1、 高电压试验技术 High vo1tage test techniques GB311.2683 1983-12-26发布 1985-10-01实施 国家标准局批准 高电压试验技术 第一部分 一般试验条件和要求 High voltage test techniques Part 1：Generaltest condition and requirements GB311.283IEC60173 代替 GB 31164 1 引言 1.1 适用范围 本标准适用于额定电压为3kV及以上设备的下列试验： a.直流电压绝缘试验； b.交流电压绝缘试验； c.雷电冲击电压绝缘试验； d.操作冲击电压绝缘试
2、验； e.上述电压联合的绝缘试验； f.冲击电流试验。 1.2 目的 本标准的目的在于提出关于试品的一般要求并规定通用的试验条件。 1.3 名词术语 本标准所用的名词术语的定义见GB2900.1982电工名词术语 高电压试验技术和绝缘配合。 2 试品布置和试验条件 2.1 试品 试品应完整装上对绝缘有影响的所有部件并按照规定的工艺处理。 2.2 试品与周围接地体的距离 设备或部件(如套管、绝缘子等)试验时，其电场应尽可能和运行情况相似。 试品与接地体或邻近物体的距离，一般应不小于试品高压部分与接地部分间最小空气距离的1.5倍。 在湿试及污秽试验或试品上的电压显然不受外部影响时，在保证对邻近构件
3、不发生闪络的条件下，可取较小的距离。 注：如试品和邻近物体的距离受到限制，允许在试品高压出线端装设特制的屏蔽或防晕装置以防止产生严重的放电，但此类装置不应影响试品内绝缘的电场。 2.3 试品的模拟 在出厂试验时，允许在模型上或未完全装配好的设备上进行外绝缘试验，但其外绝缘的电场与完全装配好的设备的电场应没有显著差别。 2.4 干试验。 试品应干燥、清洁。为保证试验结果的可靠性，户内试验的环境温度一般为1040。 试品温度达到环境温度后方可进行试验，保证此项要求的措施(如试品在试验环境中的放置时间等)在各设备标准中规定。 注：某些地区当试验条件受到限制时，允许试验环境温度的下限为5。 3 大气条
4、件 3.1 大气校正因数 外绝缘的破坏性放电电压与试验时的大气条件有关。通常，给定空气放电路径的闪络电压随着空气密度或湿度的增加而升高。但当相对湿度约大于80时，闪络电压会变得不规则(特别是当闪络发生在绝缘表面时)。 利用校正因数可将测得的闪络电压值换算到参考大气条件下的电压值；反之，也可将参考大气条件下规定的试验电压值换算到试验条件下的数值。需要考虑两个校正因数： a.空气密度校正因数Kd； b.湿度校正因数Kh。 破坏性放电电压正比于KdKh。 耐受试验时加在外绝缘上的电压由规定的耐受电压乘上KdKh来确定。同样，将实测的破坏性放电电压值除以KdKh就校正到标准大气条件下的电压值。 在同时
5、包括外绝缘和内绝缘的情况下，电压值是否需要校正，由有关设备标准规定。 在试验报告中一般应注明试验期间的实际大气条件，并须说明是否作了校正。 .注：参考大气条件是为了比较试验结果而选取的一种特定大气条件。 3.2 标准大气条件 标准大气条件是： 温度t0=20 压力b01.013105Nm21013mbar 湿度h011gm3注：1013mbar的压力相当于0时水银气压计上汞柱高度为760mm。若以mm计的汞柱高度为H，则以毫巴表示的压力：bH=1013760这里，略去了温度对汞柱高度影响的修正。 3.3 空气密度和湿度的校正因数 如果大气压力b用毫巴表示，温度t为摄氏温度，空气密度校正因数：
6、Kbbttdmn=+00273273湿度校正因数： Kh=(K)w因数K列于图1中，它是绝对湿度的函数，根据电压形式分别采用曲线a或b；指数m、n和w与电压的形式和极性以及闪络距离d有关，如表1和图2所示。由于缺少更确切的资料，假定m和n相等。 图1 湿度校正因数K与绝对湿度的关系曲线(其用法见表1) 图2 空气密度校正用的指数m和n值以及湿度校正用的w值与放电距离 (以m为单位)的关系曲线(其用法见表1) 表1 大气校正因数的应用 空气密度校正 湿度校正 试验电压形式 电极形状 极性 指数m和n因数K 指数w 球对球间隙 0 0 棒对棒间隙， 悬式绝缘子 1.0 1.0 直流电压 棒对板间隙
