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1、冲击电压发生器实验,山东大学电气工程学院高压所2013.5.29,山东大学电气工程学院高压所2013.5.29,目录：1、冲击电压发生器与截波装置原理2、冲击电压发生器结构3、截波装置结构4、冲击电压试验5、注意事项及维护,冲击电压发生器原理,第3页,冲击电压发生器通常都采用Marx回路，如图1所示（为冲击电压发生器高效回路）。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。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,
2、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（图1方向输出负极性冲击电压）。,本质：并联充电串联放电,冲击电压发生器原理,第4页,C1：等效主电容C2：等效负载电容Rf：
3、等效总波头电阻Rt：等效总波尾电阻Rd：等效总阻尼电阻,波头时间：Tf=3.24(Rd+Rf)C1C2/(C1+C2)波尾时间：Tt=0.69(Rd+Rt)(C1+C2)效率：=C1Rt/(Rd+Rt)(C1+C2),冲击电压发生器等效回路与数学分析,点火球隙与触发装置,每级电容电压大于球隙自击穿电压时，冲击电压发生器自触发，不可控。调节充电电压时，首先应先调节球隙，保证系统可控。,冲击电压发生器原理,第5页,产生截波的原理,截断回路基本原理图,用闸流管的可控截断回路,要使球隙在冲击电压波波尾处放电，就要求截断回路有一定的时延。截断时间决定于时延回路的时延，其中包括时延电缆的时延、闸流管点燃的
4、时延、针孔间隙放电的时延、主间隙放电的时延。时延电缆是控制（通过改变长度）时延的主要元件。本实验室的截断回路的时延电缆长度给定，而是通过LC回路固定时延，配合截断球隙大小调节时延的（26s）。,第6页,冲击电压发生器结构,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。,第7页,冲击电压发生器结构,T 充电变压器YD-5/80,高压出线端,中压出线端,半波整流电路（图中电阻均为12k）,串联电容中间级（外壳）充电回路,硅堆,冲击电压发生器结构,第8页,高值测量电阻（300M），也可使用其他直流高压测量装置。,后充电阻（60
5、k）,级充电电阻（前充电阻30k）,电容故障后前充与后充电阻对设备起保护作用,冲击电压发生器结构,第9页,球隙,触发球隙,调节球隙的机械装置,触发电容,触发电源,触发电源向触发电容充电，当触发球隙击穿时，电容向球隙放电，使球隙击穿。,冲击电压发生器结构,第10页,波头电阻（500）,波尾电阻（250）,波头电阻（120/180）,在原理图中，波尾电阻与主电容并联，故要求每级波尾电阻阻值相等，保证波尾电阻均匀分压，否则有可能使波尾电阻损坏，甚至爆炸。而波头电阻与主电容串联，其每级阻值可以不相等。通过调节波头波尾电阻可以调节产生冲击电压波的波头时间与波尾时间，但比较麻烦。,截波装置结构,第11页,
6、可触发球隙,级充电电容,时延电缆,LC时延回路,通过改变时延电缆的长度，可以调节延时时间，但电缆越长，信号衰减越大，所以当电缆较长时，应选用强电压信号源（根据分压原理，接入点左移）。根据本设备的时延电缆长度，应选取右起第二个接入点。,第12页,冲击电压试验,1 接通电源,接通主电源,将冲击电压发生器电源开关拨至ON，如图所示从左到右开关依次为工频电压发生器开关、局放开关、冲击电压发生器开关。,冲击电压试验,第13页,2 接通电源,3 启动,4 调节点火球间隙，即改变点火球隙电压,火球隙电压示数,5 调节截波球间隙。需要截波时可根据需要调节，不需要截波时，尽量调大。,6 对每级电容充电,7 触发
7、,充电电压示数,8 实验结束后停止，并关闭电源,第14页,注意事项及维护,1、为保证人身及设备安全，需经常维护发生器。为免积灰尘，应经常揩抹发生器，尤其绝缘平台，绝缘拉杆等表面要保持清洁。2、运行及闲置时，应防止发生器受潮。周围空气湿度长期过高时，应将本体盖板打开；绝缘筒内壁凝水影响使用时，应从底上各通风孔鼓入干净的热风吹干。3、使用一段时间后，各机械传动部分要加润滑油。4、高压整流变压器靠近中部法兰处，上节瓷套表面的半导体漆，要良好保护；如其磨损或失效，出现强烈电晕，即应喷涂半导体防晕漆，使电晕基本消失。5、发生器各部件若漏油或内间有异常声响时，即应停止使用，待修理完毕并经试验合格，方可投入继续使用。6、若点火脉冲系统工作不正常，应检查点火脉冲系统各处是否有短路、开路情况，予以克服。7、考虑设备寿命，建议产生的冲击电压不要超过标称值得60%，若无其他要求，实验中建议选取30kV的级充电电压。,
