GB/T 7449-1987 电力变压器和电抗器的雷电冲击和操作冲击试验导则

中华人民共和国国家标准

UDC621.31431.

电力变压器和电抗器的雷电冲击.6:621.

.933:621

和操作冲击试验导则GB7449-87

Guidetothelightningimpulseand

switchingimpulsetestingofpower

transformersandreactors

本导则等效采用IEC722(1982)《电力变压器和电抗器的雷电冲击试验与操作冲击试验的导则》。

本导则引用了GB311.2-311.6-83((高电压试验技术》和GB1094.3-85《电力变压器第二

部分绝缘水平和绝缘试脸》中的内容。

1范围

本导则的目的是对电力变压器的雷电冲击和操作冲击试验的现行方法提供一个准则并作一些说明，

以作为GB1094.3-85的补充。本毖则的内容通常也适用于电抗器，至于电磁式电压互感器也可以参

照执行。

本导则包括试验电路、接线、波形及试验时接地、故障检测方法、试验程序、测量技术以及试验

结果分析等方面。

本导则所述的一切试验技术，尽可能采用GB311.2-311.6-83中所规定的内容。

2总则

本导则是以通用的冲击电压发生器对变压器和电抗器进行雷电冲击和操作冲击试验为基础而编制

的。至于另用电容器组对变压器的低压或中压绕组放电，产生操作冲击波的方法也是适用的。但对于

在电路中另加串联电感调波，对高压绕组传递一种弱衰减振荡波的方法，木导则没有涉及。

木导则不规定其它产生或模拟操作冲击波的方法，如从低压或中压绕组通人直流励磁电流然后截

断，用工频电压的一个周波或某一段波形等方法。

选择变压器和电抗器的雷电冲击和澡作冲击试验时的试验电路及端子接线有不同的考虑。雷电冲

击试脸时，变压器和电抗器所有端子和绕组均可分别地按规定的耐受电压水平值进行试验;但在操作

冲击试验下，由于各绕组之间主要是靠磁藕合传递电压，一个绕组加压时，则传递至其它非试绕组的瑞

电压是一定的，因此规定的耐受电压水平只能在一个绕组上达到。

电抗器的雷电冲击试验与变压器相似，在本导则中是放在一起叙述的。但在操作冲击试验中，电

抗器和变压器有不同的考虑，且出现的问题也不完全一样，故分别加以叙述。

3标准波形

按GB1094.3-85的规定，试验时采用的标准波形为:

a.雷电冲击全波:1.2130%/50120/0uvs;

b.雷电冲击截波:截断时间2一51xs，过零系数接近丁0.3(0.25一0.35);

c.操作冲击波:视在波前时间(T,)为20一250}s,超过901/0峰值的时间(Td)至少为2011(is，

从视在原点到第一个过零点的时间(Tz)至少为500I[sa

确定波形的方法见GB311.3-83的有关规定;澡作冲击波见木导则图1。

国家标准局1987一03一1‘批准1987一10一01实施

GB7449-87

30%一

90%-

loo%一

90

100%

6电抗器

图1变压器和电抗器的操作冲击波形

‘试验电路

按试验设备，试品及测量装置的实际布置，可分为下述三个基本电路

a

(参见图2):

，主电路:包括冲击电压发生器，附加调波元件及试品:

b

:Ali]量电路;

C截断波电路产〔生截波用)。

GB7449-87

冲击发t‘几器

图2典型的冲击试验电路图

C。一发生器电容。CL一负荷电容;C,试品等值电容，L一试品等值电感.

R.,串联电阻(波前电阻);R,。一外h{i串联电Ph或波前电阻)tRr一并联

电阻(波尾电阻)。Z。一截断电路巾的附加阻抗;2一分压器高压臂阻抗，

2，一分压器低压竹阻伉

9卜由于试验设爷不同，RS、R:。可能只有」个。

下列参数对冲击电压波形有影响:

a.试品的等值电容Ct和等值电感Lt;

就台试品而言，在某一波形下Ct基本上是一固定值，至于Lt随试品端f-接线不同而不同，详

见6.1,6.3,7.2.1,7.3.1及附录Ao

b.冲击电压发生器电容CBs

c.调波元件R,i,Rse,Rp，C,及分压器阻抗Zli

d冲击电压发生器和整个试验电路的寄生电感和杂散电容;

e.截断波装置;