7、， 支柱绝缘子 1.0 见图1曲线b1.0 0 球对球间隙 1.0 0 交流电压 支柱绝缘子，悬式绝缘子，棒对棒间隙 见图2曲线c见图1曲线a见图2曲线a 棒对板间隙 见图2曲线a当h11g/m3取w=0 球对球间隙 0 0 + 1.25 棒对板间隙 - 0 + 1.25 雷电冲击电压 支柱绝缘子，悬式绝缘子，棒对棒间隙 - 1.0 见图1曲线b1.0 球对球间隙 1.0 1.0 0 0 + 见图2曲线b 操作冲击电压 支柱绝缘子，悬式绝缘子，棒对板间隙棒对棒间隙 - 见图2曲线a见图1曲线a0 对于不属于表1中所述类型的电极装置，不作湿度校正，只对空气密度进行校正，其指数取m=n=1。 湿试
8、验和人工污秽试验不作湿度校正；这种试验的空气密度校正问题正在考虑中。 3.4 湿度测量 湿度测量通常用通风式精密干湿球湿度计。绝对湿度是干、湿两个温度计读数的函数，可由图3查出；同时也可查到相对湿度。测量时应在达到稳定的数值后仔细读数，以免在确定湿度时造成过大的误差。 只要具有足够的准确度，其他确定湿度的方法亦可采用。 图3 空气湿度与干、湿球温度计读数的关系 表2 在试品上的淋雨条件 分类 单位 数值 垂直分量 mm/min 1.01.5 所有测量点的平均淋雨率 水平分量 mm/min 1.01.5 单独每次测量和每个分量的极限值 mm/min 0.52.0 收集到的雨水温度 周围环境温度1
9、5 收集的水校准到20的电阻率1)(见图4) m 10015 注：1)对操作冲击，如果得不到规定的水电阻率，可使用较低的值，但在试验报告中须说明实际值。 4 湿试验 本标准的规定旨在模拟自然雨对外部绝缘的影响，并用于所有类型的电压试验和各类设备的试验。 4.1 淋雨条件的规定列于表2。 4.2 表2中淋雨率的测量用一个量雨器，它具有两个隔开的开口均为100750cm2的容器。其深度均不小于直径的12；一个开口测水平分量，一个开口测垂直分量。测定时间应不小于1min。量雨器在一足够大的范围内缓慢移动，以消除单个喷嘴喷射不均匀的影响。 另一个不精确的作法是只测量垂直分量，用目测来判断淋雨方向与水平
10、面是否成45角。 4.3 湿试验时，试品的安放位置应与其工作条件一致；在试品上降下均匀的滴状雨，雨滴淋到的区域应超出试品的外形尺寸范围。 注：如试品有几种工作位置，则湿试验允许只在一种位置和一种淋雨方向下进行，此时试品在淋雨状态下的电气强度应是最低的。 图4 雨水电阻率的温度校正因数与温度的关系 20=t 式中：20和t20和2的电阻率； 温度校正因数。 4.4 试品的高度超过1m时，应在接近试品的顶部、中部和底部测量淋雨量。试品的水平尺寸很大时，应采用类似的测量方法。 4.5 试品按上述规定条件至少预淋15min后再施加电压。预淋时间可以包括调整喷射所需要的时间。如果采用特殊的方法能保证有效
11、均匀的淋雨，或者在较短时间间隔后重复进行试验时，预淋时间可以缩短。 4.6 湿试验的试验程序一般和本标准相应的干试验所作的规定相同。通常，对所有交流和直流湿耐压试验，如在重复试验中不再发生闪络，建议允许闪络一次。 4.7 只要能满足本标准表2规定的淋雨条件，任何形式的喷嘴均可采用。 图5是实际应用中认为比较满意的一种喷嘴型式。 图5 喷嘴 附加说明： 本标准由中华人民共和国机械工业部和中华人民共和国水利电力部提出。 本标准由西安高压电器研究所和武汉高压研究所负责起草。 本标准主要起草人冯昌远、靖洪民、王济德、罗卓林、陆宠惠、张仁豫、王文端。 高电压试验技术 第二部分 试验程序 High Vo1
12、tage test techniques Part2：Test procedures GB311.383IEC60273 代替 GB31164 1 引言 1.1 适用范围 本标准适用于额定电压为3kV及以上设备的下列试验： a.直流电压绝缘试验； b.交流电压绝缘试验； c.雷电冲击电压绝缘试验； d.操作冲击电压绝缘试验； e.上述电压联合的绝缘试验； f.冲击电流试验。 注：本标准不包括污秽试验。 1.2 目的 本标准的目的在于：规定试验电压和电流的产生及试验方法；规定试验结果的处理方法并提出试验是否合格的判据。 1.3 名词术语 本标准中冲击电压绝缘试验和冲击电流试验的有关名词术语的定义
