冲击电压发生器是什么_有什么用（原理及用途）

　　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。

　　

　　冲击电压发生器的特点

　　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；

　　冲击电压发生器的主要技术参数

　　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

　　

　　冲击电压发生器的原理

　　冲击电压发生器要满足两个要求：首先要能输出几十万伏到几百万伏的电压，同时这电压要具有一定波形。它是用下列马克斯回路来达到这些目的的，如图2-7：

　　

　　T——试验变压器；D——高压硅堆；r——保护电阻；R——充电电阻；C1~C4——主电容器；rd——阻尼电阻；C——对地杂散电容；g1——点火球隙；g2~g4——中间球隙；g0——隔离球隙； Rt——放电电阻；Rf——波前电阻；C0——试品及测量设备等电容

　　试验变压器T和高压硅堆D构成整流电源，经过保护电阻r及充电电阻R向主电容C1~C4充电，充电到U，出现在球隙g1~g4上的电位差也为U假若事先把球隙距离调到稍大于U，球隙就不会放电。当需要使冲击动作时，可向点火球隙的针极送去一脉冲电压，针极和球皮之间产生一小火花，引起点火球隙放电，于是电容器C1的上极板井g1接地，点1点位由地电位变为+U。电容器C1与C2间有充电电阻R隔开，R比较大，在g1放电瞬间g2上的电位差突然上升到2U，g2马上放电，于是点2电位变为+2U。同理，g3，g4也跟着放电，电容器C1~C4串联起来了。最后隔离球隙g0也放电，此时输出电压为C1~C4上电压的总和，即+4U。上述一系列过程可被概括为“电容器并联充电，而后串联放电”；由并联变成串联是靠一组球隙来达到。要求这组球隙在g1不放电时都不放电，一旦g1放电，则顺序逐个放电。满足这个条件的，叫做球隙同步好，否则就叫做同步不好。R在充电时起电路的连接作用，在放电时又起隔离作用。在球隙同步动作时，放电回路改变成如下图2-8的形式。

　　

　　上图中C1原有电压+4U，原来无电压，当g0放电，C2上将建立起电压，同时C1上电压降下降。当C2上电压U2从零上升到U2MAX时，它与此时C1上电压U1相等，不可能在上升。由于二者将经R1放电，最后都将降到零。U2的形状可表示为下图。上升部分的快慢与RF有关，下降部分的快慢与RT有关。RF小，上身快。RT大，下降慢。

　　图中——Rr是防止回路内部发生振荡用的。R一般比R大一数量级，不仅保护硅堆，还可使各级电容器的充电电压比较均匀。

　　

　　从以上分析可看出，要提高冲击电压发生器的输出电压有两种途径：一种是升高充电电源电压，但它受电容器额定电压的限制；另一种是增加级数，但级数多了会给同步带来困难。图2-10电路采用了两个半波的整流倍压充电方式。发生器的动作原理，基本上和图2-7回路一样。和图2-7相比较，图2-10中中间球隙所跨接的电容器台数增加了一倍。不过图2-10中球隙ｇ２在动作时过电压的倍数，要比图2-7中的ｇ２要低，这点需深入分析。为克服这一缺点，直流充电部分可改为对地的倍压回路，此时在电容Ｃ２的下极板处直接接地。

　　

　　最后说明一下冲击电压发生器的几项技术指标

　　㈠ 发生器的标称电压 发生器每级主电容的标称充电电压值与级数的乘积。其值一半为几百千伏至几千千伏。

　　㈡ 发生器的标称能量 发生器主电容在标称电压下的总储存能量。其值一半为几十千焦至几百千焦。

　　㈢ 发生器的效率 发生器输出电压U2峰值与各级实际充电电压的总和之比。

　　冲击电压发生器的应用

　　冲击电压发生器在高电压试验中的应用

　　1、缘材料的雷电过电压耐受性能试验

　　通过人工模拟雷电流波形和峰值以检验电工设备绝缘耐受雷电冲击电压的能力。根据雷闪放电的实测结果，认为雷电波波形是波头长几微秒、波尾长几十微秒的单极性双指数曲线。大多数雷为负极性。世界各国的国家标准都把标准雷电冲击波标定为：视在波头时间T1=1.2μs，又称波头时间；视在半波峰值时间T2＝50μs，又称波尾时间（见下图）。

