沖擊電壓發(fā)生器的原理、試驗(yàn)及設(shè)計(jì)

1、 浙江九天科技有限公司 沖擊電壓發(fā)生器的原理、試驗(yàn)及設(shè)計(jì)摘 要:電力系統(tǒng)內(nèi)的發(fā)，供，用電設(shè)備除了長(zhǎng)期在額定電壓下運(yùn)行之外，還必須具備在過(guò)電壓下的絕緣強(qiáng)度。過(guò)電壓是指超過(guò)正常運(yùn)行電壓，它是電器設(shè)備或保護(hù)設(shè)備損壞的電壓升高。在電力系統(tǒng)各種事故中，很大一部分是由于過(guò)電壓造成設(shè)備的絕緣損壞引起的。當(dāng)絕緣油缺陷時(shí)，若不及時(shí)排除，最終將導(dǎo)致設(shè)備損壞，而高電壓試驗(yàn)的目的就是通過(guò)一定的手段，依靠?jī)x器設(shè)備，采用模擬的方法檢驗(yàn)電氣設(shè)備絕緣性能的可靠程度。而沖擊電壓試驗(yàn)是針對(duì)電力系統(tǒng)外部過(guò)電壓而對(duì)絕緣材料進(jìn)行的一項(xiàng)電氣試驗(yàn)，所進(jìn)行的雷電試驗(yàn)及操作波試驗(yàn)?zāi)苡行У哪M電力系統(tǒng)的外部過(guò)電壓，對(duì)電氣絕緣設(shè)備在電力運(yùn)行中的過(guò)

2、壓能力能夠有效的得到預(yù)防和檢驗(yàn)。關(guān)鍵詞：高電壓試驗(yàn) 沖擊電壓發(fā)生器 【ABSTRACT】：The electricity generation equipment, power supply equipment and consuming equipment of electrical system must base on the over-voltage insulating strength, as well as under long-time routine voltage service. Over-voltage is more than the normal operating

3、 voltage, which is damage to electrical equipment or protective equipment during increases the voltage. A variety of accidents in the power system, a large part was caused by the over-voltage insulation damage. If not immediately removed, the equipment will be damaged at last when the insulating oil

4、 appears defects. And that the purpose of high voltage testing will be using the simulation method to check the insulation reliability of electrical equipment.The impulse voltage test is for external over-voltage power system while an electrical insulating material testing, which is for the service

5、pressure of electric power equipment can be effectively prevented and testing【KEY WORDS】High voltage test Impulse voltage generator目 錄1 緒論 3 1.1沖擊電壓發(fā)生器的發(fā)展歷史和現(xiàn)狀3 1.2沖擊電壓發(fā)生器在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用32 沖擊電壓發(fā)生器的原理及結(jié)構(gòu)4 2.1沖擊電壓波形42.2沖擊電壓發(fā)生器的原理5 2.3沖擊電壓發(fā)生器的結(jié)構(gòu)6 2.4沖擊電壓發(fā)生器的接線方式8 2.5沖擊電壓試驗(yàn)系統(tǒng)的接線聯(lián)線方式103 沖擊電壓發(fā)生器的設(shè)計(jì)14 3.1沖擊電壓發(fā)生器

6、的標(biāo)稱電壓的選擇14 3.2沖擊電壓發(fā)生器的脈沖電容的選擇14 3.3沖擊電壓發(fā)生器的容量的確定15 3.4 回路選擇154 沖擊電壓發(fā)生器在高電壓試驗(yàn)中的應(yīng)用16 4.1絕緣材料的雷電過(guò)電壓耐受性能試驗(yàn)16 4.2絕緣材料的操作過(guò)電壓耐受性能試驗(yàn)17 4.3 絕緣材料的陡波沖擊電壓試驗(yàn)17參考文獻(xiàn)17一 緒 論1.1沖擊電壓發(fā)生器的發(fā)展歷史和現(xiàn)狀 沖擊電壓發(fā)生器通常都采用Marx充放電回路，馬克思發(fā)生器（Marx Generator）是一種利用電容并聯(lián)充電再串聯(lián)放電的高壓裝置，該結(jié)構(gòu)由E.Marx于 1924年提出。目前國(guó)外擁有大型沖擊電壓發(fā)生器的高壓研究機(jī)構(gòu)主要有全俄直流高壓研究院，美國(guó)電

