1. 标准概述与修订背景
1.1 标准的定位与体系
GB/T 16927《高电压试验技术》是我国电力行业绝缘性能测试领域的核心基础标准体系，共分为三个功能明确且形成完整闭环的部分：第 1 部分为《一般定义及试验要求》（即 GB/T 16927.1-2011），主要规定高电压试验的通用术语、核心程序框架与基础技术要求，是整个体系的总纲性文件，后续所有试验的实施与测量均需以此为依据；第 2 部分聚焦《测量系统》，明确试验电压、电流的精准测量方法与设备要求，解决 “如何测准参数” 的问题；第 3 部分针对《现场试验的定义及要求》，专门适配工程现场的非理想试验环境，对试验条件、程序进行调整，解决 “现场如何有效试验” 的问题。
1.2 修订历程与差异
GB/T 16927.1-2011 是对 1997 版同名标准的全面修订，修订工作由西安高压电器研究院有限责任公司、国网电力科学研究院牵头，13 家电力科研与制造单位共同参与，于 2011 年 12 月 30 日正式发布，2012 年 5 月 1 日起实施。本次修订并非简单的文本更新，而是基于 2010 版 IEC 60060-1 国际标准，结合我国电力工业的实际需求进行了 “本土化适配”，核心修订内容可归纳为四类：一是术语体系的完善：新增了 “试验电压预期特性”“测量不确定度” 等 10 余项术语定义 —— 其中 “试验电压预期特性” 指 “若未发生破坏性放电时应获得的电压特性”，这一术语的补充，解决了此前标准中 “标称电压” 与 “实际测量电压” 的概念混淆问题，为试验结果的判定提供了更精准的依据。
二是试验方法的优化：删除了原标准中 “冲击电流试验” 的独立章节（该内容已纳入 IEC 62475《大电流试验技术》专项标准），避免了与其他标准的内容重复；同时删除了 “用棒 - 棒间隙校核测量装置” 的条款，转而采用更精准的电子测量系统校准要求，提升了测量的可靠性。
三是新附录的增加：新增了规范性附录 B《叠加过冲或振荡的标准雷电冲击参数计算程序》、资料性附录 C《求取试验电压函数的数字滤波器举例》、资料性附录 D《冲击电压函数评估冲击过冲背景介绍》与资料性附录 E《确定大气修正因数时逆程序中的重复计算方法》—— 附录 B 解决了特高压设备雷电冲击试验中波形叠加过冲或振荡时的参数计算问题，附录 E 则给出了高海拔地区大气修正的重复计算方法，这些补充均是针对我国特高压工程中遇到的实际技术难题设计的。
四是关键技术的修订：对大气修正公式、雷电冲击波形过冲限值、联合电压试验程序进行了全面调整 —— 例如将原标准中 “仅考虑空气密度的单一修正”，优化为 “空气密度 + 湿度” 的双因子修正模型，更贴合我国不同气候区域的试验需求。
1.3 与国际标准的差异
本标准在技术内容上修改采用IEC 60060-1:2010《高电压试验技术 第 1 部分：一般定义及试验要求》，而非等同采用，核心差异均是为了适配我国电力系统的实际运行条件，具体包括以下五点：• 频率范围适配：将 IEC 标准的 45Hz~65Hz 调整为 45Hz~55Hz，这是因为我国电网的额定频率为 50Hz，实际运行频率偏差严格控制在 ±0.2Hz 以内，60Hz 的频率范围对我国设备试验无实际意义，调整后可避免因频率偏差导致的试验结果失真；
• 湿试验细节补充：针对 800kV、1100kV 特高压设备的外绝缘湿试验，明确要求淋雨装置的喷嘴数量、喷水均匀性及测量点布置 —— 例如高度超过 8m 的试品，测量点不得少于 5 段，每段间距不超过 1.5m，这是因为特高压设备外绝缘高度大，淋雨不均会导致局部放电特性偏差，补充该要求可保证湿试验的有效性；
• 波形过冲限值保留：IEC 60060-1:2010 未对雷电冲击波前振荡的限值提出要求，但我国标准保留了 “波前振荡最大允许值≤5%” 的规定 —— 这是因为特高压设备的绝缘结构更敏感，波前振荡过大会导致绝缘内部电场分布畸变，增加误击穿风险，该要求可更严格地保障设备绝缘安全；
• 冲击次数调整：在雷电冲击耐受电压试验程序 B 中，将 IEC 标准的 “最多 18 次冲击” 调整为 “最多 25 次冲击”，并明确 “若在第 13~15 次冲击中发生 1 次自恢复绝缘放电，需追加 3 次冲击且无放电则判定合格”—— 这一调整与 GB 311.1-2012 的要求一致，主要是考虑到我国特高压设备的绝缘裕度设计更保守，需要更多次的冲击验证其可靠性；
• 计算示例本地化：附录 B 中新增了 1100kV 特高压断路器的实际示波图计算示例 —— 该示例来源于我国特高压工程的真实试验数据，而非通用模拟案例，更便于国内试验人员理解和应用标准中的计算方法。