视在波前时间TI,主要决定于CR,Ct。R,,,Rse,C,,等参数。

视在半值时间T2，主要决定于Lt,CH,RP等参数，但如L，太小，R，工十Rse对Tz也有明显的

影响。至于操作波Tz详见第7章。

雷电冲击和操作冲击试验用的设备，巷本上是一样的.只是兀件的参数不同，如电阻位和电容依

不相同，此外，还有试验时试品端子接线不同。

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冲击电压发生器的输出电压，由试品的试验电压决定，所需要的能R.主要由试品的阻抗决定。

为了满足雷电冲击和操作冲击试验的不同要求，一套设备必须有几种不同参数的R.i,Rto,Rp和

CL.操作冲击试验需要高值的RS;，和(或)CL，这将使发生器输出效率明显的降低。

关于波形调节原理的简要说明可参见附录Ao

试验设备、试品、高压引线，连接电缆以及接地线等布置要考虑到试验室空间的限制，特别是各

种结构的邻近效应。由f冲击试验时冲击电压和冲击电流幅值很大并且变化率又很高，再者接地系统

的阻抗并不是理想的无限小的值，因此，不能认为整个接地系统都处在零电位。不同接地点的电位将

有明显的差异，故选择一个合适的“参考接地点”是非常重要的。

试品和冲击电压发生器之间的电流回线应是低阻抗的，并且此电流回线应与接地系统牢固地接在

一起，最好在试品附近处的接地点接地，此接地点便认为是“参考接地点”，所有接地线均应是低阻抗

的导线，参见GB311.5-83。

电压测量电路应从试品加压端子F直接引出，引线应尽可能的短，并且是个只有测量电流流过

的单独的支路，它应与上述“参考接地点”连接良好，电压测量支路的电流和通过试脸绕组的电流相

比应是很小的。在澡作冲击试Wil中，冲击电床和冲击电流的变化率比雷电冲击试验时要小的多，并且

通常又无截波试验要求，因此试验电路周围和“参考接地点”的电位梯度均明显降低，危险性较刁、

但仍建议按雷电冲行试验的接地方式接地。

5测量系统及校正

测量装置应按GB311.5-85标准要求进行校验;至于测量系统及其校正，本异则不再提出任何

新的建议。试验前，应对试验电路和测量系统进行全面的检查;此时施加电压值可在额定耐受试验电

压的50%以下，检杏时，电压值可用球隙放电或用其它已经检验合格的测量系统进行比较来决定。当

用球隙测量电压时，只能做为检查性的L一作，不能做为测鼠系统的定期校正亡作。检查完毕，除拆除

检查用的各种装置外，试验电路和测量系统均不得变动。

关于分压器的型式及其使用方法、准确度、校i1=和检查等，详见GB311.4--83和GB311.5-83

中的有关规定。

6留电冲击波试验

6.1全波波形

在大型电力变压器和电抗器的雷电冲击全波试验中，由于其绕组的等值电感小和(或)等值电容

大，往往不可能得到规定的标准波形，此时应允许波形有更大的偏差。

6.1.1视在波前时间T,

由于变压器冲击人「!电容是一个常数，故为得到符合要求的T,，只能减少串联电阻，另外，因为

设备本身和试验回路中存在着一定数鼠的寄生电感，若串联电阻值过小，将使波形的波前部分产生严

重的振荡，按GB311.3-83规定，振荡(或过冲)幅值不应大于施加电压峰值的5%，这样就使串

联电阻的阻值不能太小;从而决定f波形的了’;俏。

若想得到标准的T,值，往往振荡(或过冲)幅值超限，若保证振荡(过冲)幅值，将使T,It4超

限，因此必须两者同时兼顾。一般地说，在振荡过〔冲)幅值不超过施加电压峰值10%的前提下，应

尽量的缩短7'l值。

6.1.2视在率值时间T2

对于大型电)]变压器，尤其是低压或中压绕组的冲击试130LT21日主达不到标准规定的FPty,增加TZ

时间的办法，通常是增加C9和Rp，但C'R由试验没备而定。

当L。过小时，Rp增加到定数值后则基本L不起调省作用。

另外可以改变试品木身的接线以增加其阻抗，尽最拉长7'Z值。如:

a.非试绕组的高压端f经电阻接地，这将使试品的被试绕组的有效电感显著增大;但必须保证

GB7449-87

非试绕组端子上的电压不超过该绕组的额定耐受电压的75%o

b.自藕变压器被试绕组的非试端子(接地端除外)，可以通过小于40012的电阻接地，但应保证

非试端子上的电压不超过本身额定耐受电压的75%,

c.当被试绕组是全绝缘或三角形联结绕组时，被试绕组的非试端子，允许通过小于50052的电阻

接地，但应保证非试端子上的电压不超过本身额定耐受电压的75%0

当试品电感太小和(或)发生器的电容较小，以至波尾呈现振荡时及极性电压峰值不应超过施加

电压峰值的50%。根据这个原则，关于发生器电容值的选择及波形调节准则，可参见附录Ao

6.1.3中性点试验的全波波形

当由高压端加压时，加压端应为标准波形，中性点端只考虑电压，不要求波形。当中性点直接加

压时，允许TI<13Vs。为保证TZ值，允许高压端经电阻接地。当中性点未引出时，住相人波也可参

照上述原则。

6.2截波波形

6.2.1截断时间Tc

不同的Tc(定义见GB311.3-83)，由于绕组具体结构及其布置不同，将在绕组的不同.9垃处产

生不同持续时间和幅值的电压，因此，不可能对变压器或电抗器规定一个严格的截断时间，只要求在

2一5I[s之内即可。

6.2.2电压过零系数(定义见GB311.3-83)和电压骤降陡度过零系数和电压骤降陡度，是由截

断电路的布置和电路中各元件的参数决定的。满足过零系数不大干0.3，截断电路不应另加任何阻抗。

当过零系数大于0.3时，允许截断电路接人附加阻抗Zc(参见图2)把过零系数限制在0.25一0.35范

围内。应尽量缩短截断装置和加压端子连接线的长度，以便得到更短的截断持续时间，增大电(f骤降

陡度，这样才能严格的考验试品。

6.3’试品端子接线及故障探测方法

变压器雷电冲击试验时，试品端子接线，在GB1094.3-85中已有较详细的叙述，至于电抗器则

可参见关于电抗器的相应标准中的规定。通常非试绕组所有端子及被试绕组的非试端子，均应接地。

但是，为了改善半值时间TZ，有时则采用特殊接线(参见本导则第4章和6.1条)。

当分接绕组，绕组的某一部分或增压变压器的串联绕组是用避雷器保护时，在试验时，建议用电

阻代替避雷器，电阻值的大小应使电阻上的电压值与避雷器保护水平相接近。

试品的接地方式，主要由所采用的故障探测方法决定。通常是采用记录施加电压和下述瞬变现象

的波形图来探测故障，参见图3，一般地说，在正常试脸中只需记录施加电压波形和其中任一个瞬变

现象波形。

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电III测队电路C

图3雷电冲击试验中的端子接线和故障探测方法

a一中性点电流;b一电容传递电流;

c一汕箱电流.d-传涕电压

a.中性点电流:即通过被试绕组的电流，由被试绕组的接地端引出，

b.电容传递电流:即传递到邻近绕组的电流;

c.油箱电流:即传递到油箱上的电流;

