2.2長波前沖擊波形參數(shù)容差”中，對于峰值和半峰值時(shí)間的容差規(guī)定與GB/T

16927.1中一致，但由于長波前沖擊電壓波前時(shí)間在1000μs或更長，以1000μs為例，20%

容差控制，則800μs~1200μs范圍內(nèi)均符合要求，但800μs與1200μs相差400μs，其施

加于設(shè)備的沖擊能量也相差較大。因此，本標(biāo)準(zhǔn)實(shí)際試驗(yàn)中應(yīng)盡量減小偏差范圍，盡量控制

在10%內(nèi)。

8.“4.3.1長波前沖擊電壓的產(chǎn)生”中，提出并解釋了本標(biāo)準(zhǔn)主要規(guī)定雙指數(shù)波形的原

因，雖然前期長波沖擊研究中可以用對試驗(yàn)變壓器的低壓繞組施加沖擊的方法來產(chǎn)生，但這

種方法無法產(chǎn)生4.2.1規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)參數(shù)，且隨著長波前沖擊電壓發(fā)生裝置技術(shù)的發(fā)展，采用沖

擊電壓發(fā)生裝置已實(shí)現(xiàn)1000μs~3000μs波前高幅值沖擊電壓，可以滿足1000kV級交流系統(tǒng)相

關(guān)試驗(yàn)需求。試驗(yàn)變壓器振蕩波形輸出方法復(fù)雜，對試驗(yàn)變壓器性能要求較高，且會(huì)造成不

可逆損傷，因此，目前該技術(shù)行業(yè)內(nèi)已未采用該技術(shù)產(chǎn)生長波前沖擊電壓。

19

XXX/TXXXXX-XXXX

目次

前言...........................................................................II

1范圍...........................................................................1

2規(guī)范性引用文件.................................................................1

3術(shù)語和定義.....................................................................1

4長波前沖擊電壓試驗(yàn).............................................................2

4.1長波前沖擊電壓的有關(guān)定義...................................................2

4.2長波前沖擊試驗(yàn)電壓技術(shù)參數(shù).................................................2

4.3長波前沖擊電壓的產(chǎn)生及測量.................................................3

4.4試驗(yàn)程序...................................................................3

5長波前沖擊聯(lián)合電壓試驗(yàn).........................................................3

5.1長波前沖擊聯(lián)合試驗(yàn)電壓.....................................................3

5.2試驗(yàn)電壓的產(chǎn)生.............................................................6

5.3試驗(yàn)電壓的測量.............................................................6

6長波前沖擊合成電壓試驗(yàn).........................................................6

6.1長波前沖擊合成試驗(yàn)電壓.....................................................6

6.2試驗(yàn)電壓的產(chǎn)生.............................................................8

6.3試驗(yàn)電壓的測量.............................................................8

附錄A（資料性附錄）長波前沖擊電壓試驗(yàn)波形.......................................9

附錄B（資料性附錄）1000kV桿塔間隙不同波前沖擊電壓試驗(yàn)結(jié)果......................10

附錄C（資料性附錄）長波前沖擊電壓相間試驗(yàn)回路...................................13

I

XXX/TXXXXX-XXXX

長波前沖擊電壓試驗(yàn)技術(shù)導(dǎo)則

1范圍

本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了750kV及以上電壓等級交流線路及變電站構(gòu)架空氣間隙長波前沖擊電壓試

驗(yàn)中的試驗(yàn)電壓波形要求、試驗(yàn)流程、試品及測量要求等內(nèi)容。

本標(biāo)準(zhǔn)適用于750kV及以上電壓等級交流系統(tǒng)用輸電線路及變電站構(gòu)架間隙的長波前沖

擊電壓試驗(yàn)。

2規(guī)范性引用文件

下列文件中的條款通過本標(biāo)準(zhǔn)的引用而成為本標(biāo)準(zhǔn)的條款。凡是注日期的引用文件，其

隨后所有的修改單（不包括勘誤的內(nèi)容）或修訂版均不適用于本標(biāo)準(zhǔn)，然而，鼓勵(lì)根據(jù)本標(biāo)

準(zhǔn)達(dá)成協(xié)議的各方研究是否可使用這些文件的最新版本。凡是不注日期的引用文件，其最新

版本適用于本標(biāo)準(zhǔn)。

GB/T16927.1高電壓試驗(yàn)技術(shù)第1部分：一般定義及試驗(yàn)要求（eqvIEC60060-1）

GB/T16927.2高電壓試驗(yàn)技術(shù)第2部分:測量系統(tǒng)（eqvIEC60060-2）

GB/T16927.3高電壓試驗(yàn)技術(shù)第3部分：現(xiàn)場試驗(yàn)的定義及要求(IEC60060-3,MOD)

