冲击电压发生器

简介

 

执行标准：DL/T848.5-2004

 

特点

 

1、回路电感小，并采取带阻滤波措施，在大电容量负载下能产生标准冲击波，负载能力大;

2、电压利用系数高，雷电波和操作波分别不低于85%和80%；

3、调波方便，操作简单，同步性能好，动作可靠；

4、采用恒流充电自动控制技术，自动化程度高，抗干扰能力强；

 

一种模仿雷电及操作过电压等冲击电压的电源装置。主要用于绝缘冲击耐压及介质冲击击穿、放电等试验中。

绝缘试验用冲击电压的标准波形按照《高电压试验技术》国际标准和国家标准规定：

雷电冲击波　T1/T2=1.2/50μs

操作冲击波　Tcr/T2=250/2500μs

 

工作原理

 

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,而且还能保证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。

 

等值电路

 

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)

 

效率

 

冲击电压发生器输出电压幅值V2m与充电电压пV 之比称作发生器的效率η，即

η=(V2m /nV)×100%

对雷电冲击波，η一般约80%；对操作冲击波，η有时仅60%。

冲击电压波形参数T1(Tcr)、T2及发生器效率η与回路结构和参数有关，均需通过实际调试进行调整和确定。

对于电力变压器等带有绕组的电力设备，通常还要求做雷电冲击截波试验。冲击电压发生器外接一截断间隙即可产生冲击截波。标准雷电截波是标准雷电冲击波经过2～5μs截断的波形。

冲击电压发生器是高电压试验室的基本试验设备之一。目前中国已建的冲击电压发生器最高额定电线为6MV，有的国家个别的高达10MV。

 

主要技术参数

 

标称电压：±300kV-4800kV 

级电压：±150kV-1200kV

级电容量：0.325-1.0μF 

冲击能量：7.31-480 kJ