目录

 

 

           前言 。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。2

 

           摘要 。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。3

 

           第一章 电力变压器和电抗器的雷电冲击和操作冲击波形 。。。。。4

 

           第一节 试验电路。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。4

 

           第二节 校正 。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。5

 

           第二章 雷电冲击试验 。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。5

 

           第一节 波形 。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。6

 

           第二节 波尾截断的冲击波 。。。。。。。。。。。。。。。。。。7

 

           第三节 端子接线和故障探测方法 。。。。。。。。。。。。。。。7

 

           第三章 操作冲击试验 。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。10

 

           第一节 特殊要求 。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。11

 

           第二节 变压器 。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。11

 

           第三节 电抗器 。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。13      

           第四章 包括传递函数分析在内的数字处理。。。。。。。。。。。。18

 

  第五章 冲击试验报告 。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。18

 

   参考文献 。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。19

 

   总结 。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。20

 

 

 

 

 

电力变压器和电抗器的雷电冲击和操作冲击试验论述

 

    前言

 

  电力设备在电力系统运行中除承受正常运行的工频电压外，还可能承受暂时过电压和雷电过电压的袭击。

  雷电在输电线路或电力设备上，有可能造成幅值陡度都很高的的过电压，对设备的绝缘破坏很大。在制造厂，为了考验电力设备耐受雷电过电压的能力，使用冲击电压发生器进行模拟雷电的试验，这就是雷电冲击试验。

  雷电脉冲具有非常陡的上升时间，这使变压器的绕组表现出多个分布电容器相串联的特征。而不是工频电压下的电感特征。由系统操作所产生的脉冲上升的电压则没有那么快，典型情况下是20us，并且变压器绕组表现出与50Hz频率下大致相同的变化特征。电压平均分布，铁心中形成磁通。其他绕组按匝数比感应出相应的电压，尽管在一般情况下操作脉冲的幅值低于雷电冲击，但是它却比正常的系统电压高得多，（大约1.5至2倍），那以，对于这一条件，仅靠过电压试验并不能使变压器得到充分的考核。因此，对于运行中可能承受所有操作波的变压器均应进行操作冲击试验。对于额定电压在300KV及以上的绕组，均应进行此项试验。

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

摘要

本次讨论的是变压器试验中的一项，雷电冲击和操作冲击试验。变压器是电网中很重要的电力设备，担负着重要的任务，是变电和输送的主要设备。因此，变压器的正常可靠运行至关重要。变压器试验是检验变压器合格与否的重要手段，雷电冲击和操作冲击在检验变压器耐受过电压的水平中占有举足轻重的地位。

 本部分是以使用常规冲击发生器对变压器的电抗器进行雷电冲击和操作冲击试验为基础而编写的。至于另用电容器对中压或低压绕组放电产生操作冲击波的方法也是适用的。但对于另加电感与该电容器串联以对高压绕组传递一种弱衰振荡波的方法则不适用。

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

第一章 变压器和电抗器的雷电冲击和操作冲击波形

 

第一节 试验电路

 

  一、试验电路的选择：

  选择变压器和电抗器的雷电冲击试验和操作冲击试验的试验电路（端子接线）有不同的考虑。对于变压器，所有的端子和绕组均可分别地按规定的试验水平进行雷电冲击试验；但在操作冲击试验时，由于是靠耦合传递电压，故规定的试验水平可以只在一个绕组上得到。

  电抗器的雷电冲击试验与变压器相类似。即所有端子可分别地进行试验，但在操作冲击试验中却有不同的考虑，且出现的问题也不一样。因此，本部分中的雷电冲击试验，对于变压器和电抗器是用同一条文来叙述 的。对于操作冲击试验，则须按变压器和电抗器分别叙述。

二、试验电路的规程：

  波前时间T1主要由试品的等效冲击电容以及冲击发生器的内部和外部串联电阻决定。对于雷电冲击波，半峰值时间T2主要由冲击发生器电容，试品电感和冲击发生器放电电阻或其他并联电阻决定。但是，在某些情况下，如绕组电感太小时，串联电阻也会对波尾有明显的影响，对于操作冲击，则采用其他的参数。