上述差异条款均在标准原文的外侧页边空白位置标注了垂直单线（|），便于使用者快速识别。
2. 规范性引用文件
本标准的规范性引用文件涵盖绝缘配合、污秽试验、局部放电测量、冲击测量仪器等 10 余项国家标准，这些文件共同构成了高电压试验的 “支撑体系”—— 缺少其中任何一项，试验的合理性或测量的准确性都无法保障。核心引用文件及其作用如下：• GB 311.1-2012：提供绝缘配合的核心定义与原则，是本标准中 “绝缘水平确定”“高海拔修正” 等条款的基础依据 —— 例如本标准的海拔修正公式（公式 B.3），就是直接引用 GB 311.1-2012 附录 B 的内容；
• GB/T 4585-2004：规定交流系统用高压绝缘子的人工污秽试验方法，本标准第 4.5 节 “人工污秽试验” 的核心程序，如污秽层制备、盐密测量等，均需符合该标准的要求；
• GB/T 7354-2003：明确局部放电的测量方法与仪器要求，本标准中 “非破坏性放电” 的判定，需以该标准的局部放电量限值为依据 —— 例如变压器局部放电试验中，110kV 设备的局部放电量不得超过 10pC，这一要求即来自 GB/T 7354-2003；
• GB/T 16927.2-2013：规定高电压测量系统的精度与校准要求，是本标准 “试验电压测量” 条款的直接支撑 —— 例如测量系统的准确度不低于 ±3% 的要求，就是与 GB/T 16927.2-2013 的规定一致；
• GB/T 16896.1-2001：规定冲击电压测量仪器的技术要求，是雷电冲击、操作冲击试验中 “波形参数测量” 的依据 —— 例如雷电冲击全波的波前时间测量，需符合该标准的误差要求。
需要特别说明的是，对于注日期的引用文件，仅注日期的版本适用于本标准；对于不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有修改单）均适用，这一规定是为了保证标准的时效性，避免因引用文件更新不及时导致的技术滞后。
3. 术语和定义
本标准定义了高电压试验领域的核心术语，这些术语是理解试验原理、正确执行试验的基础，其中部分术语容易混淆，需重点明确其差异与适用场景。3.1 放电特性相关术语
• 破坏性放电（disruptive discharge） ：指绝缘在电气作用下完全被放电桥接，导致电极间电压实际降至零的现象，也称为 “电气击穿”。需要注意的是，即使是 “非自持破坏性放电”（如试品被火花短暂桥接后电压恢复），若未被有关技术委员会另行规定，也应视作破坏性放电 —— 这一规定是为了避免因 “暂时击穿后恢复” 的误判，导致绝缘缺陷漏检。• 火花放电（sparkover） ：专指气体或液体介质中发生的破坏性放电，例如空气间隙的击穿、变压器油中的局部放电发展为击穿，均属于此类。
• 闪络（flashover） ：专指气体或液体介质中沿固体介质表面发生的破坏性放电，例如绝缘子表面的爬电、套管表面的放电，其核心是 “沿表面发展”，而非介质内部。
• 击穿（puncture） ：专指固体介质中发生的破坏性放电，例如变压器绝缘纸的击穿、电缆绝缘层的穿孔 —— 这类放电的核心特征是 “介质永久性丧失绝缘强度”，一旦发生即不可逆转。
• 非破坏性放电（non-disruptive discharge） ：指发生在中间电极或导体之间，但未导致电压跌落至零的放电，典型代表是局部放电。这类放电通常不会立即导致绝缘失效，但长期存在会引发绝缘老化，因此需通过 GB/T 7354-2003 的测量方法进行监测。
上述术语的核心差异在于 “放电发生的介质类型” 与 “对绝缘强度的影响程度”—— 例如闪络发生在固体表面，而击穿发生在固体内部；破坏性放电会导致绝缘完全失效，而非破坏性放电仅会造成局部劣化。
3.2 试验电压相关术语
• 耐受电压（withstand voltage） ：耐受试验中表征试品绝缘性能的规定预期电压值，默认指标准大气条件（20℃、101.3kPa、11g/m³）下的数值，仅适用于外绝缘。例如 110kV 变压器的工频耐受电压为 200kV，就是指在标准大气条件下，试品能承受该电压 1 分钟而不发生破坏性放电的电压值。• 预期特性（prospective characteristics） ：指 “若未发生破坏性放电时，试验电压应具备的理想特性”—— 例如工频电压的正弦波形、雷电冲击电压的 1.2/50μs 波形，均属于预期特性。标准明确要求，若试验中使用预期特性作为判定依据，必须在试验报告中注明，避免与实际测量特性混淆。