GB311.1絕緣配合第1部分定義、原則和規(guī)則（IEC60071-1：2006，MOD）

GB/T16896.1高電壓沖擊測量儀器和軟件第1部分:對儀器的要求(IEC61083-1,MOD)

GB/T16896.2高電壓沖擊測量儀器和軟件第2部分:軟件的要求(IEC61083-1,MOD)

3術(shù)語和定義

3.1沖擊電壓impulsevoltage

指迅速上升到峰值然后緩慢地下降到零的非周期瞬態(tài)電壓，包括雙指數(shù)波形或振蕩衰減

波形。

3.2到峰值時(shí)間(波前時(shí)間)Tptimetopeak

從實(shí)際原點(diǎn)到長波前沖擊電壓的最大值時(shí)刻的時(shí)間間隔。

3.3長波前沖擊電壓longwave-fronttimeimpulsevoltage

到峰值時(shí)間Tp≥1000s的沖擊電壓。

3.4試驗(yàn)電壓值valueofthetestvoltage

指施加于試品上的沖擊電壓峰值。

3.5放電電壓dischargevoltage

試品上發(fā)生放電時(shí)的電壓值。

3.6耐受電壓withstandvoltage

指在規(guī)定的條件下進(jìn)行耐壓試驗(yàn)時(shí)施加的試驗(yàn)電壓值。

3.7標(biāo)準(zhǔn)偏差sstandarddeviation

試品的破壞性放電電壓的標(biāo)準(zhǔn)偏差,指破壞性放電電壓分散性的大小。由下式計(jì)算：

1n

2

sUiUa

n1i1

式中：Ui為第i次破壞性放電電壓的測量值；

Ua為破壞性放電電壓的算術(shù)平均值（大多數(shù)情況下Ua=U50）；

1

XXX/TXXXXX-XXXX

n為測量次數(shù)（放電次數(shù)）。

3.8容差tolerance

測量值與規(guī)定值之間的允許差值。

3.9聯(lián)合電壓試驗(yàn)combinedvoltage

由兩個(gè)獨(dú)立電源產(chǎn)生電壓施加于兩個(gè)端子，在端子間形成電壓的試驗(yàn)。

3.10合成電壓試驗(yàn)compositevoltage

由兩個(gè)獨(dú)立電源產(chǎn)生電壓施加于同一端子，形成疊加電壓的試驗(yàn)。

4長波前沖擊電壓試驗(yàn)

4.1長波前沖擊電壓的有關(guān)定義

長波前沖擊電壓通常指到峰值時(shí)間Tp≥1000s的沖擊電壓，主要包括采用沖擊電壓發(fā)生

器產(chǎn)生的雙指數(shù)波長波前沖擊電壓，以及采用電容器對變壓器原邊放電產(chǎn)生的振蕩波形長波

前沖擊電壓。電力行業(yè)采用的高幅值雙指數(shù)長波前沖擊電壓一般波前時(shí)間＜3000μs，振蕩波

形長波前沖擊電壓可達(dá)到5000μs，或更長。

如圖1所示，基于目前國內(nèi)高壓試驗(yàn)設(shè)備行業(yè)中沖擊電壓發(fā)生裝置的最新技術(shù)發(fā)展情況

以及主流電氣回路設(shè)計(jì)特點(diǎn)，雙指數(shù)長波前沖擊電壓的半峰值時(shí)間T2與到峰值時(shí)間的比值通

?！?，且隨著波前時(shí)間的增長，該比值會(huì)減小。

由于最大電壓處的持續(xù)時(shí)間相對較長，在實(shí)際確定該時(shí)間時(shí)會(huì)有難度。

圖1雙指數(shù)長波前沖擊電壓全波

注：半峰值時(shí)間T2，是指實(shí)際原點(diǎn)和電壓第一次衰減到半峰值瞬間的時(shí)間間隔。

4.2長波前沖擊試驗(yàn)電壓技術(shù)參數(shù)

4.2.1標(biāo)準(zhǔn)長波前沖擊電壓參數(shù)規(guī)定

雙指數(shù)長波前沖擊電壓是最常用的長波前沖擊電壓波形，通常由高幅值沖擊電壓發(fā)生裝

置經(jīng)過高效率長波前發(fā)生回路充放電產(chǎn)生，用于試驗(yàn)檢測及科研。本標(biāo)準(zhǔn)對標(biāo)準(zhǔn)長波前沖擊

波形參數(shù)給予規(guī)定。

標(biāo)準(zhǔn)長波前沖擊是到峰值時(shí)間TP為1000μs，半峰時(shí)間T2為5000μs的沖擊電壓，表示為

1000/5000μs沖擊。

該波形已普遍應(yīng)用于我國750kV、1000kV交流系統(tǒng)線路及變電站空氣間隙試驗(yàn)及絕緣配

合，在大量輸變電