13、见GB2900.1982电工名词术语 高电压试验技术和绝缘配合。 2 直流电压试验 2.1 直流电压试验的有关定义 2.1.1 脉动 脉动是指对电压算术平均值的周期性波动。脉动幅值是指最大值和最小值之差的一半。脉动因数则是脉动幅值与算术平均值之比值。 2.1.2 试验电压值 试验电压值是指算术平均值。 2.2 试验电压 2.2.1 对试验电压的要求 除在有关设备标准中另有规定外，试品上的电压应是脉动因数不大于3的直流电压。要注意接入试品可能影响脉动因数。 2.2.2 试验电压的产生 试验电压一般用整流装置产生，也可用静电发生器产生。对试验的要求取决于被试品的型式和试验条件，这些要求主要由电源所
14、提供的试验电流的数值和种类来满足。关于试验电流的组成见2.4。 电源的额定输出电流应足以使试品电容在相当短的时间内充电。但当试品电容很大时，也允许长达几分钟的充电时间。电源(包括储能电容)还应能供给泄漏和吸收电流以及任何内部和外部的局部放电电流，但电压降不应过大以致影响试验结果。在做内绝缘试验时，这些电流通常很小，但作绝缘子湿试时，泄漏电流可达数十毫安，有时可遇到放电量为10-2C的预放电脉冲。 2.3 试验电压的测量 2.3.1 用GB311.483高电压试验技术 第三部分 测量装置规定的装置测量 测量算术平均值、最大值、脉动因数和试验电压的瞬时压降时，所用测量装置应能满足GB311.4的规
15、定。在测量脉动因数和瞬态压降时，测量装置的频率特性应符合要求。 2.3.2 利用球隙测量 当只测试验电压最大值时，可以使用球隙。此时，往往是确定放电时的球隙距离和与试验电压有关的其他变量的读数之间的关系。 这个关系可能受试品和球隙的接入以及湿试时雨量等因素的影响。因此，用球隙校准时和试验时的条件应相同。还要注意，由于大气污染可能使球隙测量直流电压出现不规则的情况。 校准时，最好用100的试验电压，但对非自恢复绝缘的试品进行试验时，通常可用不低于80的试验电压值外推。如果试验回路中的电流不随外加电压线性变化，外推法可能误差较大。 2.4 试验电流测量 在测量流过试品的电流时，应区分出几个独立的分
16、量。对同一试品和同一试验电压，各分量的大小可能差几个数量级。这些分量是： a.电容电流。由于开始加上试验电压或由于试验电压上的脉动或其他波动所引起； b.介质的吸收电流。由于绝缘中发生缓慢的电荷位移而引起。这个电流可持续几秒至几小时。该过程局部可逆。当试品放电或短路时，可观察到反向电流； c.持续泄漏电流。当以上各分量衰减至零后，在恒定电压下，该电流将是稳态直流； d.局部放电电流。 测量a、b、c3个分量时需用量程较宽的仪器。重要的是保证仪器或某一电流分量的测量不受其他分量的影响。对于非破坏性试验，往往可以从观测电流随时间的变化规律中了解绝缘的特性。 每个电流分量的相对幅值和重要性取决于试品
17、的型式和状态、试验目的以及试验的持续时间。当特别需要区分某一特定的分量时，在有关的设备标准中应规定相应的测量程序。 局部放电脉冲电流的测量，应采用规定的专用仪器。 2.5 试验程序 试品的破坏性放电电压服从统计规律。关于给定某一放电概率的电压的确定方法见附录A。 2.5.1 额定耐受电压试验 对试品施加电压时应从足够低的数值开始，以防止操作瞬变过程引起的过电压的任何影响。然后应缓慢地升高电压，以便能在仪表上准确读数，但也不必太慢，以免造成在接近试验电压时试品上的耐压时间过长。若由试验电压值的75开始，以每秒2的速率上升，通常能满足上述要求。将试验电压值保持规定的时间后，通过适当的电阻使滤波电容
18、放电。如试品上无破坏性放电，则认为满足试验要求。 电压的极性或每种极性电压的施加次序，在有关的设备标准中规定。试验时应取确认对绝缘作用较严重的那个极性。 2.5.2 确保放电电压试验 应按2.5.1的规定施加电压和升压，直到试品上发生破坏性放电。应记录刚好达到破坏性放电的试验电压值。如果规定加压次数中每一次记录的放电电压值均不高于规定的确保放电电压，则一般认为满足试验要求。 3 交流电压试验 3.1 交流电压试验的有关定义 3.1.1 峰值 交流电压的峰值是指最大值，由局部放电引起的微小高频振荡可不计。 3.1.2 方均根(有效)值 交流电压的方均根值是指在一个周期内各个电压值平方的平均值的平
