雷电冲击电压实验

雷电冲击电压实验

一、实验目的

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。本实验通过实验装置及控制平台模拟产生相应的雷电冲击波，观察长气隙击穿放电现象以及通过控制台观察冲击波的波形，了解冲击电压发生器的功能要求及技术要求，了解其工作原理、系统组成、具体结构以及相关操作，明确冲击电压实验的有关注意事项，掌握完整的操作流程和操作技能，初步具备开展相关试验任务的能力。

二、试验项目

通过雷击冲击电压发生器产生高压冲击波击穿长气隙放电

三、实验说明

1、冲击电压在系统中的存在形式和表现

因雷电影响会在电力系统中产生大气过电压，有两种基本形式，即直击雷过电压和感应雷过电压，他们都表现为一段作用时间很短的过电压脉冲波。这种过电压波一般会引起绝缘子闪络或避雷器动作，从而形成冲击截波。如果过电压幅值很大，其波头上升很快，引发的绝缘子闪络或避雷器动作就可能发生在波头部分，将形成冲击陡波。

因系统的倒闸操作、元件动作或发生故障等原因，使系统状态改变，引发过渡过程，可能产生涌动的电压升高，形成操作冲击波。它是一种作用时间较长的过电压波。

2、冲击电压的特点

雷电冲击电压波是一种作用时间很短的过电压脉冲波，具有单极性，一般为负极性，如果引起放电，其产生的冲击电流很强。

冲击截波对电感线圈类设备可能造成更严重的威胁，而冲击陡波对绝缘子内绝缘的威胁更大。

操作冲击波的能量来自于系统内部，其作用时间比雷电波长的多，持续的能量累积造成的损害可能比雷电波更为严重

3、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

图1 雷电冲击电压全波波形

图2 冲击电压截波波形（尾截波）

4.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 0.25-0.35

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

5.冲击电压的产生及测量

四．仪器设备：冲击电压发生器

五、试验接线

六．实验冲击电压加压过程及波形图

等待触发

冲击电压波波形

冲击电压发生器现场现象

七、实验现象及结果

当冲击电压升高到一定幅值时，某一瞬间一个大概接近2米长气隙被击穿放电，出现耀眼的电弧并伴随一声震耳欲聋的巨响，发生瞬时放电，且放电时间极短。第一次近距离的观看类似雷击放电一样的实验现象，感受颇深，这也提醒我们要始终保持一种强烈的敬畏心理，电力系统中的各种无声无息的电现象还是很危险的！