雷電沖擊試驗(yàn)

1、雷電沖擊試驗(yàn),電氣設(shè)備在電力系統(tǒng)運(yùn)行中除承受正常運(yùn)行的工頻電壓外，還可能受到暫時(shí)過(guò)電壓及雷電過(guò)電壓的襲擊。 雷電在輸電線(xiàn)路或電力設(shè)備上，有可能造成幅值和陡度都很高的過(guò)電壓，對(duì)設(shè)備的絕緣破壞較大。工程上，為了考驗(yàn)電力設(shè)備耐受雷電過(guò)電壓的能力，使用沖擊電壓發(fā)生器進(jìn)行模擬雷擊的試驗(yàn)，這就是雷電沖擊電壓試驗(yàn)。人為施加在輸電線(xiàn)路或電力設(shè)備上的這個(gè)雷電過(guò)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(fù)）。為了模擬雷電過(guò)電壓的作用，保證電力系統(tǒng)安全可靠的運(yùn)行，要求變壓器有足夠的沖擊絕緣強(qiáng)度，國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)對(duì)變壓器的不同的電壓等級(jí)作了明確規(guī)定。見(jiàn)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(guò)電壓（雷電）時(shí)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(guó)內(nèi)沖擊電壓發(fā)生器能產(chǎn)生8種沖擊波形。下面簡(jiǎn)單介紹一下： GB311高壓輸變電設(shè)備的絕緣配合-高電壓試驗(yàn)技術(shù)規(guī)定了三種標(biāo)準(zhǔn)沖擊波形 （1） 1.2/50微妙標(biāo)準(zhǔn)雷電沖擊全波 （2） 1.2/25微妙標(biāo)準(zhǔn)雷電截波 過(guò)零系數(shù) 0.25-0.35 （3）250/2500微妙的標(biāo)準(zhǔn)操作沖擊波 Tf為20250us 90%持續(xù)時(shí)間200us 過(guò)零時(shí)間500us IEC517 規(guī)定GIS組合電器現(xiàn)場(chǎng)沖擊試驗(yàn)的二

3、種標(biāo)準(zhǔn)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(xiàn)路絕緣子陡波沖擊耐受試驗(yàn)規(guī)定了線(xiàn)路絕緣子陡波沖擊耐受試驗(yàn)的標(biāo)準(zhǔn)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(xiàn)路B型絕緣子陡波沖擊耐受試驗(yàn)。 JB5892高壓線(xiàn)路用有機(jī)復(fù)合絕緣子技術(shù)條件規(guī)定了有機(jī)復(fù)合絕緣子陡波沖擊耐受試驗(yàn)的標(biāo)準(zhǔn)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(xiàn)路用有機(jī)復(fù)合絕緣子陡波沖擊耐受試驗(yàn)。 DL474.6 變壓器操作波感應(yīng)耐壓試驗(yàn)規(guī)定了變壓器操

4、作波感應(yīng)耐壓試驗(yàn)的標(biāo)準(zhǔn)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(yàn)。,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(lái)產(chǎn)生標(biāo)準(zhǔn)雷電沖擊全波截波。要進(jìn)行沖擊電壓試驗(yàn)，就必須先知道沖擊波形的規(guī)范性。 全波標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定： （1）波前時(shí)間Tf為1.2uS，允許誤差30%； （2）半峰值時(shí)間Tt為50 uS，允許誤差20%； （3）試驗(yàn)電壓Um，允許偏差3%，是指規(guī)定值和實(shí)測(cè)值之差，不是指測(cè)量誤差。 （4）當(dāng)實(shí)際波形波前部分有振蕩（過(guò)沖）及波尾過(guò)零呈衰減振蕩波時(shí)，規(guī)定振蕩幅值不應(yīng)超過(guò)0.05Um，衰減振

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

6、與反波峰值的幅值的30%和90%的兩點(diǎn)的聯(lián)線(xiàn)與反波峰值的交點(diǎn)為N，與D點(diǎn)橫向平行的交點(diǎn)為M，從M點(diǎn)所作的橫軸垂線(xiàn)與O1之間的距離為截波時(shí)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(shí)間計(jì)算 如圖（3）是沖擊電壓發(fā)生器最基本的等值回路。 試驗(yàn)前把C1充好電，當(dāng)K（或點(diǎn)火球隙）動(dòng)作后，由C1向C2充電，則試品兩端電壓： U1=U0*（1-e（-t /） （充電過(guò)程） C1、C2兩端電壓平衡后，一起又通過(guò)R2對(duì)地放電，則試品兩端電壓： U2=U0*e（-t /） （放電過(guò)程） 根據(jù)雷電波形定義，來(lái)推導(dǎo)波頭波尾時(shí)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(jì)算 如上圖：=U2/U1 =（U2/UR2）*（UR2/U1） =（C1/（C1+C2）*（R2/（Rs+R2） 當(dāng)Rs=0時(shí)，回路為高效率 4、試驗(yàn)站沖擊發(fā)生器 （1）沖擊發(fā)生器線(xiàn)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(yàn)站沖擊等值電路,（2）,新試驗(yàn)站沖擊等值電路,舊試驗(yàn)站球心放電原理：如圖 第一步：1點(diǎn)充電為+U0，當(dāng)球隙擊穿時(shí)，1點(diǎn)電位降到0，2點(diǎn) 電位由0變?yōu)?U0，那么第二個(gè)球隙兩端的電位變成+UO-（-U0） =2U0，肯定會(huì)導(dǎo)致第二個(gè)球隙擊穿。 第二步：同樣第二個(gè)球隙擊穿后，4點(diǎn)電位由0變?yōu)?2U0，那么第三個(gè)球隙兩端的電位變成+UO-（-2U0）=3U0，肯定會(huì)導(dǎo)致第三個(gè)球隙擊穿。所以有n個(gè)球隙擊穿后，就有n個(gè)U0，它輸出電壓如8點(diǎn)就為-nU0，可見(jiàn)輸出電壓與充電電壓極性相反。 這一系列過(guò)程可被概括成為“多級(jí)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”