19、方根。 3.1.3 试验电压值 试验电压值是指其峰值除以2。 注：在有关设备标准中可能要求测量试验电压的方均根值，而不是峰值。 3.2 试验电压 3.2.1 对试验电压的要求 试验电压一般应是频率为4555Hz的交流电压。按有关设备标准的规定，特殊试验可能要求频率远低于或高于这一范围。 试验电压的波形应接近正弦，两个半波应完全一样，且峰值和方均根(有效)值之比等于20.07。如满足这些要求，则可认为高压试验结果不受波形畸变的影响。 注：如诸谐波的方均根(有效)值不大于基波方均根值的5，则认为满足上述对正弦波形的偏差的要求。 3.2.2 试验电压的产生 试验电压一般用试验变压器产生，也有用串联谐
20、振回路的。 注：非持续性的破坏性放电可能使试品接线端之间产生较大的电压波动，这种现象可能造成试品或试验变压器的内部损坏。补救的办法通常是改变电源的固有频率或在试验回路内串联一些阻尼元件。 3.2.2.1 对试验变压器回路的要求 试验回路的电压应足够稳定，不致受泄漏电流变动的影响。试品的局部放电或预放电应不使试验电压降到影响试品上破坏性放电电压测量的程度。 试验回路满足这些要求的程度决定于试验的类型(干、湿试等)、试验电压水平和试品性能。 为使试验电压实际上不受变动的泄漏电流的影响，当在试验电压下试品短路时，变压器输送的短路电流和供电频率下的泄漏电流相比应足够大。当试验回路由旋转电机供电时，应考
21、虑瞬态短路电流。 例如： a.对固体、液体或两者组合的绝缘的小样品上的干试，短路电流为0.1A(有效值)； b.对自恢复绝缘(绝缘子、隔离开关等)的干试，短路电流不小于0.1A(有效值)；对湿试，不小于0.5A(有效值)； c.对外形尺寸较大的试品的试验，短路电流为1A(有效值)。 为使测量的放电电压不受试品的局部放电或预放电的影响，试品及附加电容的总和应足够大，一般为1000pF。 注：如果外部串联保护电阻不超过1k，则可将试验变压器接线端的有效电容看成与试品并联。 3.2.2.2 串联谐振回路 串联谐振回路主要由试品负载电容和与之串联的可变电感以及电源组成。改变电感，回路就可以在电源频率下
22、产生谐振；同时将有一个幅值远大于电源电压，且波形接近于正弦波的电压加在试品上。谐振条件下的试验电压的稳定性取决于电源频率和回路阻抗的稳定性。 当试品击穿时，电源输出的电流较小，从而限制了试验对电缆、电容器和气体绝缘系统的损坏程度。 当电容器和电缆这类试品的外绝缘上的泄漏电流同流过试品上的电容电流相比很小时，串联谐振回路特别有用。如果谐振条件受非线性泄漏电流或放电干扰时，如在淋雨或污秽条件下的外绝缘试验，则串联谐振回路就不适用。 3.2.3 试验电压的测量 3.2.3.1 利用GB311.4规定的装置测量 电压的峰值、方均根(有效)值和正弦波畸变的测量装置应符合GB311.4的规定。 3.2.3
23、.2 利用球隙测量 利用球隙只能测量电压的峰值，此时往往是确定放电时的球隙距离和与试验电压有关的其他变量的读数之间的关系。 这个关系可能受试品和球隙的接入以及湿试时雨量等因素的影响。因此用球隙校准时和试验时的条件应相同。 校准时最好在100电压下进行。但是，对非自恢复绝缘的试品进行试验时，可以用外推法，从不低于试验电压值的50作起。如果试验回路中的电流与所加电压呈非线性变化，或者在校准时和试验时的电压波形或频率不同，则外推法可能误差较大。 3.3 试验程序 试品上的破坏性放电电压是按统计规律变化的。关于具有给定放电概率的电压确定方法见附录A。 3.3.1 额定耐受电压试验 对试品施加电压时，应
24、当从相当低的数值开始，以防止操作瞬变过程而引起的过电压的影响。然后应该缓慢地升高电压，以便能在仪表上准确读数，但也不能升得太慢，以免造成在接近试验电压时试品上的耐压时间过长。倘若从试验电压值达到75起，以每秒2的速率升压，一般可满足上述要求。将试验电压值保持规定的时间，然后迅速降压，但是不能突然切断，以免可能出现瞬变过程而导致故障或造成不正确的试验结果。如试品上无破坏性放电，则认为通过了试验。 注：除非在有关的设备标准中另有规定，在频率为45到55Hz范围内，试验电压施加的时间与频率无关。 3.3.2 确保放电电压 应按3.3.1的规定加压或升压，直到试品上发生破坏性放电。应记录刚好达到破坏性