7、科院，加拿大魁北克省水電局，日本電力工業(yè)中央研究所，意大利CESI公司，瑞典輸電研究院等。這些試驗(yàn)研究機(jī)構(gòu)擁有的沖擊電壓發(fā)生器的參數(shù)如下表研究機(jī)構(gòu)額定電壓/kV量電壓發(fā)生器型沖擊電壓發(fā)生器的高壓研究所能力能夠有效的得到檢驗(yàn)額定容量/kJ中國(guó)電力科學(xué)研究院7200480美國(guó)電科院5200260加拿大魁北克省水電局6400400日本電力工業(yè)中央研究所10001750意大利CESI公司4800240瑞典輸電研究院3200240全俄直流高壓研究院50008001.2沖擊電壓發(fā)生器在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用 沖擊電壓發(fā)生器是產(chǎn)生沖擊電壓波的裝置，用于檢驗(yàn)電力設(shè)備耐受大氣過(guò)電壓和操作過(guò)電壓的絕緣性能，沖擊電壓發(fā)生

8、器能產(chǎn)生標(biāo)準(zhǔn)雷電沖擊電壓波形，雷電沖擊電壓截波，標(biāo)準(zhǔn)操作沖擊電壓波形及非標(biāo)沖擊電壓波包括陡波。1.3沖擊電壓發(fā)生器的發(fā)展前景二 沖擊電壓發(fā)生器的原理及結(jié)構(gòu)2.1沖擊電壓波形 沖擊電壓發(fā)生器是一種產(chǎn)生脈沖的高電壓發(fā)生裝置。原先它只被用于研究電力設(shè)備遭受大氣過(guò)電壓（雷擊）時(shí)的絕緣性能，后來(lái)又被用于研究電力設(shè)備遭受操作過(guò)電壓時(shí)的絕緣性能。所以對(duì)于沖擊電壓發(fā)生器，要求不僅能產(chǎn)生出現(xiàn)在電力設(shè)備上的雷電波形，還能產(chǎn)生操作過(guò)電壓波形。沖擊電壓的破壞作用不僅決定于幅值，還與波前陡度有關(guān)，對(duì)某些設(shè)備還要采用截波來(lái)進(jìn)行試驗(yàn)。此外，沖擊電壓發(fā)生器還可以用來(lái)作為納秒脈沖功率裝置的重要組成部分，在打功率電子束和離子束發(fā)

9、生器以及二氧化碳激光中，可作為電源裝置。沖擊電壓試驗(yàn)系統(tǒng)可發(fā)出各種形狀的脈沖波形，但是根據(jù)試驗(yàn)研究的需要，按 照有關(guān)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)和國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定，主要產(chǎn)生以下幾種沖擊電壓波形： 1、標(biāo)準(zhǔn)雷電沖擊波形 2、標(biāo)準(zhǔn)操作沖擊波形 3、其他特殊的沖擊電壓波形，如特種操作沖擊波等。 對(duì)于沖擊電壓波形，主要規(guī)定了3個(gè)基本參數(shù)來(lái)描述波形的形狀，即峰值電壓、波頭時(shí)間和波尾時(shí)間，波形的參數(shù)定義如圖所示。相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定雷電全波峰值±3% Tf=1.2s±30% Tt=50s±20% 標(biāo)準(zhǔn)操作沖擊波形 Tf=250s±20% Tt=2500s±60%圖2-1雷電沖擊電壓全波