• 实际特性（actual characteristics） ：指试验期间试品端子间实际测量到的电压特性，例如雷电冲击试验中实际测量的波前时间、半峰值时间，均属于实际特性。实际特性与预期特性的偏差，需符合标准规定的容差要求，否则试验结果无效。
3.3 统计特性相关术语
由于绝缘放电存在随机性，单次试验结果无法完全反映绝缘性能，因此标准定义了一系列统计术语，用于量化绝缘的放电概率特性：• 50% 破坏性放电电压（U₅₀） ：指在试品上产生破坏性放电的概率为 50% 的预期电压值，是外绝缘放电特性的核心统计参数 —— 例如某绝缘子的 U₅₀为 1200kV，意味着施加该电压时，绝缘子有 50% 的概率发生闪络。
• 耐受概率（withstand probability） ：指施加某一电压后，试品不发生破坏性放电的概率，其数值等于 “1 - 破坏性放电概率”—— 例如 U₅₀对应的耐受概率为 50%，而耐受电压对应的耐受概率通常要求不低于 90%。
• 标准偏差（standard deviation） ：指破坏性放电电压的分散性大小，通常以 U₅₀的百分数表示 —— 例如某试品的 U₅₀为 1000kV，标准偏差为 5%，意味着其放电电压的分散范围约为 950kV~1050kV。标准偏差越小，说明绝缘的放电特性越稳定，质量越均匀。
4. 一般要求
本章规定了高电压试验的通用规则，适用于所有类型的高电压试验，是试验有效性的基础保障 —— 任何一项要求未满足，都可能导致试验结果失真或无效。4.1 试验程序的通用规则
标准要求，特定试品的试验程序（如试验电压幅值、极性、加压次数、时间间隔）需在对应设备标准（如变压器的 GB 1094.3、断路器的 GB 1984）中明确，但制定程序时必须考虑以下四项核心因素，以平衡试验准确性与绝缘劣化风险：• 试验结果的准确度：需根据试品类型选择合适的测量系统 —— 例如局部放电试验需选择局放量测量精度不低于 1pC 的系统，而工频耐压试验可选择精度 ±3% 的系统，不同精度直接影响结果的可信度；
• 被观测现象的随机性：例如外绝缘的闪络电压存在统计分散性，因此需采用多次加压的程序（如雷电冲击的 15 次加压），而非单次加压，以覆盖其随机特性；
• 被测特性与极性的关系：例如油纸绝缘的负极性雷电冲击耐受电压通常高于正极性，因此需明确试验极性 —— 对于变压器等油纸绝缘设备，标准要求优先采用负极性冲击试验，以更贴近实际运行中的过电压极性；
• 重复加压的劣化风险：例如固体绝缘在多次冲击电压作用下可能发生累积劣化，因此需严格限制加压次数 —— 对于非自恢复绝缘（如变压器绝缘纸），加压次数通常不超过 3 次，避免因试验导致绝缘损伤。
此外，试验前试品需装上所有对绝缘有影响的部件（如变压器的套管、散热器），并放置于试验室至少 2 小时，使试品表面温度与环境温度达到平衡，否则会因温度差导致绝缘表面的湿度分布不均，影响放电电压测量结果。
4.2 试品布置要求
试品的布置直接影响放电特性，核心要求如下：• 邻近效应控制：试品与外部带电 / 接地装置的净距离，不应小于试品最短放电距离的 1.5 倍 —— 例如试品的最短放电距离为 0.5m，则其与周围接地体的距离至少为 0.75m，否则邻近物体的电场会畸变试品周围的电场分布，导致放电电压偏低。但在湿试验、污秽试验或试品电场分布均匀（如均匀球隙）的情况下，可适当减小距离，前提是保证对外部构件不发生放电。
• 模拟现场高度：试品的安装高度应与现场运行高度一致 —— 例如 110kV 线路绝缘子的试验高度，应与现场杆塔的安装高度相同，避免因高度差异导致的空气密度变化，影响放电电压测量结果。
• 特高压试验的特殊要求：对于交流或正极性操作冲击电压高于 750kV 的试品，当高压电极对邻近物体的距离不小于其对地距离时，邻近物体的影响可忽略 —— 这一规定是为了简化特高压试品的布置，降低试验场地的空间要求。
4.3 大气条件修正
外绝缘的放电电压受空气密度、湿度、温度的影响显著 —— 例如高海拔地区空气稀薄，放电电压会明显降低；湿度增大时，沿面闪络电压会下降。因此标准规定，试验结果需修正至标准参考大气条件（温度 20℃、绝对压力 101.3kPa、绝对湿度 11g/m³），以保证不同环境下试验结果的可比性。4.3.1 修正因数的计算
大气修正因数 K_t 为空气密度修正因数 k_1 与湿度修正因数 k_2 的乘积，即 K_t = k_1 cdot k_2 ，其中：• 空气密度修正因数 ：取决于相对空气密度 delta ，公式为 k_1 = delta^m ，其中 m 为空气密度修正指数，取值与无量纲参数 g 相关（ g = rac{U_{50}}{500 L delta k} ， L 为最小放电路径长度）。相对空气密度 delta 的计算公式为：