　　

　　实际试验装置产生的电压峰值和波形与标准波之间的容许偏差为：峰值，±3％;波头时间，±30％；半波峰值时间，±20％；通常把标准雷电波形表示成1.2/50μs。

　　雷电冲击试验电压由冲击电压发生器产生。冲击电压发生器的多个电容器由并联转串联是通过许多点火球隙实现的，即控制点火球隙使它放电时把多个电容器串联起来。受试设备上的电压上升速度和经过峰值后电压下降的快慢，可以通过电容电路中的电阻值调节。影响波头的电阻称为波头电阻，影响波尾的电阻称为波尾电阻。试验时，通过改变波头电阻和波尾电阻的阻值，获得标准冲击电压波的预定波头时间和半波峰值时间。改变整流电源输出电压的极性和幅值，就可以获得所需要的冲击电压波的极性和峰值。由此可以实现从几十万伏到几百万伏，甚至千万伏的冲击电压发生器。中国自己设计安装的冲击电压发生器的最高电压为6000kV。 雷电冲击电压试验 内容包括 4项。

　　①击耐电压试验：通常用于非自恢复绝缘，如变压器、电抗器等的绝缘，目的是检验这些设备能否耐受绝缘等级所规定的电压。

　　②50％冲击闪络试验：通常以自恢复绝缘如绝缘子、空气间隙等为对象，目的是要确定闪络概率为50％的电压值U。有了这个电压值与闪络值间的标准偏差，还可确定其他闪络概率，如5％的闪络电压值， 一般把U作为耐受电压。

　　③击穿试验：目的是确定绝缘的实际强度。主要在电工设备制造厂进行。

　　④电压时间曲线试验（伏秒曲线试验）：电压时间曲线是表示施加电压到绝缘破坏（或瓷绝缘闪络）与时间之间的关系。伏秒曲线（V-t曲线） 可为考虑变压器等被保护设备与避雷器等保护设备间的绝缘配合提供依据。

　　2、缘材料的操作过电压耐受性能试验

　　操作冲击过电压试验 通过人工模拟电力系统操作冲击过电压波形，检验电工设备绝缘耐受操作冲击电压的能力。电力系统中存在的操作过电压的波形和峰值类型很多，与线路参数和系统状态有关。一般情况下是个衰减振荡波，频率从几十赫到几千赫，其幅值与系统电压有关，通常以相电压的若干倍来表示，最高可达最大相电压的3～4倍。操作冲击波比雷电冲击波作用时间长，对电力系统绝缘的影响也有所不同。 220kV及以下的电力系统，可近似地用短时工频耐压试验来等效地检验设备绝缘在操作过电压下的情况。 330kV及以上的超高压、特高压系统和设备，操作过电压对绝缘的影响更大，不能再用短时工频电压试验来近似代替操作冲击电压试验。从试验数据看出，对2m以上的空气间隙，操作放电电压的非线性显著，即间隙距离加大时耐受电压增加缓慢，甚至还低于短时工频放电电压。所以必须模拟操作冲击电压对绝缘进行试验。

　　操作冲击过电压试验的内容包括5项：

　　①操作冲击耐电压试验;

　　②50％操作冲击闪络试验；

　　③击穿试验;

　　④电压时间曲线试验（伏-秒曲线试验）;

　　⑤操作冲击电压波头曲线试验。前4项试验与雷电冲击电压试验中的相应试验要求相同。第 5项试验是操作冲击放电特性所要求的，因为长空气间隙在操作冲击波作用下的放电电压会随冲击波头而改变。在某一波头长度，如150μs时，放电电压最低，此波头叫做临界波头。临界波头长度随间隙长度的增长而稍有增长。

　　3、绝缘材料的陡波冲击电压试验