冲击电压发生器通常都采用Marx回路，如图1所示。图中C为级电容,它们由充电电阻R 并联起来,通过整流回路T-D-r充电到V。此时,因保护电阻r 一般比R 约大10倍,它不仅保护了整流设备,而且还能各级电容充电比较均匀。在第1级中g0为点火球隙，由点火脉冲起动；其他各级中g为中间球隙,它们调整在g0起动后逐个动作。这些球隙在回路中起控制开关的作用,当它们都动作后,所有级电容C 就通过各级的波头电阻Rf串联起来,并向负荷电容C0充电。此时,串联后的总电容为C/n，总电压为nV。n为发生器回路的级数。由于C0较小，很快就充满电,随后它将与级电容C一起通过各级的波尾电阻Rt放电。这样，在负荷电容C0上就形成一很高电压的短暂脉冲波形的冲击电压。在此短暂的期间内,因充电电阻R 远大于Rf和Rt,因而它们起着各级之间隔离电阻的作用。冲击电压发生器利用多级电容器并联充电、串联放电来产生所需的电压，其波形可由改变Rf和Rt的阻值进行调整, 幅值由充电电压V 来调节，极性可通过倒换硅堆D两极来改变。
冲击电压发生器动作时的等值电路如图2所示。图中C1为主电容，又称冲击电容，它相当于各级串联后的总电容,即;C2为负荷电容,即C2=C0，它包括调波电容、试品电容、测量设备（分压器）电容及联线等寄生电容;G 代表控制放电的球隙;Rf和Rt分别为波头电阻和波尾电阻,它们相当于各级rf和rt的总和，即Rf=nrf，Rt=nrt；U1为充电电压,它相当于各级串联后的总电压，即U1=nV；U2为输出电压,即所需的冲击电压。此等值电路相当于单级冲击电压发生器的电路。根据电路分析，输出电压U2(t)为一双指数函数
τ1>>τ2
参考此分析解，并根据实际经验，冲击电压波形参数可按下式作近似估计：波前时间
半峰值时间
T2≈0.69Rt(C1+C2)
雷电波冲击电流发生器是一种产生模拟雷电流波形的冲击电流发生器。其工作过程是：先由变压器经硅堆向电容器组充电，当充电电压达预定值时，火花间隙被触发，电容经回路总电感和总电阻放电。当电阻大于或等于临界阻尼值时，在回路中产生单向的冲击电流波。当电阻小于临界阻尼值时，则产生振荡冲击电流波。
雷电冲击试验电压， 大部分均是由变压器的保护，决定因素主要由避雷器的保护水平好坏，这些与雷电过电压没有什么关系，如果避雷器放电以后，雷电流所形成的残压是变压器承受的雷击过电压， 将避雷器残压作用在变压器上的波形标准化也就是模拟雷电冲击试验波形， 这个可以分为截波和全波两种。
截波，也就是雷电波抵达变电所时出现了保护间隙或者是空气绝缘的所引起的波形。它是雷电全波在截断状态下产生的波形，电压骤降时将变成零。截断时刻，可以出现在波前，也可以是在波尾。截波试验，也是对变压器设备所作出的一种考验。试验回路，大体上包含下列几个关键组分：①发生器本体；②被试品；③截波装置；④测试系统；⑤测量分压器；⑥回路引线。
雷电冲击波通常指的是直击雷或者是感应雷，在架空线路或者是上空中金属管道上面产生冲击波，而这样的冲击波基本上是沿着线路两个方向或者是沿管道进行传递。而雷电冲击波在架空线路当中传播的速度约为 300m/μs，而在电缆当中的传播速度大约为 150m/μs，每一类型的冲击波的波形相差非常大。如果进行耐压试验的时候，波头为（1.5±0.2）μs，波长为（40±4）μs，其峰值电压应该取400~4800kV。在电力变压器雷电冲击试验中有各种各样的故障，为了样品的绝缘质量，其性质不能发生一点损坏，一般情况下，可以通过记录显示外加的电压波形图及其示伤电阻的电流而进行判断分析。
发生雷电冲击试验的时候，通过示伤电阻可以得到电流的波形，通过分压器来可以得到冲击电压的波形，故障判断通常采用，50%的电压和50%的电流波形与在全电压情况下进行详细对比，一般通过以下方法，假设正常的波形电压达到了50%，经过对重合程度的对比就可以知道变压器是否发生了损坏。