delta = rac{p}{p_0} cdot rac{273 + t_0}{273 + t}
（ p 为实际大气压力， p_0 为标准压力 101.3kPa； t 为实际温度， t_0 为标准温度 20℃）
例如，当实际压力为 90kPa、温度为 10℃时， delta pprox 0.92 ，此时 k_1 的取值需根据 m 的数值确定。
• 湿度修正因数 ：公式为 k_2 = k^w ，其中 w 为湿度修正指数，同样与参数 g 相关。不同电压类型的湿度修正公式不同：
◦ 直流电压： k=1+0.014(h/delta -11)-0.00022(h/delta -11)^2 （适用于 1 leq h/delta leq 15 , ext{g/m}^3 ）
◦ 交流电压： k=1+0.012(h/delta -11) （适用于 1 < h/delta < 15 , ext{g/m}^3 ）
◦ 冲击电压： k=1+0.010(h/delta -11) （适用于 1 < h/delta < 20 , ext{g/m}^3 ）
（ h 为实际绝对湿度，单位 ext{g/m}^3 ）。
4.3.2 修正程序
修正分为两种场景，分别对应不同的计算逻辑：• 标准程序：将试验条件下测得的放电电压 U ，修正为标准大气条件下的电压 U_0 ，公式为 U_0 = U / K_t —— 例如试验中测得某试品的放电电压为 900kV， K_t=0.9 ，则标准条件下的电压为 1000kV。试验报告需同时提供实际大气条件与修正因数，便于其他实验室复现结果。
• 逆程序：将标准条件下的规定电压 U_0 ，换算为试验条件下需施加的实际电压 U ，公式为 U = U_0 cdot K_t —— 例如标准要求试品耐受电压为 1000kV，试验环境的 K_t=0.9 ，则实际施加的电压应为 900kV。由于 K_t 的计算中引入了 U_{50} ，因此高海拔（>1000m）地区需采用重复计算程序，直至 K_t 的计算值收敛，避免修正误差过大。
对于海拔 > 1000m 的试验地点，还需额外进行海拔修正：根据 GB 311.1-2012 附录 B，海拔修正因数 K_a 的公式为 K_a = e^{qleft( rac{H-1000}{8150} ight)} ，其中 q 的取值为：雷电冲击耐受电压 q=1.0 ，短时工频耐受电压 q=1.0 ，操作冲击耐受电压 q 按图 B.1 选取。例如，海拔 2000m 的试验地点，雷电冲击耐受电压的修正因数约为 1.11，即实际施加的电压需比标准值提高 11%。
4.4 湿试验要求
湿试验是模拟户外设备在淋雨条件下的绝缘性能，核心要求如下：• 预淋程序：试品需先预淋 15 分钟，使绝缘表面充分湿润 —— 这是为了模拟实际运行中的持续降雨状态，避免因表面干燥导致的闪络电压偏高，保证试验结果贴近实际工况。预淋时间不包括调整喷水的时间，开始时可先用自来水预淋 15 分钟，试验前再用规定条件的水预淋至少 2 分钟。
• 淋雨条件：淋雨率的垂直分量与水平分量均需控制在 1.0~2.0mm/min，且单测点的偏差不超过平均值的 ±0.5mm/min；雨水温度需与环境温度的偏差不超过 ±15℃；雨水电导率需控制在 100±15μS/cm—— 这些参数的控制，是为了保证淋雨的均匀性，避免因局部淋雨不足导致的结果失真。
• 加压时间：预淋结束后，施加规定的工频电压并持续 60s—— 例如 110kV 绝缘子的湿工频耐受电压为 100kV，需持续加压 60s，观察是否发生闪络。
• 合格判定：若试品在湿试验中发生 1 次闪络，可允许重新进行一次试验，若重新试验未发生闪络，则判定为合格 —— 这一规定是考虑到湿试验中闪络可能存在随机性，单次闪络不一定代表绝缘缺陷。
• 特高压试品的特殊要求：对于高度超过 8m 的试品，淋雨装置的测量点不得少于 5 段，且淋雨排宽度≥2m、高度≥15m，最高喷嘴离地高度≥20m—— 这是为了保证特高压试品（如 1100kV 避雷器）的整个高度范围内都能被均匀淋雨，避免局部淋雨不足导致的试验结果偏差。
4.5 人工污秽试验