10、 圖 2-2波峰附近有震蕩的全波圖2-3在波尾截?cái)嗟睦纂姏_擊電壓波 圖2-4 在波前截?cái)嗟睦纂姏_擊電壓波圖2-5 操作沖擊電壓波形 圖2-6 試驗(yàn)變壓器內(nèi)絕緣的操作電壓波形 2.2沖擊電壓發(fā)生器的原理沖擊電壓發(fā)生器要滿足兩個(gè)要求：首先要能輸出幾十萬(wàn)伏到幾百萬(wàn)伏的電壓，同時(shí)這電壓要具有一定波形。它是用下列馬克斯回路來(lái)達(dá)到這些目的的，如圖2-7： 圖2-7 沖擊電壓發(fā)生器的基本回路T試驗(yàn)變壓器；D高壓硅堆；r保護(hù)電阻；R充電電阻；C1C4主電容器；rd阻尼電阻；C對(duì)地雜散電容；g1點(diǎn)火球隙；g2g4中間球隙；g0隔離球隙；Rt放電電阻；Rf波前電阻；C0試品及測(cè)量設(shè)備等電容試驗(yàn)變壓器T和高壓硅堆D

11、構(gòu)成整流電源，經(jīng)過(guò)保護(hù)電阻r及充電電阻R向主電容C1C4充電，充電到U，出現(xiàn)在球隙g1g4上的電位差也為U假若事先把球隙距離調(diào)到稍大于U，球隙就不會(huì)放電。當(dāng)需要使沖擊動(dòng)作時(shí)，可向點(diǎn)火球隙的針極送去一脈沖電壓，針極和球皮之間產(chǎn)生一小火花，引起點(diǎn)火球隙放電，于是電容器C1的上極板井g1接地，點(diǎn)1點(diǎn)位由地電位變?yōu)?U。電容器C1與C2間有充電電阻R隔開，R比較大，在g1放電瞬間g2上的電位差突然上升到2U，g2馬上放電，于是點(diǎn)2電位變?yōu)?2U。同理，g3,g4也跟著放電，電容器C1C4串聯(lián)起來(lái)了。最后隔離球隙g0也放電，此時(shí)輸出電壓為C1C4上電壓的總和，即+4U。上述一系列過(guò)程可被概括為“電容器并

12、聯(lián)充電，而后串聯(lián)放電”；由并聯(lián)變成串聯(lián)是靠一組球隙來(lái)達(dá)到。要求這組球隙在g1不放電時(shí)都不放電，一旦g1放電，則順序逐個(gè)放電。滿足這個(gè)條件的，叫做球隙同步好，否則就叫做同步不好。R在充電時(shí)起電路的連接作用，在放電時(shí)又起隔離作用。在球隙同步動(dòng)作時(shí)，放電回路改變成如下圖2-8的形式。 圖2-8沖擊電壓發(fā)生器串聯(lián)放電時(shí)的等效回路 上圖中C1原有電壓+4U，原來(lái)無(wú)電壓，當(dāng)g0放電，C2上將建立起電壓，同時(shí)C1上電壓降下降。當(dāng)C2上電壓U2從零上升到U2MAX時(shí)，它與此時(shí)C1上電壓U1相等，不可能在上升.由于二者將經(jīng)R1放電，最后都將降到零。U2的形狀可表示為下圖。上升部分的快慢與RF有關(guān)，下降部分的快慢

13、與RT有關(guān)。RF小，上身快。RT大，下降慢。圖中Rr是防止回路內(nèi)部發(fā)生振蕩用的。R一般比R大一數(shù)量級(jí)，不僅保護(hù)硅堆，還可使各級(jí)電容器的充電電壓比較均勻。圖2-9 上電壓的曲線從以上分析可看出，要提高沖擊電壓發(fā)生器的輸出電壓有兩種途徑：一種是升高充電電源電壓，但它受電容器額定電壓的限制；另一種是增加級(jí)數(shù)，但級(jí)數(shù)多了會(huì)給同步帶來(lái)困難。圖2-10電路采用了兩個(gè)半波的整流倍壓充電方式。發(fā)生器的動(dòng)作原理，基本上和圖2-7回路一樣。和圖2-7相比較，圖2-10中中間球隙所跨接的電容器臺(tái)數(shù)增加了一倍。不過(guò)圖2-10中球隙yi內(nèi)部 在動(dòng)作時(shí)過(guò)電壓的倍數(shù)，要比圖2-7中的要低，這點(diǎn)需深入分析。為克服這一缺點(diǎn)，直

