《城市轨道交通电气设备测试（第2版）》 课件3.7冲击耐压试验

《高电压检测项目》冲击耐压试验目录01冲击耐压试验概述02冲击电压波形03多级冲击电压发生器04冲击电压发生器使用01冲击耐压试验概述冲击耐压试验概述1.1概述

电力系统高压电气设备除了承受长时期的工作电压外，在运行过程中还可能会承受短时的雷电过电压和操作过电压的作用。一般用冲击高压试验来检验高压电气设备的雷电过电压和操作过电压作用下的绝缘性能或保护性能。

冲击高压试验可分为雷电冲击高压试验和操作冲击高压试验，使用冲击电压发生器产生高压。冲击电压发生器是一种产生脉冲的高电压发生装置，原先只用于研究电力设备遭受大气过电压（雷击）时的绝缘性能，后来又用于研究电力设备遭受操作过电压时的绝缘性能。所以要求冲击电压发生器不仅能产生出现在电力设备上的雷电波形，还能产生操作过电压波形。冲击电压的破坏作用不仅决定于幅值，还与波前陡度有关，对某些设备还要采用截波来进行试验。冲击耐压试验概述

由于冲击高电压试验对试验设备和测试仪器的要求高、投资大，测试技术也比较复杂，所以在绝缘预防性试验中通常不列入冲击耐压试验。但为了研究电气设备在运行中遭受雷电过电压和操作过电压作用时的绝缘性能，在许多高压试验室中都装设了冲击电压发生器，用来产生试验用的雷电冲击电压波和操作冲击电压波。许多高压电气设备在出厂试验、型式试验时或大修后都必须进行冲击高压试验。02冲击电压波形冲击电压波形2.1冲击电压波形

绝缘耐受冲击电压的能力与施加的电压波形有关，而实际的冲击电压波形具有分散性，即每次的波形参数会有不同，为了保证多次冲击试验的重复性和不同试验条件下试验结果的可比性，必须规定统一的冲击电压波形参数。我国对标准冲击电压波形的规定和国际电工委员会（IEC）标准相同。如图3-42所示为标准冲击电压波形，如图3-43所示为非周期性的冲击电压波形。冲击电压波形图3-421标准冲击电压波形图3-43非周期性冲击电压波形冲击电压波形

经过时间T1时，电压从零上升到最大值，然后经过时间T2－T1，电压下降到最大值的一半。将电压从零上升到最大值所用的时间T1称为波头时间（或波前时间），电压从零开始经过最大值又下降到最大值一半的时间T2称为半峰值时间（或波长时间、波尾时间）。

非周期性的冲击电压波形由两个指数电压波形叠加组成，即：式中

——波尾时间常数；

——波头时间常数，

通常

远大于

；

A——单指数波幅值。冲击电压波形

对于实际的冲击电压波形，其起始部分通常比较模糊，在最大值附近的波形比较平坦，很难确定起始零点和到达最大值的时间。所以实际中通常采用视在波头时间和视在半峰值时间来定义冲击电压波形。按照国际电工委员会（IEC）标准，实际冲击电压波形参数的定义如图3-44所示。图3-44实际的冲击电压波形标准冲击电压波形的参数为：波头时间：1.2（1±30%）s；半峰值时间：50（1±20%）s；幅值：±3%。03多级冲击电压发生器多级冲击电压发生器3.1多级冲击电压发生器的原理由于受到高压硅堆参数等因素的限制，单级冲击电压发生器输出的冲击电压幅值一般不超过200～300kV，所以实际中要获得更高的冲击电压幅值，需采用多级冲击电压发生器。多级冲击电压发生器的基本原理是：并联充电、串联放电。即先对多个电容器并联充电，然后这些电容器自动串联起来放电，以产生很高的冲击电压幅值。图3-24是多级冲击电压发生器的原理电路图。

图3-45中，首先调整各个球隙的距离，使G1的放电电压为U0，G2～G4的放电电压在U0～2U0范围内，然后开始对各个电容器同时充电到U0。这时G1首先击穿，导致G2～G4依次击穿，各个电容器串联起来对C2和R2放电，在输出端获得幅值很高的冲击电压。多级冲击电压发生器图3-45多级冲击电压发生器的原理电路图多级冲击电压发生器

冲击电压发生器的多个电容器由并联转串联是通过许多点火球隙实现的，即控制点火球隙使它放电时把多个电容器串联起来。被测设备上的电压上升速度和经过峰值后电压下降的快慢，可以通过电容电路中的电阻值调节。影响波头的电阻称为波头电阻，影响波尾的电阻称为波尾电阻。试验时，通过改变波头电阻和波尾电阻的阻值，获得标准冲击电压波的预定波头时间和半波峰值时间。改变整流电源输出电压的极性和幅值，就可以获得所需要的冲击电压波的极性和峰值，由此可以实现从几十万伏到几百万伏，甚至千万伏的冲击电压发生器。

电容器由并联充电转变为串联放电的关键是杂散电容来不及放电，而杂散电容放电的快慢一方面取决于杂散电容的大小，另一方面取决于放电电阻R的大小，即杂散电容放电的时间常数。在实际当中，有时为了确保各级球隙能顺利自动放电，还需要采取措施增大杂散电容。多级冲击电压发生器

除了冲击耐压试验外，对于变压器、电抗器等有绕组的电气设备，还要做截断时间为2～5s的截断波试验。截断可以发生在波头，也可以发生在波尾，这种截断波的产生、测量，需要用到截波装置。如图3-46所示为2250kV（3×750kV）工频高压串级装置，如图3-47所示为户内冲击电压发生器及截波装置。多级冲击电压发生器图3-462250kV（3×750kV）工频高压串级装置多级冲击电压发生器图3-47户内冲击电压发生器及截波装置04冲击电压发生器使用冲击电压发生器使用4.1准备工作

选择合适容量、电压的电源，将设备按有效绝缘距离布置就位，选择合适导线正确接线。

接好设备的接地线，设备的接地线应相互相连，最终一点接地，连接在本体附近，接地线应采用25mm2铜皮相联。

清除发生器各部分绝缘和球隙表面的灰尘、污垢、潮气，检查控制测量系统且将控制、测量系统调整预置好。复查接线和接地是否正确，关闭试区大门及防护门。不充电，将装置先动作一遍，查看动作是否灵活，接触是否良好。4.2接线冲击电压发生器使用4.3调波方法

检查冲击发生器充电装置与本体及电容分压器相连部分是否正确，各部位是否良好接地。根据波头电容估算波头电阻值和波尾阻值，将估算合适的波头电阻和波尾电阻接入本体，用铝棒将操作波的外波头电阻短接。根据估测冲击电压波幅值，适当选择冲击电压分压器低压臂电容，保证低压臂电压幅值不超过1000V。

在低压情况下，对本体充电，充电到整定电压与充电电压相等时触发本体对波头电容放电，波头时间偏短，增加波头电阻，半峰值时间偏短，增加波尾电阻，反之相关。

当产生操作冲击电压波时，拆除铝短接棒，将外波头电阻接入放电回路，拆除或调换各级雷电波尾电阻。当产生幅值较高的操作冲击电压波时，控制室观察走廊应有可靠接地的金属网遮栏，周围其他试验设备和物体应可靠接地。冲击电压发生器使用

测量仪器测出波形是否符合标准，如果波头时间偏小，增加外波头电阻阻值，反之相反。尽管在不同负荷电容下，一般操作波的半峰值时间均能符合标准偏差规定。

如图3-48所示为进行中的冲击放电试验。图3-48进行中的冲击放电试验复习与思考1.