[科普中国]-冲击电压发生器

冲击电压发生器主要用于电力设备等试品进行雷电冲击电压全波、雷电冲击电压截波和操作冲击电压波的冲击电压试验，检验绝缘性能。

100～10000kV系列各种容量成套冲击电压（电流）试验装置。并可提供多种波形系列成套冲击电压（电流）发生器。冲击试验装置主要由：发生器本体、截波、分压器、四组件控制台（控制台分为微机型和普通型）、数字化波形记录系统等组成。

简介电力系统中的高压电气设备在投入运行之前需要进行冲击电压试验来检验其在过电压作用下的绝缘性能。1随着电力科技的发展,需要进行冲击电压试验的试品种类日益增多。冲击电压发生器是一种产生雷电冲击电压波及操作过电压波等脉冲波的高电压发生装置,是高压试验室的基本试验设备。2

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压为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

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本词条内容贡献者为:

胡启洲 - 副教授 - 南京理工大学