  雷电冲击和操作冲击试验用的试验设备基本一样，只是有些元件的参数不同，如电容值和电阻值不同以及试品端子接线不同。为了满足雷电冲击和操作冲击波形的不同要求，必须重视冲击发生器的电容和串联电阻以及放电电阻等参数的选择，对于操作冲击试验，可能需要高值串联电阻和负载电容，这将使冲击发生器的效率明显地降低。由于冲击发生器的输出电压是由绕组的试验水平决定的。而绕组的试验水平与试品的设备最高电压Um有关，因此，所需的冲击发生器能量是由试品本身的阻抗决定的。试验设备，试品，连接电缆和接地线及其他有关设备的布置，会受到试验室空间的限制，特别是各种结构件的邻近效应。由于冲击试验时冲击电压和冲击电流的幅值很大并且变化率又很高，再者接地系统牢固的相连，最好在试品附近处的接地点接地。此连接点应作为参考接地点。为使试品接地良好，应当采用一根或几根低阻抗导线与此参考地点相连。

 

第二节  校正

 

  试品和冲击电压发生器之间的电流回路应是低阻抗的。并且此电流回线应与试验室的整个接地系统牢固的相连，最好在试品附近处的接地点接地。此连接点应做为参考接地点。为使试品接地良好，应当采用一根或几根阻抗导线与此参考接地点相连。

  电压测量回路是试品的一个单独回路，只流过测量电流，它应当与上述参考接地点连接良好，该回路中的电流应占通过被试绕组冲击电流很小的一部分。

  在操作冲击试验中，冲击电压和冲击电流的变化率比雷电冲击试验时要小得多并且又无载波回路，故试验线路周围和参考接地点的电位梯度均显得较低，因而危险性小，但仍建议按雷电冲击试验的接地方式接地。

雷电冲击试验

 

 

 第二章 雷电冲击试验

 

第一节 波形

 

   在大型变压器和电抗器的冲击试验中，由于其绕组电感小或冲击电容大，往往不可能得到规定的波形，此时应允许有较大的偏差。

  由于被试变压器的冲击电容是一个常数，故为得到符合要求的波前时间T1或上升率，只能减小串联电阻值，但又不能过分减少，以免电压波形峰值处的振荡过大。必须对振荡峰值和波前的时间同时兼顾。通常，即使将波前时间延长到制造单位与用户协商的极限值，亦应尽量使振荡峰值不大于10%，试验电压值的测量按GB/T 16927.1规定的原则进行。

  对于大型电力变压器，尤其是其中的中压和低压绕组，视在半峰值时间T2可能达不到所规定的偏差值。这些绕组的电感可能小到使波形出现振荡。对于此问题，可用下述一些办法以得到某种程度上的解决，如增大冲击发生器的电容，采用并联级运行方式，调节串联电阻或者对非被试绕组的端子或对被试绕组的非被试端子采用特殊的试验接线。

  当非被试绕组的端子通过阻抗接地而不是直接接地时，会使绕组的等效电感明显的增加。对于直接接地的端子，只含有漏电感（由短路阻抗决定），对于通过阻抗接地的端子，主电感是占主要的，它可使等效电感比直接接地时高100倍至200倍。

  当任何非被试端子通过阻抗接地时，必须确保任何非被试端子上的对地电压不超过：

 对于星形绕组，端子额定雷电耐受电压的75%；

 对于角形绕组，端子额定雷电耐受电压的50%。

当电感太小或冲击发生器电容太小而使波形发生振荡时，反极性幅值不应超过第一个峰值的50%。

 

第二节 波尾截断的冲击波（截波）

 

  一、 截断时间：

    由于绕组结构及其布置不同，不同的截断时间Tc将在绕组的不同部位处产生不同的电气应力（电压和持续时间）。因此，不可能对一般的或特殊的变压器或电抗器规定一个最苛刻的时间，所以截断时间不作为规定的试验参数，只要求符合GB1094.3 规定的2us-6us的范围。

  但是，只有在截断时间几乎相同的情况下，才可以对截波的波形或数字记录进行比较。

二、截断冲击波的骤降陡度和反极性幅值：

   截断时各种特性参数，主要与截断电路的布置，截断电路的阻抗及试品的阻抗有关。它们均可用来决定骤降的陡度和反极性电压幅值。

  在GB 1094.3 中，已限制振荡部分的反极性电压幅值不大于截断冲击电压幅值的30%，这一规定，实际上已成为截断电路布置的准则，此外，还可以在该电路中接入附加的阻抗Zc，以满足此限值。截断回路外形尺寸应尽可能小以使骤降陡度最大，但是，应限制反极性振荡不超过30%。在多层式绕组中，层间阻抗会使骤降陡度降低，从而不能形成围绕零点的振荡。