14、流充電部分可改為對(duì)地的倍壓回路，此時(shí)在電容的下極板處直接接地。圖2-10 雙邊充電的沖擊電壓發(fā)生器回路yi內(nèi)部 最后說(shuō)明一下沖擊電壓發(fā)生器的幾項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)1 發(fā)生器的標(biāo)稱電壓 發(fā)生器每級(jí)主電容的標(biāo)稱充電電壓值與級(jí)數(shù)的乘積。其值一半為幾百千伏至幾千千伏。2 發(fā)生器的標(biāo)稱能量 發(fā)生器主電容在標(biāo)稱電壓下的總儲(chǔ)存能量。其值一半為幾十千焦至幾百千焦。3 發(fā)生器的效率 發(fā)生器輸出電壓U2峰值與各級(jí)實(shí)際充電電壓的總和之比。升起 ，在放電時(shí)又起隔離作用。伏的電壓，同事2.3沖擊電壓發(fā)生器的結(jié)構(gòu)2.3.1 沖擊電壓發(fā)生器本體及直流充電電源原理電路圖沖擊電壓發(fā)生器本體結(jié)構(gòu)說(shuō)明 電壓發(fā)生器本體設(shè)計(jì)采用四根絕緣立柱支撐

15、結(jié)構(gòu)。在發(fā)生器的每級(jí)將4根立柱聯(lián)結(jié)可靠，并互相間組成一四方形框架。為了方便操作，在發(fā)生器內(nèi)每隔三級(jí)安裝了一個(gè)操作平臺(tái)。 在操作平臺(tái)附近裝有一個(gè)絕緣梯，由于平臺(tái)的活動(dòng)部分是可以折疊的， 因此，沿著絕緣梯可以在發(fā)生器內(nèi)安全地從底部攀登到部。這種有著金屬外殼和陶瓷套管的沖擊電容是充油的，即使在額定工況下連續(xù)操作，它們也有足夠的使用壽命。 發(fā)生器上采用了一個(gè)絕緣筒用來(lái)安裝所有的點(diǎn)火球隙。該絕緣筒將所有球隙封閉起來(lái)，并在絕緣筒底部安裝了一個(gè)鼓風(fēng)電機(jī)向筒內(nèi)吹入過(guò)濾的空氣，其內(nèi)部產(chǎn)生的空氣壓力能夠阻止灰塵進(jìn)入絕緣筒內(nèi)，避免球隙異常放電。同時(shí)，絕緣筒也能隔離點(diǎn)火球隙放電產(chǎn)生的噪音。絕緣筒在每級(jí)都開有觀察孔并用

16、有機(jī)玻璃封閉，通過(guò)該觀察孔可以觀察球隙的放電狀況并調(diào)整所有的球隙距離。 發(fā)生器上使用的所有的電阻都是拔插式的線繞電阻。雷電波的調(diào)波電阻采用無(wú)感繞制，具有很小的電感。波頭電阻和波尾電阻安裝在發(fā)生器的兩柱之間。充電電阻則安裝在點(diǎn)火絕緣筒的兩側(cè)。不使用的波頭電阻和波尾電阻可放在沖擊電容旁邊的擱架內(nèi)。這些電阻很容易在平臺(tái)上取到。 直流充電電源（由高壓變壓器，高壓硅堆構(gòu)成）的兩個(gè)套管輸出正負(fù)對(duì)稱的直流充電電壓給發(fā)生器。高壓硅堆安裝在直流充電電源內(nèi)部，通過(guò)頂部的電機(jī)機(jī)構(gòu)可改變高壓硅堆的方向，。充電電阻也被分成兩部分，分別置于套管后，兩個(gè)放電機(jī)構(gòu)被安裝在底座上。 發(fā)生器的啟動(dòng)是通過(guò)觸發(fā)最下一級(jí)的球隙使之放電