人工污秽试验是模拟户外设备在污秽条件下的绝缘性能，标准要求按 GB/T 4585-2004（交流系统）或 GB/T 22707-2012（直流系统）的规定执行，核心要求如下：• 污秽层制备：采用固体层法或盐雾法，模拟不同污秽等级的等值附盐密度（ESDD）与非可溶性沉积密度（NSDD）—— 例如重污秽地区的 ESDD 为 0.2mg/cm²、NSDD 为 1.0mg/cm²，需严格按照该参数制备污秽层，以模拟实际的污秽沉积状态。
• 试验程序：分为耐受试验与闪络试验两类 —— 耐受试验是施加规定电压，观察是否发生闪络；闪络试验是逐步升压，直至发生闪络，测量其闪络电压。两类试验分别用于验证绝缘的耐受能力与极限性能。
• 适用场景：主要适用于架空线路绝缘子、电站外绝缘等设备，这类设备长期暴露在户外，容易积累污秽，导致绝缘性能下降，因此需通过人工污秽试验验证其耐受能力。
5. 直流电压试验
直流电压试验主要用于检测油纸绝缘、电缆绝缘等设备的整体绝缘状况，尤其适用于发现绝缘受潮、局部缺陷等问题 —— 例如电缆绝缘内部的气隙，在直流电压作用下会产生局部放电，进而发展为击穿，因此直流试验是电缆预防性试验的核心项目。5.1 试验电压要求
• 纹波系数：试验电压的纹波系数不得超过 3%—— 纹波是指直流电压中的交流分量，若纹波过大，会导致绝缘内部的电场分布畸变，加速绝缘劣化，同时影响泄漏电流的测量准确性。例如，110kV 电缆的直流耐压试验中，纹波系数需严格控制在 3% 以内。• 容差要求：耐受电压的容差为 ±1%（加压时间≤60s）；若加压时间超过 60s，容差放宽至 ±3%—— 这是因为长时间加压会导致绝缘发热，电压偏差过大可能导致绝缘损伤，因此需严格控制短时间加压的容差。
• 电压测量：需采用电阻分压器或静电电压表，测量系统的准确度不低于 ±3%—— 电阻分压器的测量精度高，且响应速度快，适合直流电压的精准测量。例如，500kV 电缆的直流耐压试验中，需采用精度 ±2% 的电阻分压器进行电压测量。
5.2 试验程序
• 预处理：试品需充分放电，避免残留电荷影响试验结果 —— 例如电缆试验前，需将其两端短路接地至少 10 分钟，释放内部的残留电荷，否则残留电荷会与试验电压叠加，导致测量误差。对于油浸式设备，还需进行 48 小时恒温静置（20±5℃），以保证绝缘状态稳定。• 升压速率：升压速率一般不超过 1kV/s（有效值），避免因电压上升过快导致绝缘内部的电场分布不均，引发误击穿 —— 例如电缆试验中，升压速率需严格控制在 0.5kV/s 以内，保证绝缘有足够的时间适应电场变化。
• 耐压时间：达到规定电压后，持续 60s—— 这一时间是为了让绝缘内部的缺陷充分暴露，例如受潮的绝缘会在持续电压作用下产生泄漏电流增大的现象，便于检测人员发现缺陷。
• 泄漏电流测量：试验过程中需测量泄漏电流，若泄漏电流出现明显上升或不稳定，应立即停止试验 —— 这是绝缘缺陷的典型特征，例如电缆绝缘受潮时，泄漏电流会随电压上升而急剧增大，此时继续加压可能导致绝缘击穿，造成试品损坏。
6. 交流电压试验
交流电压试验是应用最广泛的高电压试验类型，分为工频电压试验和高频电压试验两类，主要用于验证设备绝缘在工频过电压下的耐受能力 —— 例如变压器、断路器的出厂试验，都必须包含工频耐压试验。6.1 试验电压要求
• 频率范围：试验电压的频率需控制在 45Hz~55Hz，波形需接近正弦波，峰值与有效值的比值需满足 sqrt{2} pm 0.07 （即偏差不超过 ±5%）—— 这是为了模拟我国电网的额定频率（50Hz），避免因频率偏差导致的绝缘电场分布变化，影响试验结果的真实性。对于特高压设备，频率偏差需进一步控制在 ±0.5Hz 以内。• 电压测量：需采用电容分压器或电压互感器，测量系统的准确度不低于 ±3%—— 电容分压器的频响特性好，适合交流电压的精准测量，尤其适用于高频电压试验。例如，800kV 特高压变压器的工频耐压试验中，需采用精度 ±2% 的电容分压器进行电压测量。
• 容差要求：耐受电压的容差为 ±3%—— 这是考虑到工频电压的稳定性较好，且绝缘的工频耐受特性相对平缓，因此容差要求比直流电压更宽松。
6.2 试验程序
• 升压阶段：先升至 75% 的试验电压，保持 1 分钟，观察试品状态 —— 这一阶段是为了让试品适应电压，同时初步检测是否存在明显缺陷，例如局部放电突然增大的情况。确认无异常后，以每秒 2% 试验电压的速率升至全电压，避免因电压上升过快导致绝缘损伤。例如，220kV 变压器的工频耐压试验中，75% 试验电压为 360kV，需保持 1 分钟后再升压至 480kV。• 耐压阶段：达到全电压后，持续规定时间 —— 对于额定电压高于 1kV 的设备，工频耐压时间通常为 1 分钟；对于额定电压低于 1kV 的设备，耐压时间为 5 分钟。这一时间的差异，是因为低电压设备的绝缘厚度较薄，需要更长时间的电压作用来暴露缺陷。