  在GB1094.3中已建议用触发型截断间隙，因为它能保持截断时间稳定，便于对截断前及截断后的波形或数字进行比较，只有在截断时间相同的条件下才能比较截断后的那部分波形。

 

 

第三节  端子接线和故障探测方法

一、端子接线：

    试品端子接线和接地的方式主要与所采用的故障探测方法有关。通常，被试相绕组的非被试端子接地，非被试相绕组应短路接地。但是，为了改善波尾时间T2,非被试绕组经电阻接地是比较合适的。此外，被试绕组的非被试线端也可以同样的经电阻接地。

二、故障探测方法：

    故障检测一般是通过检查施加试验电压和冲击响应电流的波形图或数据记录来实现的。

    在验收试验中，主要是记录施加的试验电压波形和下列至少一个瞬态现象波形：

1：中性点电流（适用于中性点在试验时可以接地的星形联结和曲折形联结绕组）

2：绕组电流（适用于其他类型的绕组以及中性点在试验时不能接地的星形联结和曲折形联结绕组）

3：传递到邻近短路的非被绕组上的电流，有时被称为电容传递电流

4：油箱电流

5：传递到非被试绕组上的电压。

  试验程序：

直接施加冲击电压的方法是一种优先采用的方法，不过，在某些特殊的情况下，如中压或低压绕组运行时不会直接受到与其相连接系统中来的雷电过电压。在这种情况下，传递电压的波形将不满足GB1094.3的要求。因此设法在绕组端子上加入足够大的电阻值，以使试验电压值达到规定的水平是比较重要的。但有时即使使用了相当大的电阻值，也不能总是得到想要的试验电压值。在这种方试的试验中，可能会在三角形联结绕组上出现较高的相间电压值，从而使相间的内绝缘和外绝缘遭受过高电气应力的危险，这可能使低压绕组上的电压值受到限制，合适的电压限值可由低压重复式冲击发生器的瞬态分析确定。

接到绕组上的非线性保护装置，由于其特有的性能，可能会使降低电压全波与全电压全波的波形图或数字记录有差异，为了证明这些差异确实是由保护装置动作所引起的，须通过两个或多个电压值不同的降低电压的全波冲击试验来表明保护装置动作的趋势。为表明非线性效应的可逆性，应在全电压全波试验电压施加后，按相反的顺序，依次施加原用的几个降低电压的全波冲击波。例如：60%，80%，100%，80%，60%。

  GB1094.3给出的变压器中性点的试验方法，当用间接加压方法时，即中性点上的冲击电压是由一个或多个线端传递的，其中性点上的波形尚不能规定，因为它基本上是由变压器本身的参数决定 的；当采用对中性点直接加压的方法时，所有线端需接地，其波前时间允许长达13us，此时，冲击发生器的感性负载显著加大，很难达到符合偏差要求的半峰值时间，因此，可允许被试绕组的非被试端子经阻抗接地。

三、试验记录：

  概述：可以用模拟或数字记录系统来记录雷电冲击电压和电流响应波形。

模拟和数字记录系统：数字记录可以对试验结果提供数学的解释，并允许使用辅助的数学处理，例如对所记录的现象进行故障分析，这些技术表明是有前途的，但驿试验结果的解释尚未得到证实。

  在此须强调，当为使试验结果可以被接受而采用波形图对比的方法时，用数字测量技术得到的波形应当是由未经任何数学处理，滤波及平滑化的原始数据得出的。

  对非标准波形进行评估时，采用原始数据也是同样重要的。当数字记录仪作为直接测量装置记录电压和电流波形而无需对所记录的数据进行数学处理时，可视为技术先进的模拟式仪器。尽管外施电压测量已有专门的规定，但记录其他瞬态现象特性的选择则与所采用的故障探测方法有关。

四、波形的模拟记录：

为使试验结果判断容易，主要是根据降低电压和全电压下记录的波形图比较，最好是利用示波器上合适的衰减器，使相对应的波形图均具有相同的幅值。

  冲击电压波形测定：在对试验电路参数进行初步调整时，记录波形的最佳扫描时间，对于波前，为不大于10us（当对变压器中性点进行试验时，可能需要更长的扫描时间），对于波尾，只要能估算出半峰值时间就可以，不过，有时还要能估算出反极性电压幅值。