17、而完成的。因此最下一級(jí)的球隙被設(shè)計(jì)成三間隙結(jié)構(gòu)。觸發(fā)脈沖是由一個(gè)高電平，快速變化的脈沖電壓。它是由點(diǎn)火脈沖放大器產(chǎn)生的。兩個(gè)用于測(cè)量充電電壓的電阻分壓器和一個(gè)用于檢測(cè)所有產(chǎn)生的脈沖的耦合電容都被安裝在底座上。 為了確保發(fā)生器的安全操作，系統(tǒng)提供了兩個(gè)放電開關(guān)及兩個(gè)短路接地機(jī)構(gòu)。一旦發(fā)生器發(fā)生異常，兩個(gè)放電開關(guān)會(huì)在第一個(gè)充電電阻后自動(dòng)接地，結(jié)果所有的沖擊電容都將通過(guò)最下一級(jí)的兩個(gè)電阻放電。由電機(jī)驅(qū)動(dòng)的接地繩可使所有的沖擊電容短路接地。 2.4沖擊發(fā)生器的接線方式 一般來(lái)說(shuō)，沖擊發(fā)生器主要有以下四種聯(lián)線方式： 串聯(lián)聯(lián)線 沖擊發(fā)生器的所有n級(jí)在點(diǎn)火瞬間均被串聯(lián)起來(lái)，在這種聯(lián)線方式中，可以得到最大的輸

18、出電壓。電路聯(lián)線如下所示。 減少級(jí)數(shù)的串聯(lián)聯(lián)線 沖擊發(fā)生器的(n-x)級(jí)在點(diǎn)火瞬間被串聯(lián)起來(lái)，x級(jí)被短接了。這種聯(lián)線方式可在串聯(lián)聯(lián)線和最少的并聯(lián)聯(lián)線間變化。這種情況下，發(fā)生器的輸出能量按比例x:n減小，輸出電壓可從使用的最高的一級(jí)上得到。電路聯(lián)線如下所示。3 串并聯(lián)聯(lián)線沖擊發(fā)生器s 級(jí)以串聯(lián)方式連接，p 級(jí)以并聯(lián)方式連接，這種情況下，發(fā)生器總的充電電壓是級(jí)充電電壓的s 倍。電路聯(lián)線如下所示。4 多級(jí)并聯(lián)聯(lián)線 這種聯(lián)線方式一般用在變壓器和電抗器的沖擊試驗(yàn)中，因?yàn)檫@種試驗(yàn)的波尾時(shí)間只由試品的阻抗決定。在這種聯(lián)線方式中，發(fā)生器可產(chǎn)生最大的輸出能量。 2.5、沖擊電壓試驗(yàn)系統(tǒng)的接線 沖擊電壓試驗(yàn)系統(tǒng)的

19、接線包括設(shè)備及被試品的定位布置、高壓引線的連接、地線的連接、控制及測(cè)量電纜的連接。由于沖擊電壓試驗(yàn)系統(tǒng)包含了多個(gè)設(shè)備部件，所接試品的類型和試驗(yàn)要求也各不相同，因此合理的試驗(yàn)布局是順利進(jìn)行沖擊電壓試驗(yàn)的關(guān)鍵。不適當(dāng)?shù)牟季趾徒泳€將會(huì)造成設(shè)備損壞。 1 、變壓器類感性負(fù)載沖擊電壓試驗(yàn)的設(shè)備布局及接線說(shuō)明： 原理圖如下： 適用試品：變壓器、電抗器、電壓互感器 注： 1、 高壓引線可使用裸銅線，連接時(shí)應(yīng)注意保留足夠的絕緣距離； 2、 接地線最好使用寬銅箔，寬度150mm。 3、 測(cè)量電纜使用規(guī)定阻抗的射頻同軸電纜。 、絕緣子類容性負(fù)載沖擊電壓試驗(yàn)的設(shè)備布局及接線說(shuō)明： 適用試品：絕緣子串、合成絕緣類產(chǎn)品