25、放电的试验电压值；如果规定加压次数中每一次记录的放电电压值均不高于规定的确保放电电压，则认为满足试验要求。 注：试验具有非线性并联电阻的避雷器时，升压速度见有关设备标准。 4 雷电冲击电压试验 4.1 试验电压 4.1.1 试验电压值 对于平滑的雷电冲击波，试验电压值即其峰值。对某些试验回路，在冲击波的峰值处可能会有振荡或过冲，如图1(a)(d)所示。如果这种振荡的频率不小于0.5MHz或过冲的持续时间不大于1s，应作平均曲线，如图(a)(b)所示。测量时可取这条平均曲线的最大幅值作为试验电压值。对图1(c)(d)，可取记录波形的峰值作为试验电压值。对标准雷电冲击波、振荡或过冲的允许幅值的极限
26、见4.1.3。 对于其它的冲击波形，见图1(e)(h)，应在有关的设备标准中按试验类型和试品种类规定如何确定试验电压值。 4.1.2 标准雷电冲击波 标准雷电冲击全波是指视在波前时间T1为1.2s，视在半波峰值时间T2为50s的雷电冲击全波，如图2所示。 4.1.3 容许偏差 标准冲击与实际测冲击之间的容许偏差如下(参见注和4.1.6.1)： 峰值 3； 波前时间 30； 半峰值时间 20； 冲击彼基本上应是单向的(注)。 注：必须着重指出，峰值、波前时间和半峰值时间的容许偏差是指规定值与实测值之差。这些偏差不同于测量误差，测量误差是真值与实测值之差。 在试验条件达不到要求时，如低阻抗试品或试
27、验回路甚长时，允许适当加长波前或缩短半峰值时间，其值应参照IEC的相应标准在有关设备标准中规定。 在进行准确测量时，对峰值附近的过冲和振荡，只要其单个波峰的幅值不超过峰值的5，则是允许的。在冲击波前(峰值的90以下)上的振荡，只要在通过AB的直线(见图3)以下，则是允许的。在图3中， AB两点的作法如下：首先作出振荡波的平均曲线(如虚线所示)并按视在波前时间的定义确定从A、B两点，然后由A、B作纵轴的平行线A A和B B并使其分别等于峰值的25和5。 图1 含有振荡或过冲的雷电冲击波示例 (a)、(b)试验电压值用平均曲线确定（图中虚线）；(c)、(d)试验电压值用峰值确定；(e)、(f)、(
28、g)、(h)试验电压值的确定没有通用的方法 图2 雷电冲击全波 图3 确定波前振荡是否允许的示意图 4.1.4 标准雷电截波 标准雷电截波是指标准雷电冲击波经过25s被外间隙截断的波形。冲击截波可用截断时间Tc、截断时刻tj、截波峰值Uc、截断时刻电压Uj、电压过零系数U2Uc等参数(见图4和图5)来表征。 图4 波尾截断的雷电冲击电压 图5 波前截断的雷电冲击电压 在做变压器类设备的截波试验时，试验回路中一般不应接入阻尼电阻，过零系数应接近0.3；但当过零系数超过0.3很多时，允许接入阻尼电阻将其限制到0.3左右。 注：截波过零系数允许范围为0.250.35。 当有可靠数据证明对某些结构的变
29、压器不够严格时，经审查批准后，可以使用更严格的方法。 4.1.5 试验电压的产生 试验电压一般用冲击电压发生器产生。冲击电压发生器主要由许多电容器组成，先由直流电源将其并联充电，然后向接有试品的回路串联放电。 4.1.6 试验电压的测量、冲击波形的确定 4.1.6.1 用GB311.4中规定的装置测量 在测量试验电压的峰值、各时间参数和过冲或振荡时，所用测量装置及测试方法必须满足GB311.4中的有关规定。测量应在试品接入回路的情况下进行，通常对每个试品都要校核冲击波形；但对属于同一设计和尺寸的试品，在同样条件下作试验时，只需校验一次。 注：用计算方法确定波形是不可靠的。 4.1.6.2 利用
30、球隙测量 用球隙只能测量冲击全波的峰值或在波尾截断的截波峰值。其方法通常是确定放电时的球隙距离和与试验电压有关的其他回路参量，如冲击电压发生器第一级的充电电压之间的关系。 这一关系与试品和球隙等的接入有关，故球隙校准时和实际试验时的条件应相同。 对自恢复绝缘的试品作试验时，应在100或接近100试验电压下进行校准。对非自恢复绝缘的试品作试验时，可以用外推法；但所用电压须由不低于试验电压的60开始。只有试验电压与有关参量成正比时，才能用外推法。 4.2 试验程序 适用于每一类试品的试验程序，如采用的极性、用两种极性时应先加哪一个、加压次数和两次加电压的时间间隔等，应在有关的设备标准中规定。规定时
31、要考虑： a.要求的试验结果准确度； b.被观测现象的随机性和测量特性对极性的关系； c.多次加压时可能产生的积累效应。 有关统计法的某些导则见附录A。 4.2.1 额定耐受电压试验 试验方法与试品的特性有关。可以分为非自恢复绝缘的、自恢复绝缘的、或者由两种绝缘组合的试品。在有关设备标准中必须规定某一试品属于哪类绝缘。 4.2.1.1 非自恢复绝缘的耐受电压试验 对非自恢复绝缘的耐受电压试验，一般均施加3次具有规定波形和极性的额定耐受电压。如经检测而未发现损坏，则认为满足试验要求。 4.2.1.2 自恢复绝缘的耐受电压试验 对自恢复绝缘的耐受电压试验，一般有两种方法： a.施加15次具有规定波