• 降压阶段：降压速率需控制在每秒 2% 试验电压以内，避免因电压下降过快导致试品内部的电场突变，产生反向电压应力，损伤绝缘 —— 例如变压器绝缘在快速降压时，可能会产生局部过电压，因此需严格控制降压速率。
• 合格判定：试验过程中，若试品未发生破坏性放电、闪络或明显的发热现象，则判定为合格 —— 发热是绝缘劣化的另一个典型特征，例如绝缘受潮时，泄漏电流会导致绝缘发热，因此需通过红外测温等手段监测试品温度。
7. 雷电冲击电压试验
雷电冲击电压试验是模拟雷电过电压（波前时间 1.2μs、半峰值时间 50μs，即 1.2/50μs），检验设备在瞬态过电压下的绝缘耐受能力 —— 雷电过电压是电力系统中最常见的过电压类型之一，其峰值可达额定电压的 10 倍以上，因此雷电冲击试验是设备绝缘设计的核心验证项目。7.1 试验电压要求
• 波形参数：标准雷电冲击全波的参数要求为：波前时间 T_1 = 1.2mu s pm 30% ，半峰值时间 T_2 = 50mu s pm 20% ；若为截断波，截断时间 T_c = 2sim6mu s ，截断时刻的电压与峰值的比值需≤30%—— 这些参数的偏差要求，是为了模拟实际雷电过电压的波形特征，避免因波形偏差导致的试验结果失真。例如，110kV 变压器的雷电冲击全波试验中，波前时间需控制在 0.84~1.56μs 之间。• 峰值容差：冲击电压的峰值容差为 ±3%—— 冲击电压的峰值是影响绝缘放电的关键参数，因此需严格控制容差，确保试验电压的准确性。例如，500kV 设备的雷电冲击峰值电压为 1550kV，容差范围为 1503.5~1596.5kV。
• 过冲限值：雷电冲击电压的过冲（峰值前的电压突起）不得超过 10%—— 这一限值是为了覆盖几乎所有（97.5%）被 1997 版标准允许的带阻尼振荡的冲击，同时避免过冲过大导致绝缘内部电场集中，加速绝缘击穿。需要注意的是，若过冲超过 10%，试验结果无效。
7.2 试验程序
标准规定了三种雷电冲击耐受电压试验程序，分别适用于不同类型的绝缘：• 程序 A：施加 3 次具有规定波形和极性的冲击电压，若未发现绝缘损坏，则判定为合格 —— 该程序适用于非自恢复绝缘（如变压器绝缘纸、电缆绝缘层），这类绝缘一旦发生破坏性放电，即永久性丧失绝缘强度，因此只需少量次数的验证。例如，110kV 电缆的雷电冲击试验通常采用程序 A。
• 程序 B：施加 15 次具有规定波形和极性的冲击电压，若自恢复绝缘（如空气间隙、绝缘子）的破坏性放电次数不超过 2 次，且非自恢复绝缘无损伤，则判定为合格 —— 该程序适用于包含自恢复绝缘的设备（如断路器、隔离开关）。若在第 13~15 次冲击中发生 1 次自恢复绝缘放电，需追加 3 次冲击，且追加冲击中无放电方可判定为合格。程序 B 的设计，是为了平衡自恢复绝缘的统计分散性与试验效率，避免因单次随机放电导致误判。例如，220kV 断路器的雷电冲击试验通常采用程序 B。
• 程序 C：施加 3 次冲击电压，若无破坏性放电则判定为合格；若仅在自恢复绝缘上发生 1 次放电，需追加 9 次冲击，且无放电方可判定为合格 —— 该程序适用于对绝缘性能要求较高的设备，例如特高压变压器的雷电冲击试验，通过更多次数的冲击验证其绝缘可靠性。
此外，试验间隔需满足以下要求：中压产品（≤40.5kV）的间隔可少于 1 分钟；特高压产品的间隔需远多于 1 分钟 —— 这是因为特高压设备的电容较大，单次冲击后会残留电荷，需要足够的时间放电，避免残留电荷影响下一次冲击的结果。对于油纸绝缘设备，在倒换极性前，需施加 3 次约 80% 试验电压的反极性冲击，以中和内部的残留电荷，避免残留电荷导致的电场畸变，引发误击穿。
8. 操作冲击电压试验
操作冲击电压试验是模拟操作过电压（波前时间 250μs、半峰值时间 2500μs，即 250/2500μs），检验设备在操作过电压下的绝缘耐受能力 —— 操作过电压是指由断路器操作、负荷变化等引起的过电压，其持续时间比雷电过电压长，对超高压、特高压设备的绝缘威胁更大。8.1 试验电压要求
• 波形参数：标准操作冲击电压的参数要求为：峰值容差 ±3%，波前时间容差 ±20%，半峰值时间容差 ±60%—— 操作过电压的波形变化范围比雷电过电压大，因此容差要求更宽松。例如，800kV 特高压变压器的操作冲击全波试验中，波前时间需控制在 200~300μs 之间，半峰值时间需控制在 1000~4000μs 之间。• 适用电压等级：主要适用于额定电压≥220kV 的超高压、特高压设备 —— 这是因为操作过电压的幅值与系统电压等级正相关，低电压等级设备的操作过电压幅值较低，无需专门进行操作冲击试验。例如，110kV 及以下设备通常不需要进行操作冲击试验。