20、、開關(guān)、電容器、電力電纜等 注： 1、 高壓引線可使用裸銅線，連接時(shí)應(yīng)注意保留足夠的絕緣距離； 2、 接地線最好使用寬銅箔，寬度150mm。 、 測(cè)量電纜使用規(guī)定阻抗的射頻同軸電纜。 接線原理圖如下：4 、絕緣子陡波沖擊電壓試驗(yàn)的設(shè)備布局及接線說(shuō)明： 適用試品：陶瓷單片絕緣子、玻璃單片絕緣子、復(fù)合懸式絕緣子 注： 1、 高壓引線最好使用寬銅箔，寬度150mm。連接時(shí)應(yīng)注意保留足夠的絕緣距離； 2、 接地線最好使用寬銅箔，寬度150mm。 3、 測(cè)量電纜使用規(guī)定阻抗的射頻同軸電纜。 接線原理圖如下：2.5.1、沖擊電壓試驗(yàn)原理 沖擊電壓是單次瞬態(tài)過(guò)程，因此沖擊電壓試驗(yàn)對(duì)電壓幅值、電壓波形及電壓次

21、數(shù)三個(gè)試驗(yàn)量有不同的要求。 1、電壓幅值： 對(duì)于不同的試品和不同的試驗(yàn)要求，應(yīng)該施加相應(yīng)的沖擊電壓幅值。通過(guò)控制沖擊電壓發(fā)生器的充電電壓可以調(diào)節(jié)沖擊電壓的幅值，這是容易理解的。需要注意的是，沖擊電壓幅值與充電電壓之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系為： UP = UC * n * UP ：沖擊電壓幅值 UC：沖擊電壓發(fā)生器充電電壓（每級(jí)） n ：沖擊電壓發(fā)生器使用的級(jí)數(shù) ：沖擊電壓發(fā)生器的效率 2、電壓波形： 沖擊電壓試驗(yàn)常用到的波形有標(biāo)準(zhǔn)雷電沖擊波形、 波尾截?cái)嗟臉?biāo)準(zhǔn)雷電沖擊波形、標(biāo)準(zhǔn)操作沖擊波形、陡波波形及其他特殊要求的波形。對(duì)于波形參數(shù)的定義可參考GB/T16927高電壓試驗(yàn)技術(shù)的規(guī)定。 這里需要特別提出的是

22、，沖擊電壓試驗(yàn)回路的輸出波形與試品、試驗(yàn)設(shè)備的部件接入及周圍接地體的距離都有密切關(guān)系，因此沖擊試驗(yàn)的難點(diǎn)及大部分工作也就是調(diào)波工作。能否獲得滿足標(biāo)準(zhǔn)要求的沖擊波形是沖擊試驗(yàn)的關(guān)鍵。 通常指的波形調(diào)節(jié)就是調(diào)節(jié)沖擊波形的波頭時(shí)間和波尾時(shí)間，對(duì)于截波試驗(yàn)還 要求調(diào)節(jié)截?cái)鄷r(shí)間，對(duì)于陡波試驗(yàn)則要求調(diào)節(jié)波形的陡度。 以電容負(fù)載為例說(shuō)明調(diào)波的步驟： 初選調(diào)波電阻值： 要得到所需的沖擊波形，需調(diào)節(jié)波頭、波尾電阻，因影響因素很多，其阻值難于事前確定，可用下式初定選?。?式中： R1波頭電阻阻值 R2 波尾電阻值 C1本體沖擊電容F C2 負(fù)荷電容F，包括試品入口電容，沖擊分壓器電容、各寄生電容 t1沖擊波頭時(shí)間