32、形和极性的额定冲击耐受电压，如果破坏性放电不超过2次，即满足了试验要求。 b.按4.2.2确定50破坏性放电电压，如确定的电压不低于额定冲击耐受电压的1(1-1.3)倍(为破坏性放电电压的相对标准偏差)，即认为通过了试验。 除非在有关设备标准中另作规定，对空气绝缘一般采用： 雷电冲击时，0.03； 操作冲击时，0.06。 4.2.1.3 自恢复和非自恢复组合绝缘的耐受电压试验 对自恢复和非自恢复组合绝缘的耐受电压试验，要施加15次额定耐受电压，如在非自恢复绝缘上未发生破坏性放电，而在自恢复绝缘上的破坏性放电不超过2次，即满足了试验要求。 4.2.2 50破坏性放电电压试验 相应于50破坏性放电
33、概率的电压U50可用4.2.2.1和4.2.2.2所规定的方法之一来确定。 4.2.2.1 多级法 至少要加4级电压，且使在最低一级电压时的放电次数近于零，而在最高一级电压时近于全部放电。各级间的电压间隔UU (. .)05 1050，是据经验估计的惯用的相对标准偏差。 在每级电压下至少要施加10次冲击；记录每级试验电压时的放电频率(即破坏性放电的次数除以加压次数)。 由观测到的放电频率和预期试验电压的关系曲线或用最大似然法(见附录A)求得试验结果。 4.2.2.2 升降法 先取一个电压值Uk使其近似地等于50破坏性放电电压值。再取一个电压增量UUk (. .)05 10。在Uk值时加电压一次
34、；如未发生破坏性放电，则下次施加Uk+U的冲击电压；如果在Uk值时发生了破坏性放电，下一次则加Uk-U的冲击电压。 每次施加的冲击电压值要按前一次的结果来确定，这样继续下去，直到记录了足够的观测次数。然后，计算每级电压Ui下的冲击次数ni，即可按下式求得50破坏性放电电压的最佳近似值Um： UnUnmiii=式中：ni应20。所取第一次电压值应是施加两次或更多次冲击电压时的数值；且在任何情况下和Um的差值均不大于2U，这就可以避免由于Uk取得太高或太低而引起的误差。 如果要求更精确地确定50破坏性放电电压，则应增加加压次数；但一般不必超过40次。 4.2.3 确保放电电压试验 除非另有规定，施
35、加具有规定的预期峰值、波形和极性的冲击电压5次；如果每次都引起破坏性放电，则满足试验要求；如果未引起破坏性放电的次数大于1，则不满足要求。如果未引起破坏性放电仅有一次，则再施加10次冲击电压，若每次均引起破坏性放电，仍算满足试验要求。 4.2.4 相应于很低或很高破坏性放电概率的电压的确定 本标准附录A的A.4给出了确定相应于很低或很高破坏性放电概率的电压的方法。这一方法仅用作特殊研究，而不拟用于一般性的验收试验。 4.3 波形一定的冲击波的伏-秒特性曲线 波形一定的冲击波的伏-秒特性曲线是指试品的破坏性放电电压与波前、波峰或波尾截断时间的关系曲线，此曲线可用波形一定而峰值不同的冲击波求得(图
36、6)。 5 操作冲击电压试验 5.1 试验电压 5.1.1 试验电压值 除非在有关设备标准中另作规定，试验电压值一般是指预期峰值。 图6 波形一定的冲击波的伏-秒特性 5.1.2 标准操作冲击波 标准操作冲击波是波前时间Tcr为250s，半峰值时间T2为2500s的冲击波。这种波可以写作2502500冲击波(图7)。 图7中Td为90峰值以上时间。 图7 操作冲击电压全波 5.1.3 特种操作冲击波 当仅用标准波形认为不能满足要求或不适用时，推荐采用1002500和5002500冲击波。此外，还建议采用一种振荡波，其第一个半波的持续时间在2000s至3000s之间，反极性的第二个半波的峰值约为
37、第一个半波峰值的80。 5.1.4 容许偏差 对标准和特种操作冲击波，规定值和实测值之间允许下列偏差： 波峰值 3%； 波前时间 20； 半峰值时间 60。 在某些情况下，如低阻抗的试品，将波形调节在推荐的容许偏差之内，可能有困难；此时，可以采用其他冲击波形和容许偏差。 注：斜角操作冲击波试验的测量结果，通常可用伏-秒曲线来表示。由于它的实用范围很广，没有必要规定任何特定的波前陡度或预期的波前时间，也不需要规定这些数值的容许偏差。 5.1.5 试验电压的产生 操作冲击波通常用常规的冲击电压发生器来产生(见4.1.5)。它也可用对试验变压器(或被试变压器)的低压绕阻加电压冲击的方法来产生。后一种