  外施冲击试验电压波形记录：为确定试验波形峰值并对任何可能出现的故障进行探测，则对于全波，扫描时间应不小于100us; 对于截波，扫描时间在10us-25us之间一般是足够的。至于试验报告，对于验收试验，一般有一个恰当的扫描时间的记录是足够的，但对于诊断性试验，则可能需要几个不同的扫描时间的记录。

  冲击响应电流的模拟记录

一般地说，冲击电流是探测故障的最灵敏的参数，因此，电流的波形图是试验结果的主要判断依据。

  根据电流波形的形状以及采用的线性扫描或指数扫描，可能需要扫描时间不同的多个记录，以保证：尽可能得到包括波前附近处的高频分量在内的清晰波形图；电流波形图的持续时间应足够长，以便判断稍晚些时间出现的波形差异。由于每台变压器的响应特性不同，且扫描时间在一定程度 上与绕组结构型式有关，故“稍晚些时间”的含义也就不同，不确切。对于扫描时间，很难拟出一个更好的规则，当记录中性点或绕组电流时，记录时间至少应持续到感性电流峰值的出现，以便由波形图判断是否存在着由于匝绝缘击穿造成匝间短路而使电感发生变化的现象。

波形的数字记录：

数字记录的原理是在试验过程 中以规则的时间间隔采样，从而对电压或电流波形进行测定。这些采样应直接表示为原始数据，以便对波形参数进行估算，也可以根据降低电压值和全电压值下记录波形的比较来对试验结果进行评估。另外，所记录的数据也可以用波形分析算法进行处理，如对记录波形的故障分析。冲击试验时，试验区域附近会出现很高的电磁场，故需要对数字记录系统中的敏感的电子装置，整个处理设备及其电源进行保护，以免受电磁场的损害。

  数字记录仪的屏幕分辨率应不小于768*1024像素，打印机应不小于300dpi。

冲击电压波形的数字记录

  对于验收试验，有一个恰当的记录一般是足够的，但是，对于诊断性试验，由于所有的信息已储存在计算机内存中，系统软件有能力在整个采样时间内检验波形或检验波形的某一部分，软件可以将全电压下波形与降低电压下波形相减，并将此差显示于可调幅值的刻度上，但是，倘若难于对这两条波形曲线进行适当的时间调节时，在波形的快速上升部分可能出现问题。

  冲击响应电流的数字记录

  通常，冲击电流是探测故障最灵敏的参数。因此，记录电流波形是对试验结果进行判断的主要依据。但是，数字记录仪内存中储存的数据允许对同一波形采用放大或缩小时间刻度来作不同的显示。为了更好的利用辅助的数学研究工具，如传递函数分析，对试验结果进行分析，重要的一点是使所用的冲击电流波形和电压波形的记录时间相同。

 

第三章 操作冲击试验

 

  第一节 特殊要求

变压器和电抗器对操作冲击波的响应有较大的差异，这是因为变压器有一完全闭合的磁路且操作波的持续时间较长，因此，在铁心中能出现相当 多的磁通，而电抗器则不同，此外，二者的波形问题和试验程序也各不相同，所以应对这两种电气设备予以分别叙述。

  第二节 变压器

一、操作冲击波形：

正如GB1094.3所述，对操作冲击 波的视在波前时间无严格的规定值，但应有足够长的时间以保证电压分布基本上是均匀的，一般要求波前时间T1>=100us,它是由绕组等效电容，负载电容和串联电阻等决定的。波尾不仅受到各种调波元件的影响，而且也受到铁心饱和的影响，由于铁心饱和，大多数变压器在全电压值下，其波尾部分的指数衰减曲线会在峰值以后某一不确定的时刻突然下降过零，因此，视在半峰值时间不能用来表征操作冲击波的波尾。此时，波形参数可改用高于90%峰值的时间Td和第一个过零时间Tz来表征，GB1094.3规定，Td>=200us,Tz>=500us,最好是1000us.