23、s t2 沖擊波尾時(shí)間s 調(diào)節(jié)沖擊波形、確定效率：接入初選的調(diào)波電阻、被試品、沖擊分壓器，用發(fā)生器產(chǎn)生約0.6倍試驗(yàn)電壓值的沖擊電壓，調(diào)節(jié)電阻使沖擊波形達(dá)到要求。用示波器拍攝波形，求得效率，確定正式試驗(yàn)時(shí)的充電電壓值。 實(shí)際上，對(duì)于不同的被試品，特別是小電感負(fù)載，發(fā)生器的調(diào)波非常復(fù)雜，可能需要改變發(fā)生器本體的連接方式，采用多級(jí)并聯(lián)再串聯(lián)等連線方式。因此需要在實(shí)際使用中積累經(jīng)驗(yàn)。 3、電壓次數(shù)： 在確定了電壓幅值和電壓波形后，剩下的工作就是要根據(jù)需要確定施加電壓的次數(shù)。應(yīng)該注意的是，沖擊電壓波形有正負(fù)極性，應(yīng)該明確各極性下的加壓次數(shù)。還應(yīng)該考慮每次施加電壓的間隔時(shí)間。 三 沖擊電壓發(fā)生器設(shè)計(jì)計(jì)算

24、舉例任務(wù)：為某地區(qū)試驗(yàn)所設(shè)計(jì)一臺(tái)沖擊電壓發(fā)生器，試品電壓等級(jí)為220KV，不考慮電力變壓器試驗(yàn)。3.1額定電壓的選擇：220kV產(chǎn)品的雷電沖擊試驗(yàn)電壓如表所示（按GB311.1-1997） 220kV產(chǎn)品的雷電沖擊耐受電壓額定雷電沖擊（內(nèi) 外絕緣）耐受電壓（峰值）/kV截?cái)嗬纂姏_擊耐受電壓（峰值）/kV變壓器，并聯(lián)電抗器，互感器高壓電力電纜高壓電器母線支柱絕緣子，穿墻套管變壓器類設(shè)備的內(nèi)絕緣850850850935950950950/10509509501050。 220kV產(chǎn)品的雷電沖擊耐受電壓（按GB311.1-1997）額定雷電沖擊（內(nèi) 外絕緣）耐受電壓（峰值）/kV截?cái)嗬纂姏_擊耐受電壓

25、（峰值）/kV變壓器，并聯(lián)電抗器，互感器高壓電力電纜高壓電器母線支柱絕緣子，穿墻套管變壓器類設(shè)備的內(nèi)絕緣850850850935950950950/10509509501050上表所示的都是耐受電壓。擊穿電壓和閃絡(luò)電壓都高于試驗(yàn)電壓，考慮為研究試驗(yàn)取裕度系數(shù)1.3;長(zhǎng)期工作時(shí)沖擊電壓發(fā)生器會(huì)發(fā)生絕緣老化，考慮老化系數(shù)1.1；假定沖擊電壓發(fā)生器的效率為85%，故沖擊電壓發(fā)生器的標(biāo)稱電壓應(yīng)不低于U1=1050×1.3 ×1.1 /0.85kV=1766.5kV3.2沖擊電容的選擇：如不考慮大電力變壓器試驗(yàn)和整卷電纜試驗(yàn)和互感器試驗(yàn)，就絕緣子的電容按100pF沖擊電壓發(fā)生器的對(duì)地

26、雜散電容和高壓引線及球隙等的電容如估計(jì)為500pF ,電容分壓器的電容估計(jì)為600pF，則總的負(fù)荷電容為C2=100+500+600=1200pF如按沖擊電容為負(fù)荷電容的10倍來(lái)估計(jì)，約需沖擊電容為C1=10C2=12000pF3.3電容量的選擇： 從國(guó)產(chǎn)脈沖電容器的產(chǎn)品規(guī)格中找到MY220-0.1磁殼高壓脈沖電容器比較合適，電容器規(guī)格如下表型號(hào)工作電壓試驗(yàn)電壓電容外型尺寸重量外殼MY220-0.1220kV264kV0.1 F635×845361磁殼用此電容器4級(jí)串聯(lián)，標(biāo)稱電壓可達(dá)到1760 kV，基本上滿足前述需要。每級(jí)由兩個(gè)電容器串聯(lián)，使沖擊電容C1=0.1/8=0.0125F