38、方法的回路布置如图8所示。预先充好电的电容器C1通过开关K放电。虚线框内的元件R2和C2或其他合适的元件用以调节波形。也有用其他方法，如用快速切断变压器绕阻励磁电流以产生操作冲击。 在选择产生操作冲击回路用的元件时，要避免由试品预放电电流而引起冲击波形的过大畸变。特别是在高电压下作外绝缘的污秽试验时，这样的电流可能达到相当大的数值。如果试验回路的内阻抗很高，可能引起电压波形的严重畸变，甚至可以阻止发生破坏性放电。 图8 用变压器产生操作冲击波的回路 5.1.6 试验电压的测量、冲击波形的确定 试验电压的测量和冲击波形的确定应按照4.1.6.1和4.1.6.2的规定进行。但是在GB311.683
39、高电压试验技术 第五部分 测量球隙中没有就操作冲击波峰值的测量作专门的规定。 5.2 试验程序 试验程序一般与雷电冲击波试验相同；而且可采用类似的统计法(参见4.2和附录A)。 注：用操作冲击试验时，破坏性放电时刻经常出现在峰值前。当按4.2.2，4.2.3，4.2.4整理破坏性放电试验结果时，放电概率与电压的关系中的电压值通常以预期峰值来表示；但是，也可以用别的方法，如用示波器或其他方法测量每次冲击的实际破坏性放电电压；然后可按附录A对第2类试验结果规定的方法确定实测电压值的概率分布。 6 冲击电流试验 6.1 试验电流 有两种类型的冲击电流。第一种的波形是：电流从零值以很短的时间上升到峰值
40、，然后以近似指数规律或强阻尼正弦波形下降到零。这种波形以视在波前时间T1和视在半峰值时间T2表示。 第二种波形近似方波，用峰值视在持续时间和总的视在持续时间来表示。 6.1.1 试验电流值 试验电流值通常是指峰值。在某些回路中，当在电流上出现过冲或振荡时，试验电流值可用实际峰值或用通过这些振荡画出的平均值曲线的峰值表示。 6.1.2 标准冲击电流 采用第一种波形的冲击电流有两种。一种是视在波前时间8s，半峰值时间20s；这种标准波称为820冲击波。另一种是视在波前时间4s，半峰值时间10s；这种标准波称为410冲击波。 方波冲击电流的峰值视在持续时间等于500s，1000s或2000s，或者在
41、2000s与3200s之间，要求在规定的容许偏差之内。 6.1.3 容许偏差 如果测量回路满足GB311.4的规定，冲击电流实测值和规定值之间容许如下偏差： 对于820和410冲击波： 峰值 10； 视在波前时间T110； 视在半峰值时间T210。 在冲击波峰值附近，允许小的过冲或振荡，但单个幅值不超过其峰值的5。当电流下降至零后，反极性的振荡幅值应不超过峰值的20。 对于方波： 峰值 0+20； 峰值视在持续时间 0+20。 允许有过冲或振荡，但单个振荡和过冲最大幅值不超过峰值的10。方波的总持续时间应不大于峰值视在持续时间的1.5倍，且反极性幅值应限制到峰值的10。 6.1.4 试验电流的
42、测量 试验电流的测量应该使用符合GB311.4标准中规定的装置。 6.2 冲击电流试验时电压的测量 在作冲击电流试验时，有时要测量试品上的电压。此时，可采取GB311.4中规定的任何一种冲击电流测量装置。 冲击电流可能会在冲击电压测量回路中感应出相当高的电压，因而产生较大的误差。作为校核，推荐将正常情况下分压器接到试品高压端的连结导线，从高压侧断开而转接到试品的接地端，但是要尽量保持原来的环状布置；还有一种方法是，将试品短接或用硬导体代替。当发生器放电时，在这些条件下测得的电压同跨在试品上的电压相比应可忽略不计；至少对于评价试验结果时比较重要的那一部分冲击电压应该如此。 注：这种短路校核可以用
43、降低冲击电流进行。 7 联合电压试验 7.1 联合电压试验的有关定义 7.1.1 联合电压试验 以两个单独的电压源加于试品的两端；可以用冲击电压，工频电压或直流电压作电压源。 每个电压用其自身的波形、峰值和极性来表征。 7.1.2 同步 若联合冲击电压试验的两个冲击电压的峰值出现在同一时刻，则认为它们是同步的。如果它们不同步，则以由负峰值起测量的正峰值的延迟时间出来表征这种不同步。 当一个电压是某种冲击，另一个是工频电压时，应在反极性工频电压蜂值时出现冲击电压。 7.1.3 试验电压值 试验电压值是指正极性电压峰值U+和在正峰值时刻的负极性电压的绝对瞬时值U-之和。 试品两端的电压分配亦可用参