d.传递到非试绕组上的电压。

a.、b.和c.的总和称为“线电流”。电抗器试验时，方法b.和方法d.是不适用的;方法c.因灵敏度

比其它方法低，仅作为一种辅助的瞬.变现象记录方法。

6.4试验程序

一般地说，试验程序包括试验方法和试验顺序。

优先采用触发型截断间隙，因为它能保持截波的截断时间稳定，便于对所记录的波形进行比较，

并且在全截波试验时，试验电路和各元件参数可以统一，试验顺序按GB1094.3-85的规定进行。

注:若因设备条件所限，也允许采用简单的球间隙产生截波，此时若采用全、截波交替试W"..因电路需反复变换儿

件参数，试验费时甚多，难度较大，因此允许截波、个波分别试脸。在降低电压厂应分别校正测量装置。

冲击电压直接加在被试端子上是一种常用的、优先采用的方法;不过，在某些特殊情况下，如低

压或中压绕组在运行时不会直接受到与其相连接系统巾来的雷电过电压，故对低压或中压绕组可采用

“传递冲击”方法。此时，低压或中压绕组和高压绕组的冲击试验同时进行，在这种情况下，传递电

压的波形可以不考虑，只要求电压值达到规定的水平。采用的办法可洋见GB1094.3-85中说明，但

应注意有时低压或中压绕组可能无法达到规定的试验电压值;对于三角形联结绕组，相间可能会出现

较高的电压，而使相间的内、外绝缘有受到损伤的危险，所以降压或巾压的电压值同样也受到限制。

采用这种方式试验时，必须在预加的降低电压下，测得高、低(中)各端了电压及相间电压，经计算

后确定最后加压值，如低压或中压绕组不能达到所规定的试验电It值，则不能采用这种方法。

注在油箱内部，例如在绕组的某些段间或铭个绕组L装有不带间隙的非线性元件时，建议在施加全试脸电从

GB7449-87

之前，逐级升怅:山所记录的波形图的变化，找出变化规律，方可施加全试骄电月。但若将非线性儿件用卜

铁心接地或两端接有放电间隙时，则无法找出波形图变化规律。

6.5示波器记录

6.5.1概述

按GB1094.3--85if，的规定应记录:

a.外施电)f-1波形;

b.至少一个瞬变现象的波形(见6.3条)。

即至少需要两个独众的记录通道。

必须记录外施电压的波形，至于记录其它瞬变现象，可根据所采用的故障探测方法来选择。

为了便于对试验结果进行分析及使个试验电压F和降低电!{的波形图便于比较，最好利用T波器

卜合适的衰减器，使相对应的波形图均具有相同的幅iflo

6.5.2电压波形记录

a.波形测定

在im节试验电路参数时，需要详细的记录电压波形;全波波形需记录:波前部分，1般小波器扫

描时间可选择为1o}ts之内(巾性点试验时可以更长一些);波尾部分，应能计算出平值时间，有时还

需记录出第一个反峰值。截波波形需记录:从零至第个反峰仇出现后的整个波形，下波器扫描可选

择在lops左右。

b.试验波形记录

主要是为了记录波形的峰值，并且尽可能记录较长时间的波形变化情况，通常/T}波器扫描时}'Hl可

选择为:

对于全波，不小于50L[s,

对于截波，10一25}Lsa

在正常试验中，一般采用1个时间来记录波形是足够的，但试验出现疑I'll]时，为了便于判断，则

可能需要几种不同扫描时间的记录。

6.5.3电流波形记录

一般地说，记录瞬变电流的变化，是探测故障较灵敏的方法，因此观察电流波形图的变化情况，

是试验结果分析的主要依据。

记录电流波形图，根据波形形状和持续时间不同，可能需要_个或更多的扫描时间同时记录;为

了波形清楚起见，也可以选择线性扫描或指数扫描，以保证:

a.尽可能地得到包括波形峰值附近处的高频分di在内的清晰波形;

b.尽可能地得到电流波形变化的主要过程。

对于具体的扫描时间，由于每台变压器的响应特性不同;波的传播过程与绕组结构有一定的关系，

因此，很难拟定一个确切的规定。全波试验当记录中性点电流时，卜述情况a，可选择为10^-20ps;情

况b.至少要记录到电感电流达到峰值之后，以便观察是否存在段间或匝间出现击穿的短路故障，通常

扫描时间可选择为100-200Ns,当记录电容传递电流时，通常两种情况可以用同一扫描，时间约为

10--50ps,截波试验的扫描时间一般亦可选择为10一50[AS。

了操作冲击试验

了.1特殊说明

变压器和电抗器对操作冲击波的响应有较大差异，这是因为变压器有一个完全闭合的磁路，并且

操作冲击波持续时间较长，因此，在铁芯中将出现相当多的磁通、试品等效电感是一个变v，而电抗

器则不同。此外，_二者的波形问题，试验程序等也各不相同，所以对这两种设备的试验问题分别叙述。

了.2变压器

7.2.，波形

GB7449-87

按GB1094.3-85的规定，视在波前时间T,为20一250}Ls，从视在原点到第一个过零点时间T2:

500Ns,超过90%峰值持续时间Ta二},200Ns(参见图la);可见操作波试验时对波前时间的要求并不严

格，只是要求有足够长的时间以保证绕组上的电压分布基术七均匀即可。当波尾部分出现振荡时，对

反极性峰值的要求仍然同雷电冲击全波一样，应不大于施加电压峰值的50%

波前时间是由绕组的等值电容、负荷电容和串联电阻(参见图2)等参数决定的，波前时问的调

节问题基木与雷电冲击全波试验调波相同。