8.2 试验程序
• 升压速率：操作冲击电压的升压速率需控制在 100~500kV/s 之间，避免因电压上升过快导致绝缘内部的电场分布不均，引发误击穿 —— 例如特高压变压器的操作冲击试验中，升压速率需控制在 200kV/s 左右。• 加压次数：对于自恢复绝缘（如绝缘子、空气间隙），需施加 15 次冲击电压（正负极性各 7~8 次）；对于非自恢复绝缘（如变压器绝缘纸），需施加 3 次冲击电压 —— 这一差异是因为自恢复绝缘的放电特性存在统计分散性，需要更多次数的冲击验证其耐受能力。
• 合格判定：若试品未发生破坏性放电，则判定为合格；若发生破坏性放电，需分析原因并重新试验 —— 例如特高压断路器的操作冲击试验中，若发生闪络，需检查试品表面是否清洁、淋雨条件是否符合要求，调整后重新试验。
9. 联合和合成电压试验
联合和合成电压试验是模拟设备在实际运行中可能遇到的复杂过电压工况（如工频电压叠加冲击电压），适用于高压大容量设备（如特高压变压器、换流变压器）—— 这类设备的绝缘结构复杂，单一电压试验无法全面评估其绝缘性能。9.1 试验电压要求
• 联合试验电压：由两个独立电源产生的不同类型电压（如工频 + 雷电冲击、工频 + 操作冲击）组成，分别施加在试品的不同端子上 —— 例如断路器的断口间工频电压与雷电冲击电压的联合试验，需同时在断口两侧施加工频电压和雷电冲击电压。联合试验的电压参数需符合对应单一试验的要求，例如工频电压的频率需控制在 45~55Hz，雷电冲击电压的波形需符合 1.2/50μs 的要求。• 合成试验电压：由两种或两种以上不同类型的电压（如雷电冲击 + 操作冲击）叠加而成，施加在试品的同一端子上 —— 例如特高压变压器的操作冲击叠加工频电压试验，需将操作冲击电压与工频电压叠加后施加在试品上。合成试验的电压叠加顺序、幅值比例需符合设备标准的要求，例如操作冲击电压的峰值需为工频电压峰值的 2~3 倍。
9.2 试验程序
• 联合试验程序：先施加一种类型的电压（如工频电压），达到规定值后保持，再施加另一种类型的电压（如雷电冲击电压），记录试品的放电情况。例如，断路器的联合试验中，需先施加工频电压至额定值，保持 1 分钟后，再施加雷电冲击电压，观察是否发生闪络。试验过程中需严格控制两种电压的施加顺序和时间间隔，避免电压叠加导致的绝缘损伤。• 合成试验程序：将两种类型的电压叠加后施加在试品上，保持规定时间，记录试品的放电情况。例如，特高压变压器的合成试验中，需将操作冲击电压与工频电压叠加后施加在试品上，保持 10ms 左右，观察是否发生击穿。合成试验的电压叠加精度需严格控制，避免叠加误差导致的试验结果失真。
• 适用场景：主要适用于特高压设备、换流变压器等高压大容量设备，这类设备在实际运行中会遇到复杂的过电压工况，单一电压试验无法全面评估其绝缘性能。例如，±1100kV 换流变压器的出厂试验中，必须包含联合和合成电压试验。
10. 试验结果的统计评价（附录 A）
由于绝缘放电存在随机性，单次试验结果无法准确反映试品的绝缘性能，因此标准附录 A 给出了试验结果的统计评价方法，核心是通过多次试验数据计算绝缘的统计特性参数（如 U₅₀、标准偏差），为绝缘性能评估提供量化依据。10.1 试验分类
根据试验程序的不同，破坏性放电试验分为三类，分别对应不同的统计处理方法：• 第一类：多级法试验：在多个电压等级下分别施加规定次数的电压，记录每级电压下的破坏性放电次数 —— 例如雷电冲击试验中，在 1000kV、1050kV、1100kV 等电压等级下分别施加 10 次冲击，记录每级的放电次数。这类试验适用于冲击试验，也可用于交流、直流电压试验，要求电压等级数≥5，每级电压的冲击次数≥10，级差为 0.01~0.06 倍的 U₅₀。
• 第二类：升降法试验：根据前一组试验结果调整电压等级（若无破坏性放电则升高电压，若有则降低电压），记录每级电压下的加压次数 —— 例如，初始电压为 1000kV，若未发生放电则升高 50kV，若发生放电则降低 50kV，以此类推。这类试验适用于确定 U₅₀（50% 破坏性放电电压），要求电压级差为 0.01~0.06 倍的 U₅₀，有效加压组数≥15。当每组加压次数 n=1 时，即为经典的 U₅₀升降法试验。