  铁心达到饱和的时间与铁心尺寸，起始磁化状态和施加电压的水平及其波形等有关。为保证施加电压相同的各次操作冲击波的波形一致，必须使加压前铁心的初始磁化状态相同。此外，降低电压下的波形也不可能于全试验电压下的波形相同。

  在降低电压一般不出现铁心饱和现象，有时甚至在全试验电压下也可能不出现饱和。如果出现饱和，它对电压波形的影响多少是与其饱和程度有关的。为此，当从变压器的高压侧施加操作冲击波时，可以降低电压下确定T1和Td。然而，在第一次全电压操作冲击波施加前，Tz是不能确定的，当从变压器的低压侧施加操作冲击波时，只能在降低电压下确定T1，此时，Td和Tz只能在全电压下确定。应注意由于磁路磁阻不同，故变压器不同心柱上的波尾形状可能有明显的差异。

 

二、操作冲击试验的端子接线和故障探测方法：

 

  1、端子接线：

    为了满足GB1094.3的要求，对三相变压器只允许采用一种试验接线，其中性点总是接地的且非被试相端子最好连在一起。对于具有三角形联结绕组的变压器，非被试端子不必连在一起。对于三心柱式和五心柱式三相变压器，所选的电路应使相对地绝缘和相间绝缘分别受到1.0pu和1.5pu的外施电压，这两种绝缘的试验是同时进行的。

  选择哪一个绕组直接施加试验电压及此试验电压的水平，一般可由制造单位决定，但应该使具有最高额定电压的绕组达到额定操作冲击耐受水平。不允许将非被试绕组短路，因为在操作冲击试验时，这种短路的效应基本上与感应电压试验时相同。

  虽然操作冲击波的基本波形是通过感应传递的。但相间耦合电容，各相自身电容和自身电感也能引起附加的振荡，并叠加在传递电压波上。因此，当在一个端子上施加电压U时，按GB 1094.3的要求，相间的电压值便为1.5U。这点仅从理论上说是正确的。所以，在试验时如果不在非被试端子上采取以高阻抗接地的措施以抵制振荡电压的话，那么相间的电压值很可能比1.5U要高，非被试端子上的相对地电压值也很可能比0.5U要高得多。

  为了得到适当的电压衰减，可采用一种简单的方法，即在被试绕组系统的非被试相端子上或非被试绕组相端子上接入高阻值的负载。但是，此，电阻负载会使非被试端子上的波前时间显著的加长，从而使相间的电压值小于1.5U。这是由于施加电压波和感应电压波峰值出现的时间不同所致。当负载过大（即电阻太小时），所施加的操作冲击波的波尾时间便明显的缩短，以致饱和效应也不存在了。

  对于无三角形联结绕组的壳式及五柱式变压器，由于磁通不能直接通过非被试心柱上的绕组，故要求相间达到1.5倍的相对地电压值可能得不到满足。如果无角结绕组，那么通过非被试相绕组端子的短路和接地只能实现1.0pu（标幺值）的相对地试验。

  对于单相自耦变压器，也可能有类似的叠加振荡问题需要予以考虑。

2、故障探测方法：

  至于故障探测，一般只测量电压波形就足够的。但在对中压或低压端子上施加冲击波时，则应记录高压端子上的电压波形，对于被试绕组的接地电流，也可以作为一种辅助的探测方法。

  产生剩磁优先选用的方法是施加大约50%试验水平的反极性（即正极性）冲击波。为使任一施加电压值下的波形图或数字记录相同，建议将剩磁点保持不变，此点最好是饱和剩磁点。若连续施加各冲击波中的第一次过零时间保持不变，则意味着已找到这样的点了。所需要的预励磁冲击次数及其电压值与预定的试验电压值有关。为避免外绝缘闪络，此正极性预励磁剖面电压值不大于50%-60%试验电压值。

3、试验记录：

    概述：

    操作冲击试验时，要求记录高压端子上的电压波形，但是，由于非被试端子对地电压或相间电压可能过大，因此建议至少需要对这些电压值进行检查。

  电压波形记录通常也能很好地显示不直接遭受操作冲击波的有磁耦合的绕组上的任何故障。也可以记录冲击电流的波形，在许多情况下，它还可以给出有关故障的补充信息。

为了记录操作冲击电压波形，最好用电容式分压器。因为电阻式分压器会对波形有影响。并且它本身还会出现过载发热的问题，当用电阻式分压器检查非被试工端子的电压值时，因为它们被看成是电路中的一个相当大的负载，故应将其保留在电路中，也可用经过严格校准的电容式套管测屏（末屏）端子作为分夺器。

冲击电压波形的模拟记录

4、冲击电压波形的确定：

需要从波形的起点到其完全下降时的整个波形上采样，为此，要使用数字记录仪内的最大可用的内存。重要的是要采用这样一种方法对数字记录仪进行程序编制，即它应具有足够多的采样数以便能确定波形的视在原点。对于记录操作冲击，10Mhz的采样率是足够的。应特别注意铁心磁饱和的影响和由于数字记录输入放大器饱和和所引起的电压波形和电流波形被削 波的可能性。

5、施加冲击试验电压波形记录：

  为了确定试验波形的峰值和对任何可能出现的故障进行探测，记录时间必须足够长，直到包括第一个过零点，即应大于预定的Tz值，一般需要1000us-2000us，特殊情况下需要2000us-3000us.

