雷电冲击电压是利用冲击电压发生器产生的,操作冲击电压既可以利用冲击电压发生器产生，也可以利用冲击电压发生器与变压器联合产生。

1、雷电冲击电压的产生

基本原理：冲击电压发生器的原理电路如图1所示。主电容C₀在被间隙C隔离状态下，由整流电源充到稳压电压U₀。间隙G被点火击穿后，电容G₀上的电荷经电阻Rt放电，同时也经R_t对C充电(此处，被测试品的电容可视为等值地并人电容C_t中)，在被测试品上形成上升的电压波前。C_t上的电压被充到最大值后，反过来又与C₀一起对R_t放电，在被测试品上形成下降的电压波尾。为了得到较高的效率，主电容C₀应比C_t大得多,以便形成快速上升的波前和缓慢下降的波尾。

2、操作冲击高压的产生

获得操作冲击高压的途径通常有两种：一种是利用雷电冲击电压发生器，适当改变其参数。这种方法适用于具有高阻抗的被测试品。另一种是利用雷电冲击电压发生器与变压器联合产生。后一种方法多数用于试验变压器自身。

(1)利用雷电冲击电压发生器产生操作冲击高压

利用雷电冲击电压发生器来产生操作冲击电压，在原理上与产生雷电冲击电压是一样的，只是操作冲击电压的波前和半峰值时间均较雷电冲击电压长得多，这就要求大大地增加发生器放电的时间常数，需要调整放电回路的参数，即增大各种电容(C₀和C_t)和各种电阻(如R₁和R_t)的值。为了减小在主回路放电时通过充电电阻分流放电的影响(它会使发生器的效率降低)，必须将各级充电电阻的阻值加大，但是伴随着充电时间的增加，充电的不均匀度大增。为此，在选择冲击电压发生器的参数时。需要全面地考虑上述因素，才能达到良好的输出波形。为了提高冲击电压发生器的效率，也可以用电感调整波前，即用电感代替波前电阻，能获得较高的输出电压，波前电压的线性也较好。但是波形中稍带有振荡分量，不过这还是允许的。

(2)利用雷电冲击电压发生器与变压器联合产生操作冲击高压

利用一个小型雷电冲击电压发生器产生一个峰值较低的冲击电压，将它施加于变压器低压侧，因为操作冲击试验电压的等值频率不高，所以在变压器高压侧能感应出高幅值的操作冲击电压来。小型雷电冲击电压发生器可在现场组装，因此，这种方法便于现场使用。

1、用球隙测量

由于球隙的伏秒特性在放电时间大于1μs时几乎是一条直线，故用球隙可测量波前时间不小于1μs，半峰值时间不小于5μs的任意冲击全波或波尾截断的截波峰值。因在冲击电压作用下球隙放电具有分散性，球隙测量的电压是球隙的50%放电电压。确定50%放电电压时，通常对球隙加10次同样的冲击电压，如有4-6次发生了放电，就认为此电压就是50%放电电压，此时根据球隙放电电压表进行大气条件校正，就得到被测的冲击电压的峰值。

2、用分压器测量系统测量

分压器测量系统包括：①从被测试品接到分压器高压端的高压引线；②分压器；③连接分压器输出端与示波器的同轴电缆；④示波器，如果只要求测量峰值，则可用峰值电压表代替示波器。

衡量分压器波形误差的标准，应用得最普遍的是方波响应时间。在分压器高压侧施加一个单位阶跃波，理想情况下，分压器低压侧输出的也应该是阶跃波，只是幅值按分压比减小。但实际上由于分压器存在各种非理想的因素，输出电压并不是阶跃波，而可能是近似按指数规律上升或衰减振荡的波形。将这个曲线乘以分压比，归算到输入端，就得到归算后的单位方波响应g(t)，再与输入的单位方波比较，它们之间形成的面积称为方波响应时间厂。厂的值越大，表示分压器的失真越大。实际上，用部分响应时间以及过冲卢这两个特性指标来衡量误差，更为恰当，如图2所示：

冲击电压分压器按其结构可分为四种类型：电阻型；电容型；并联阻容型；串联阻容型。电阻分压器高、低压臂均为电阻，但由于冲击电压的变化速度快，因而对地杂散电容的影响大，形成不可忽略的电纳分支。而且，其电纳值不是恒定的，与被测电压中各谐波频率成比例。这将使输出波形失真，分压幅值也有误差。对电阻分压器采取一定的改善措施，可应用于1000kV及以下冲击电压测量领域。

电容分压器高压臂电容器C，电容量较小，但要耐受绝大部分电压，它是电容分压器的主要部件。高压臂电容可以是集中式电容，也可以是分布式电容。低压臂电容器C：的电容量较大，而耐受电压不高，通常选用稳定性好、低损耗、寄生电感小、电容量大的电容器，如云母、空气或聚苯乙烯电容器。电容分压器也存在对地杂散电容，但由于分压器本身也是电容构成的，所以杂散电容只会引起幅值误差，而不会引起波形畸变。然而，如果考虑分压器各单元的寄生电感和各段连线的固有电感，电容分压器在冲击电压的作用下存在着一系列高频振荡回路，其中的电磁振荡将使分压器输出电压的波形发生畸变。为了阻尼各处的振荡，可对电容分压器进行改进，制造出新的阻容分压器。