• 第三类：连续升压试验：连续或逐级升高电压，直到试品发生破坏性放电，记录放电电压值 —— 例如，从 50% 试验电压开始，以 100kV/s 的速率升压，直到试品击穿，记录击穿电压。这类试验适用于直流、交流电压试验，也可用于冲击波前发生破坏性放电的试验，要求加压次数≥10 次。
10.2 统计参数计算
• U₅₀（50% 破坏性放电电压） ：是外绝缘放电特性的核心统计参数，计算方法根据试验类型不同而不同：◦ 对于多级法试验，需通过最大似然法计算 U₅₀的估计值 —— 最大似然法的核心思想是选择使样本出现概率最大的参数值作为估计值，具体步骤为：构造似然函数、取对数、求导并令导数为零，求解得到 U₅₀的估计值。
◦ 对于升降法试验，当 n=1 时，U₅₀的估计值为所有放电电压的算术平均值 —— 例如，若 10 次升降法试验的放电电压分别为 1000kV、1050kV、950kV、1100kV、900kV、1150kV、850kV、1200kV、800kV、1250kV，则 U₅₀的估计值为 1025kV。
• 耐受电压：根据 U₅₀和标准偏差 s 计算，对于正态分布，耐受电压对应的放电概率通常为 10%，即耐受电压 = U₅₀ - k・s，其中 k 为正态分布的分位数（通常 k=1.28）。例如，若 U₅₀=1200kV，标准偏差 s=5% U₅₀=60kV，则耐受电压 = 1200 - 1.28×60≈1123kV。
11. 关键附录解析
11.1 附录 B：叠加过冲或振荡的标准雷电冲击参数计算程序
该附录为规范性附录，给出了叠加过冲或振荡的雷电冲击电压波形参数（波前时间、半峰值时间、峰值）的计算方法，适用于雷电冲击试验中波形存在过冲或振荡的情况 —— 这是特高压设备试验中常见的问题，因为特高压设备的电容较大，冲击电压发生器的回路参数容易导致波形出现过冲或振荡。计算程序的核心步骤为：
1. 基水平计算：从输入电压为零的平坦部分计算电压平均值，作为记录曲线的基水平 —— 这是为了消除测量系统的零点漂移误差。
2. 偏置补偿：从记录曲线中减去基水平，得到偏置补偿后的曲线 —— 这是为了保证电压测量的准确性。
3. 双指数拟合：对偏置补偿后的曲线进行双指数函数拟合，得到拟合曲线 —— 双指数函数的形式为 u_d(t) = Uleft[e^{-(t-t_0)/ au_1} - e^{-(t-t_d)/ au_2} ight] ，其中 au_1 、 au_2 为时间常数， U 为峰值， t_0 、 t_d 为延迟时间。
4. 参数计算：根据拟合曲线计算波前时间、半峰值时间、峰值 —— 例如，波前时间为拟合曲线从 10% 峰值上升到 90% 峰值的时间，半峰值时间为拟合曲线从峰值下降到 50% 峰值的时间。
附录 B 还给出了 1100kV 特高压断路器的实际示波图计算示例，便于试验人员理解和应用计算方法 —— 该示例采用了特高压工程的真实试验数据，而非通用模拟案例，更贴近国内试验实际。
11.2 附录 E：确定大气修正因数时逆程序中的重复计算方法
该附录为资料性附录，给出了高海拔地区大气修正因数的重复计算方法 —— 在高海拔地区，由于空气密度和湿度较低，外绝缘的放电电压会明显降低，若直接采用标准修正公式，会存在较大误差，因此需要采用重复计算程序提高修正精度。重复计算的步骤为：
1. 初始估计：假设大气修正因数 K_t = 1 ，计算初始试验电压 U = U_0 cdot K_t —— 例如，标准要求的耐受电压 U_0 = 1000kV ，则初始试验电压 U = 1000kV imes 1 = 1000kV 。
2. 计算 U₅₀：根据初始试验电压计算 U_{50} —— 例如，通过升降法试验得到 U_{50} = 1050kV 。
3. 计算修正因数：根据 U_{50} 和试验环境参数（温度、压力、湿度）计算新的大气修正因数 K_t' —— 例如，根据试验环境的温度、压力、湿度，计算得到 K_t' = 0.92 。
4. 迭代计算：重复步骤 2~3，直到 K_t 的变化量小于 0.01 为止 —— 例如，第二次计算得到 K_t'' = 0.91 ，第三次计算得到 K_t''' = 0.91 ，此时变化量小于 0.01，迭代结束。
示例表明，在海拔 1540m 处，若不采用重复计算程序，修正误差可达 1.1%；在海拔 2240m 处，误差可达 2.6%—— 这说明重复计算程序对于高海拔地区的大气修正至关重要，能有效提高修正精度，避免因修正误差导致的试验结果失真。
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