  冲击响应电流的模拟和数字记录

记录冲击电流将有可能探测局部放电。当记录直接施加冲击电压绕组中的电流时，不论绕组是否承受规定的试验电压水平，该电流都包括以下三个部分。

  初始电容性电流脉冲；与施加电压波尾部分相对应的缓慢且均匀上升的电感性电流分量；与任何饱和现象相对应的电流峰值。如果是因为饱和的影响，那么该电流峰值将分与电压骤降或下降相对应。

任何匝间或绕组某一部分的故障也会产生一个瞬态电流峰值，但是还伴有一个快得多的电压骤降，这表示磁通已被阻断。

  当记录冲击响应电流的波形或数值时，最好选用与电压记录相同的扫描时间或采样时间。

第三节    电抗器

 

 一、 波形：

      在电抗器上得到的波形，呈一余弦衰减波。由于通过绕组的磁路不是完整的铁磁回路，故在波尾处不出现任何饱和现象，此波形主要是用频率及衰减系数来表征的。频率是由电抗器电感和冲击发生器电容决定的。但是，在实际应用中，电抗器上的试验波形规定仍如变压器那样。是用T1,Td,Tz来表示的。

  其视在波前时间仍如变压器那样，主要是由绕组等效电容，附加负载电容和串联电阻等决定的。波前时间应足够长以确保被试绕组上的电压分布大致均匀。当T1较大时，衰减系数也较大，因而使Tz相应地缩短。当T1较小时，Td也小且反极性电压幅值可能达到75%试验电压值。从而增加相对地或相间的闪络危险。因此，应象变压器那样，将此反极性值限制在不超过50%的安全值以内。然后按此条件决定相应的T1,Td,Tz。

  通常，对于小于100Mvar,阻抗相对较高的三相小型电抗器，要得到象变压器那样Td>=200us的特性要求是没有问题的。对于大型电抗器，要得到如变压器所规定的Td和Tz，将需要容量相当大的冲击发生器。此时，为确保有足够的电压-时间，Td和Tz的最小值应分别为120us和500us.

端子接线和故障探测方法

由于每相只有一个绕组，试验电压只能加到被试相绕组的线端，该相绕组的另一端子应接地。

对于三相电抗器，不能满足相间电压等于1.5倍相对地电压的要求，在这此电抗器中的磁通不能直接通过非被试心柱上的绕组。因此，要求其正常操作冲击试验程序与雷电冲击试验相同。

二、故障探测方法：

  对于故障探测，如变压器一样，通常只记录电压波形就足够的，但是记录通过被试绕组中的接地电流也可以作为辅助的探测方式。

三、试验程序：

  由于没有铁心饱和的影响，电抗器的操作冲击试验程序与其雷电冲击试验程序相同，它包括：冲击电压波形的确定；施加一次降低电压值的负极性冲击；施加三次额定操作冲击耐受电压值的负极性冲击且不需要采取任何预励磁措施。

冲击电压波形和冲击响应电流的模拟和数字记录

对于电抗器来说，尽管波形与变压器的波形有些区别，但其电压及电流波形记录的原则，总的说仍与变压器相同。不过，在其电压和电流波形中所用的扫描时间最好是包括外施电压的第二个半周期波形在内。

此外，对于电流波形，采用更短的扫描时间或许要好一些，因为它能更详细的指示出初始的电容电流。与余弦电压波形对应的电流基本波形为正弦波波形。

波形图或数字记录的判断

判断试验结果的基本方法是对在一个给定试验顺序内所得到的各试验波形之间进行比较，总的说，除了有非线性装置外，在同一试验条件下并使用同一试验电路参数，由同一通道所记录的各曲线图应该相同，不同试验电压水平下的波形图，应通过适当的衰减进行补偿，以得到相同的波形记录幅值。应注意：在另一台产品上出现的类似的波形畸变不能看成是由同一原因引起的，因为产品设计不同时，其故障的表现形式也是不相同的。