并联阻容分压器在测量快速变化过程时，沿分压器各点的电压分布同电容分压器，这样就可以克服对地杂散电容对电阻分压器产生的波形畸变。在测量慢速变化过程时，沿分压器各点的电压分布同电阻分压器，避免了电容器的泄漏电阻对分压比的影响。串联阻容分压器在各级电容器旁串联电阻，可以阻尼对地电容和寄生电感引起的振荡。但串联电阻后将使分压器的响应时间增大，如果在低压臂中也按比例地串人电阻，则可以保持响应时间不变。它可以用来测量雷电冲击、操作冲击和交流电压，电压可达到兆伏级。

冲击电压发生器是产生脉冲波的高电压发生装置。冲击电压试验是电力设备高压试验的基本项目之一。冲击电压试验既可用于研究电力设备遭受大气过电压(雷击)时的绝缘性能，又可用于研究电力设备遭受操作过电压时的绝缘性能。同时，在进行电磁兼容研究及放电机理研究等许多方面也都需要进行冲击电压试验。

一般冲击电压发生器要满足两个要求：首先要能输出几十万伏到几百万伏的电压，同时该电压要有一一定的波形。为了产生幅值很高的脉冲电压，仍采用1923年发明的Marx多级回路，如图3所示。该回路中3级电容器以并联的方式经过高阻RL“被直流电压源充电到U₀，然后经过3级球间隙f的同步放电被串联起来，从而在试品上获得将近3U₀的脉冲电压。虽然在实际使用中的Marx回路有多种不同的回路接线，但基本原理相同。

根据实测，雷电波是一种非周期性脉冲，它的参数具有统计性。它的波前时间(约从零上升到峰值所需时间)为0.5~10μs，半峰值时间(约从零上升到峰值后又降到峰值一半时所需时间)为20~90μs,累积频率为50%的波前和半峰值时间约为1.0~1.5μs和40~ 50μs。操作冲击电压波的持续时间比雷电冲击电压波长得多，形状比较复杂， 而且它的形状和持续时间随线路的具体参数和长度的不同而有异，不过国际上趋向于用一种儿百微秒波前和几千微秒波长的长脉冲来代表它。为了保证多次试验结果的重复性和各实验室间试验结果的可比性，对波形及波形定义应有明确规定。为此国际电工委员会和国家标准规定了标准雷电冲击全波及截波的波形和标准操作冲击电压波形。标准雷电冲击是指波前时间T为1.2μs，半波峰值时间T为50μs的雷电冲击全波，标准雷电冲击截波是指经过2~5μs被外部间隙截断的标准冲击。，有关设备标准可以规定不同的截断时间。由于测量上的实际困难，电压跌落的持续时间没有标准化。标准雷电冲击电压的容许偏差，除有关设备标准另有规定外，实际记录的冲击和1.2/50μs标准雷电冲击的规定值之间的容许偏差。 2100433B

由于这种耐压方式省去了大容量的供电变压器，试验装备上可比采用三倍频试验装置施加正弦波电压更为方便。在电力变压器制造厂，对额定电压为330kV及以上电压等级的电力变压器应该进行操作冲击耐压试验。此时，也可采用感应耐压方式。试验电压波形对变压器类设备(包括互感器以及电抗器)内绝缘所使用的标准操作冲击电压波形如图1所示。Um为电压峰值，Tl为视在波前时间，TZ为礁电)。9之J’盯0.3到南┌─┬───┐│尹│泣互军│└─┼───┤│T2│└───┘图1内绝缘试验用的标准操作冲击电压波形由视在原点起算到第一次过零时间，T3为90%峰值电压持续时间。规定T3不小于200娜;孔不小于500件s;IEC76一3文件规定Tl不小于20娜，通常不大于250拜S;中国国家标准规定Tl为20一25。尸匀中国电力行亚标准规定Tl不小于20拜S。上述波形与外绝缘耐压和放电所采用的波形有所区别。试验电压波的极性规定为负极性。试验电压峰值u~由有关标准规定。施加的操作冲击电压的次数为三次。原理接线该试验的原理接线。

由直流充电的电容C，，经一对铜球间隙FA放电，向变压器T低压侧施加一操作波。变压器高压侧因电磁感应，按变比升高电压产生试验用的操作波形。调节电图2试验的原理接线阻R:、R:及电容CZ可调节变压器低压侧操作波至合适形状，其高压侧除初始阶段外，波形基本上与低压侧相同。过零时间TZ除与C:电容量有关外，很大程度上取决于变压器非线性的励磁电抗大小，因此与铁芯的饱和程度、剩磁的大小及极性相关。对于三相电力变压器，可采用自身励磁分相试验法。以图3簇220kV三相变压器的试验接线试验额定电压为n。、220kV变压器的A相绕组为 0巧Um图433OkV及以上三相变压器的试验接线压方法同图3。接线如图4。例，可采用图3接线。低压侧a一x端口接到如图2左侧的操作波发生器上，高压侧用B、C两相绕组进行电位的“支撑”，以使A点达到一定的试验电压值2100433B