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冲击电压测试检测

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发布时间：2025-07-23 00:49:52 更新时间：2025-07-22 00:49:52

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作者：中科光析科学技术研究所检测中心

冲击电压测试检测：保障高压设备安全的关键

冲击电压测试（Impulse Voltage Test），也称为雷电冲击电压测试和操作冲击电压测试，是评估高压电气设备绝缘系统在承受瞬态过电压（如雷击或开关操作引起的过电压）时性能的核心试验方法。这类测试对于确保电力系统安全可靠运行至关重要，广泛应用于变压器、断路器、电缆、绝缘子、避雷器等高压设备的型式试验、出厂试验及研究开发中。冲击电压测试旨在模拟设备在实际运行中可能遭遇的最严酷的电压应力，验证其绝缘强度是否满足设计要求，防止因绝缘失效导致的设备损坏甚至系统崩溃事故。通过严格规范的冲击电压测试，能够有效地筛选和验证设备的质量，为电力系统的稳定性提供坚实保障。

主要检测项目

冲击电压测试的核心检测项目通常围绕设备的绝缘性能展开，主要包括：

1. 雷电冲击耐受电压测试 (Lightning Impulse Withstand Voltage Test, LIW)： 模拟自然界雷电产生的快速上升、高幅值的过电压（标准波形通常为1.2/50 µs），主要考核设备主绝缘和纵绝缘承受陡波前过电压的能力。

2. 操作冲击耐受电压测试 (Switching Impulse Withstand Voltage Test, SIW)： 模拟电力系统开关操作产生的波前较缓、持续时间较长的过电压（标准波形通常为250/2500 µs或波前时间大于100µs的波形），主要考核设备在操作过电压下的绝缘强度，特别是对于超高压和特高压设备尤为重要。

3. 冲击电压下的局部放电检测： 在进行冲击耐受试验时或前后，监测设备在冲击电压作用下是否发生局部放电（PD），用于评估绝缘内部的潜在缺陷。

4. 破坏性放电试验： 有时用于研究目的或确定特定绝缘结构的击穿强度，记录导致绝缘失效的冲击电压峰值。

关键检测仪器

进行冲击电压测试需要一套复杂且精密的专用高压试验设备：

1. 冲击电压发生器 (Impulse Voltage Generator)： 这是核心设备，通常由多级电容器、电阻、火花球隙（或电子开关）等组成Marx回路。它通过并联充电、串联放电的方式，将较低的直流充电电压转换为所需波形和幅值的高电压、大电流冲击波。其标称能量（kJ）和电压等级（kV）决定了测试能力。

2. 直流高压电源 (DC High Voltage Supply)： 为冲击电压发生器的各级电容器提供稳定的直流充电电压。

3. 分压器 (Voltage Divider)： 用于准确测量施加在被试品上的高幅值冲击电压。通常采用电阻分压器、电容分压器或阻容混合分压器。分压器的响应特性（如方波响应时间）对测量精度至关重要。

4. 测量系统 (Measurement System)： 包括：
* 示波器/数字记录仪 (Oscilloscope/Digital Recorder)： 具有高采样率（通常 >100 MS/s）和足够带宽（通常 >100 MHz）的仪器，用于捕获和记录分压器输出的低压信号，从而还原实际的高压冲击波形。
* 冲击电压峰值表 (Impulse Peak Voltmeter)： 直接读取冲击电压的峰值。

5. 控制与触发系统 (Control and Triggering System)： 控制冲击电压发生器的充电、触发放电、同步测量系统采集等操作流程。

6. 试品接入与接地系统： 确保被试品正确接入试验回路，并保证整个测试系统的良好接地，保障安全和测量准确性。

7. 局部放电检测仪 (Partial Discharge Detector)： 当需要进行冲击电压下的局部放电检测时使用。

标准检测方法

冲击电压测试必须严格按照国际或国家标准规定的程序执行，主要步骤包括：

1. 准备工作： 检查所有接线和设备状态，确认被试品已按标准要求安装（如安装在支架上、浸入油中等），接地可靠。设置测量系统参数（量程、触发条件等），连接分压器。

2. 波形校准 (Waveform Calibration)： 这是关键步骤。在未接入被试品（空载）或者接入一个已知的、不影响波形的纯电阻负载情况下，调整冲击电压发生器的波前电阻和波尾电阻，使发生器输出的标准冲击电压波形（1.2/50 µs 或 250/2500 µs）满足标准规定的容许偏差范围（如波前时间T1 ±30%，半峰值时间T2 ±20%）。

3. 耐受试验程序 (Withstand Test Procedure)：
* 通常施加规定次数（如正负极性各3次）的标准冲击电压波形。
* 施加的电压幅值为标准规定的耐受电压值（或用户协议值）。
* 试验电压的极性应符合标准规定（通常需进行两种极性试验）。
* 冲击间隔时间应足够长，以避免前次冲击对后续冲击或设备状态产生影响。
* 判据： 如果所有施加的冲击电压均未导致被试品的破坏性放电（击穿、闪络），则通过该项耐受试验。

4. 破坏性放电试验程序 (Disruptive Discharge Test Procedure)： (若适用) 逐步升高冲击电压，寻找导致被试品绝缘破坏性放电的电压值（50%放电电压或临界闪络电压）。

5. 局部放电检测： (若要求) 在施加冲击电压的过程中或前后，使用局部放电检测仪监测被试品，记录放电量或放电起始电压等参数。

6. 记录与报告： 详细记录所有试验条件（环境温湿度、气压）、设备参数（发生器、分压器型号）、波形参数（T1, T2, 峰值）、试验电压值、施加次数、试验现象（有无放电、声音、火花等）、最终结果（通过/未通过）以及测量的局部放电数据。

核心检测标准

冲击电压测试的执行必须遵循权威的国际、国家或行业标准，以下是最常用和核心的标准：

1. IEC 60060-1:2010 (High-voltage test techniques - Part 1: General definitions and test requirements): 国际电工委员会标准，是高压试验技术的通用基础标准，详细定义了冲击电压的波形参数（T1, T2, 容许偏差）、测量系统要求（响应特性、精度）、试验程序、环境修正方法等。它是全球广泛认可的基准。

2. GB/T 16927.1-2011《高电压试验技术第1部分：一般定义及试验要求》： 中国国家标准，等同采用IEC 60060-1:2010，是我国进行高压试验（包括冲击电压试验）的基本依据。

3. 设备特定标准： 针对不同类型的设备，有具体的产品标准规定其冲击耐受电压水平、试验方法、试验条件等细节。例如：
* 变压器： IEC 60076-3, GB/T 1094.3
* 电力电缆及附件： IEC 60840, IEC 62067, GB/T 12706.4, GB/T 11017
* 绝缘子： IEC 60383, GB/T 1001
* 避雷器： IEC 60099-4, GB/T 11032
* 开关设备和控制设备： IEC 62271-1, GB/T 11022

4. IEEE Std 4:2013 (IEEE Standard for High-Voltage Testing Techniques)： 美国电气和电子工程师协会标准，也是国际上广泛使用的高压试验标准，与IEC 60060-1在核心内容上协调一致。

5. 其他国家标准： 如 ANSI C68, JEC 204 (日本) 等。

进行冲击电压测试时，务必依据被试品所属的设备类型，查阅并严格执行对应的产品标准中关于冲击电压试验的具体条款，同时遵循IEC 60060-1或GB/T 16927.1中对通用试验技术和测量系统的要求。标准是确保试验结果公正性、可比性和有效性的基石。