四、雷电冲击：

 概述

波形图或数字记录的判断，是根据对降低电压和额定试验电压或连续几次额定试验电压之间的电压和电流波形图的比较而进行的，这是一项技术性较强的工作，此外，由于总可能出现各种各样的干扰，故即使经验丰富的人，常常也难于确定畸变的原因。因此，不管出现了什么样的原因，都应对它进行研究。

  为了研究这些畸变，建议先检查试验线路，测量线路和接地方式，确定它们是否产生干扰，如果干扰是由试验线路引起的，应尽量消除此干扰或尽可能减少其影响，应注意，在多级冲击发生器中，由于各级点火时间不同，可能使电流波形的起始高频振荡处的幅值有少量的变化（基波频率不变），但是，在大多数情况下，这些变化出现的时刻被限制在与电压波波前50%幅值以下相对应的时间内。如果多级并联运行冲击发生器和各放电回路投入运行时间不一致，则有可能在峰值出现后产生畸变。此时，可能要求在冲击发生器上装设一种新型的既有串联又有并联间隙的放电间隙。

  其次，应检查铁心接地或试品出现一种有规律的逐步发展或变化。 一旦上述引起畸变的原因消除或给予指明之后，则在降低试验电压和额定试验电压之间或者连续几次额定试验电压之间的电压或电流波形图中的任何变化。均可以认为是由于试品绝缘故障所引起的。不能再认为是由于试验线路或试品内的非线性电阻元件引起的。

全波试验的电压记录

  用施加电压的波形图或数字记录来探测故障是很不灵敏的。因此，当用它探测到有畸变时，则表明在试品绝缘或试验线路中出现了较大的故障。

只要时间分辨率足够高，就可以对畸变进行更细致的分析。被试端子附近出现直接对地故障时，将使电压波出现骤降，当沿被试绕组逐渐发展但呈完全闪络时，电压骤降较慢，一般呈阶梯状下降。

  沿绕组某一部分的闪络将降低绕组的阻抗，从而减少半峰值时间。在闪络的瞬间，将会在电压波上出现振荡的特征。

范围较小的故障，如线段间甚至匝间绝缘击穿，一般在电压波形记录上看不出来，但有时会有高频振荡出现。通常用电流波形图可探测出这些故障，在被试端子处或其附近处出现的潜伏性故障，同样会使波形图或数字记录上出现少量的变化迹象。

  传递电压波形图也能指示上述故障且其灵敏度比外施电压波形图要高。

 全波试验的波形记录

  冲击响应电流的波形图或数字记录是最灵敏的故障探测方法，但是，此灵敏度有可能显示出与故障无关的各种干扰现象。它们可能使波形的振荡出现异常的突变或者使电流波形的波前部分发生变化，因而应对其进行研究。

  若电流波形图中发生了明显的变化。如幅值和频率的变化。一般表明在被试绕组内或绕组对地之间有部分绕组发生击穿。根据所用的故障探测方法不同，其波形变化形式也不相同。由电流增减，电流变化方向与所用的故障探测方法一起可用来确定故障的性质和其发生的部位。

在中性点电流中，若电流明显增大且伴有叠加频率的变化，则表明被试绕组内部出现故障，若电流减少，则表明被试绕组对相邻绕组或对地出现故障。

  在电容传递电流中，若被试绕组内部或被试绕组对地出现故障，则使电流的极性突然发生变化，也会使基波频率发生变化且使幅值可能降低；若是被试绕组对相邻绕组的故障，则电流波形幅值会按同一极性方向突增且使基波频率发生变化。

  小量的，局部的，锯齿状的，或许会持续2us或3us的畸变，有可能表示匝间，段间或线圈引线之间的绕组发生严重的放电或局部击穿。对于串联电容小的绕组，即基本上显示行波特性的绕组，可以利用电容电流波畸变信号和行波畸变信号到达中性点时的时间差异来确定故障源的部位。

截波试验的电压和电流记录

  若截波的截断时间不是很一致时，一般不可能对截断瞬间后的波形图进行比较，即使采用触发式截断间隙也只能得到大体相同的截断时间，而不能得到完全相同的截断时间，即便截断瞬间差别不大，对某些变压器而言，也能使截断后的那部分波形发生明显的畸变（此波形图是由原来冲击波的波前时间相对应的瞬态现象和截断时引起的瞬态现象叠加而成的），并且这种畸变可能使连续几次施加的冲击波之间的波形图比较产生混乱，从而误认为有故障出现。当使用数字记录技术时，可能有助于消除这种混乱。应对截断后任何电压和电流记录中的频率变化进行研究。这些变化可能是由回路对试验室地的闪络或试品内部故障所引起的。