44、数表示。 =+UUU的范围从0到1。 7.1.4 瞬时放电电压 在放电时刻两个电压的绝对瞬时值之和。 7.1.5 实际电压波形 由于两个试验回路之间的耦合，在联合冲击电压试验时所施加的两个冲击电压的波形不同于它们单独使用时产生的波形和幅值。 试验电压波形的最大容许偏差须在有关的设备标准中规定。 7.2 叠加电压试验 在试品的同一端施加两个不同电源的电压。 附录A 试验结果的统计评价法 (补充件) A1 问题的说明 由于破坏性放由是随机现象，所以统计法可用来从测量中取得更有意义的资料。可以设想在任一具体情况下，对每一个试验电压水平U都有一个特定的破坏性放电概率P。为了确定概率分布函数P(U)(即
45、P与U的关系)，需进行若干次试验。 通常，概率分布函数用50破坏性放电电压即U50和标准偏差来表示。这些参数和函数的形式可以由大量的加压试验来确定；这里假定在连续加压中试品的特性没有多大变化，或者每次加压都用新试品。 有时，例如在外绝缘上作某些冲击试验时，从放电概率的百分之几到95，甚至98，其概率分布函数可用高斯分布来描述。由于超出这些范围的概率分布函数的形式，现有资料很少，故也可考虑其他的形式，它们在上述的放电概率范围里应给出差不多相同的结果。 有些情况下，特别是操作冲击下，放电概率可能不仅与幅值U有关，而且与其它参量如时间等有关。在这些情况时，甚至在恒定的冲击波形下的P(U)曲线也不可能
46、以任何简单的概率分布函数来描述。 对于内绝缘在各种类型电压下和外绝缘在直流和交流电压下的概率分布特性，现有的资料也很少。标准偏差一般在28之间，但在作内绝缘的冲击试验时，已发现具有大得多的偏差值。 因为在实际试验时施加电压的次数有限，故U50和的真值只能在某一定准确度范围之内估计给于某一给定的置信限，它们可按A.2计算。实测值以Um和S表示。 下面扼要介绍几种简便的方法，用来分析不受反复加压影响的试品的高压试验结果。 注：要注意，概率分布函数不必对U50对称。因此有必要区分“U50”和“最大概率值”。 A2 置信限及总误差 对于任何一组n次测量结果，可用统计法对U50的真值和真实偏差估计一个范
47、围，真值以给定概率Pc落入此范围。因为这些范围通常是对Pc0.95或0.90而言的，所以叫做“95或90置信限”。可以把此范围的上限和下限之差值的一半认为是统计误差er。 另外，测量误差要影响电压的测量，在一个经过良好校验的测量回路中，测量误差可以被看作引进了一个统计误差em1.5。对于空气绝缘来说，另一个变数是由于大气修正因数不正确所带来的，至少可以认为，在极端的湿度和空气密度的条件下不进行试验时，大气修正因数的不正确可导致一个附加的统计误差ea1。 这样总的统计误差e0变为： eeeerma0222=+于是，为了保持e03，要求把er限制到小于2.4。 注：在具有标准偏差的正态分布下，95
48、的置信限相当于统计误差约为2。 A3 试验的分类 为了统计评价，可将破坏性放电试验分为3类： 第1类： 第1类包括以基本不变的波形进行反复加压的试验；此时，对于每一个电压等级，要记录下破坏性放电的次数和施加电压次数的比率。这类试验主要适用于冲击试验，但某些交流和直流电压试验亦属于这一类。 第2类： 第2类包括每次加压均引起破坏性放电的试验。试验时，连续升高加在试品上的电压，并测量实际的破坏性放电电压。这种试验可用交流、直流或冲击电压进行。特别是，在冲击的波前发生破坏性放电的试验属于此类。 第3类： 第3类包括以基本不变的波形进行反复加压的试验；此时，每次加压的电压水平要根据前一次加压的结果来确定，第一次所加电压大致等于50破坏性放电电压的估计值。 A3.1 对第1类试验结果的分析 A3.1.1 高斯纸的应用 将第1类试验结果标记在高斯表格纸(概率纸)上，在线性轴上取电压值。如果这些点近似构成一条直线，则分布可认为接近高斯分布。此直线与P0.50的交点为Um，而P0.50到P0.16之间的截距为S。 由于高斯表格纸不可能绘出相应于P0或P1.0的点，其最高水平相应于观察到的放电频率为零，可绘于P12no外(no为在这级电压上的施加次数)；同样，其最低水平给出的是在n次施加电压时均发生放电，将它绘于P1-0.50n1。 注：当需要准确地确定标准偏差时，不