  载波试验时，若截断间隙不动作或任何外部出现了火花放电，尽管电压记录仍显示为一个截波，仍明确表示在试品内或在试验电路内存在故障。

  只要一个施加电压波的截断时间与另外一个很接近时，利用电压和电流记录中的截断后的振荡差异可以探测试验时出现的故障。但当故障是截断瞬间前出现时，则有关波形图的考虑与全波试验相同。

五、操作冲击：

  电压记录

  在操作冲击试验中，由于沿整个绕组上的电压分布是均匀的。因此，故障出现一般便意味着有较大的损坏，如段间，绕组某一部分，甚至绕组之间或绕组对地等出现了短路，这些故障形式使电压波形图有明显的变化，它可能使电压波突然下降或者使波尾缩短，有时也可能只出现短暂的下降。因此，操作冲击试验中的电压波形图对大多数故障而言，都有足够的灵敏度。

  对于变压器，任何一部分绕组的故障（匝间故障，层间故障，或在分接绕组内击穿）都会产生磁通阻断，因此，很容易用电压和电流记录来探测。

  对于带气隙的铁心式电抗器，由于每相只有一个绕组并且没有闭合的磁路，故要探测匝间故障可能很困难，或者可能根本探测不到故障。此时，具有较高分辨率的流到地中的电容电流或第二个电流（油箱电流）记录，可能对此有帮助。当采用这种高分辨率的记录时，建议它应包含外施余弦电压波的峰值的时间和到达反极性的时间在内。

 变压器试验中的波尾缩短，一般是容易与连续施加数次冲击波时因铁心初始磁化状态不同所引起的波尾长度变化区分的。若各初始状态越接近，就越容易区分故障和无故障状态。

 

  第四章 包括传递函数分析在内的数字处理

 

  随着数字记录技术在LI和SI试验中的引入，现在，它已成为进行故障分析实用的辅助工具。在传递函数分析中，外施电压U（t）和相应的变压器中性点处或是短接的非被试绕组对地处（电容传递电流）的冲击响应电压I(t)的实时的记录，都可以通过快速傅氏变换算法(FFT)转换为频域，分别表示为U(w)和I(w).

  然后，对电压和电流频谱[U(w)和I(w)]进行如下数学处理：

1：通过I(w)/U(w)得到传递导纳函数；或

2：通过U(w)/I(w)得到传递阻抗函数。

对于变压器无源网络，导纳函数和阻抗函数都可看成是与波形无关的频域特征函数，但是，由于电压频谱U(w)没有任何零点，因此，在传递函数分析中应优先使用传递导纳函数I(w)/U(w)。

 

第五章 冲击试验报告

 

 

  试品的冲击试验报告至少应包括以下内容：

1：一般内容，包括：

  试品的型号，额定值及电压；

  出厂序号；

  试验时的分接位置；

  试验地点及试验日期；

  制造的监制工程师；

  试品的标准；

  规定的试验电压及波形；

2：用表格列出每个端子的冲击试验，其内容有：

  试验波形类型及幅值；

  记录编号，以便查验和相互参考引用；

  雷电冲击（LI，全波或截波）和操作冲击（SI）的实际试验电压；

  冲击发生器的实际配置参数（内部和外部）；

  LI(T1,T2,Tc)和SI(T1,Td,Tz)的波形参数；

  每次试验的接线图，包括：

  端子标志； 施加冲击的端子；被试相和非被试相的非被试端子的接地布置， 其   中包括接地电阻或接地阻抗值；

  试验电路详述；

  电压和电流测量点及其测量布置；

3：试验中相关记录的复制是试验报告的一个重要部分。当有规定时，应对这些记录进行严格查对并合理地排列，以便各全波和各截波之间易于比较，应表示出每张波形图或数字记录中各坐标轴（幅值和时间）的刻度比例。

 

 

参考文献：

《变压器试验技术大全》 。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。沈阳变压器厂

《变压器安全运行规程》 。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。国家电网

《变压器检修规程》 。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。湖南输变电公司

 

 

 

 

 

 

总结：

  变压器是电网中很重要的电力设备，担负着重要的任务，是变电和输送的主要设备。因此，变压器的正常可靠运行至关重要。变压器试验是检验变压器合格与否的重要手段，雷电冲击和操作冲击在检验变压器耐受过电压的水平中占有举足轻重的地位。