27、此值10C2 可使（電壓）效率不致很低。3.4 回路選擇：選用高效率雙邊對(duì)稱充電回路發(fā)生器的充電回路發(fā)生器的放電回路3.5沖擊電壓發(fā)生器主要參數(shù)：標(biāo)稱電壓 U1 =220×8=1760 kV沖擊電容 C1 =0.0125F標(biāo)稱能量 Wn= C1 U12/2=0.0125F×（1760 kV）2/2=19.36kJ四 沖擊電壓發(fā)生器在高電壓試驗(yàn)中的應(yīng)用 4.1絕緣材料的雷電過(guò)電壓耐受性能試驗(yàn) 通過(guò)人工模擬雷電流波形和峰值以檢驗(yàn)電工設(shè)備絕緣耐受雷電沖擊電壓的能力。根據(jù)雷閃放電的實(shí)測(cè)結(jié)果，認(rèn)為雷電波波形是波頭長(zhǎng)幾微秒、波尾長(zhǎng)幾十微秒的單極性雙指數(shù)曲線。大多數(shù)雷為負(fù)極性。世界各國(guó)的

28、國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)都把標(biāo)準(zhǔn)雷電沖擊波標(biāo)定為：視在波頭時(shí)間T1=1.2s，又稱波頭時(shí)間；視在半波峰值時(shí)間T250s，又稱波尾時(shí)間（見下圖）。 實(shí)際試驗(yàn)裝置產(chǎn)生的電壓峰值和波形與標(biāo)準(zhǔn)波之間的容許偏差為：峰值，±3;波頭時(shí)間，±30；半波峰值時(shí)間，±20；通常把標(biāo)準(zhǔn)雷電波形表示成1.2/50s。 雷電沖擊試驗(yàn)電壓由沖擊電壓發(fā)生器產(chǎn)生。沖擊電壓發(fā)生器的多個(gè)電容器由并聯(lián)轉(zhuǎn)串聯(lián)是通過(guò)許多點(diǎn)火球隙實(shí)現(xiàn)的，即控制點(diǎn)火球隙使它放電時(shí)把多個(gè)電容器串聯(lián)起來(lái)。受試設(shè)備上的電壓上升速度和經(jīng)過(guò)峰值后電壓下降的快慢，可以通過(guò)電容電路中的電阻值調(diào)節(jié)。影響波頭的電阻稱為波頭電阻，影響波尾的電阻稱為波尾電阻。

29、試驗(yàn)時(shí)，通過(guò)改變波頭電阻和波尾電阻的阻值，獲得標(biāo)準(zhǔn)沖擊電壓波的預(yù)定波頭時(shí)間和半波峰值時(shí)間。改變整流電源輸出電壓的極性和幅值，就可以獲得所需要的沖擊電壓波的極性和峰值。由此可以實(shí)現(xiàn)從幾十萬(wàn)伏到幾百萬(wàn)伏，甚至千萬(wàn)伏的沖擊電壓發(fā)生器。中國(guó)自己設(shè)計(jì)安裝的沖擊電壓發(fā)生器的最高電壓為6000kV。 雷電沖擊電壓試驗(yàn) 內(nèi)容包括 4項(xiàng)。 擊耐電壓試驗(yàn)：通常用于非自恢復(fù)絕緣，如變壓器、電抗器等的絕緣，目的是檢驗(yàn)這些設(shè)備能否耐受絕緣等級(jí)所規(guī)定的電壓。50沖擊閃絡(luò)試驗(yàn)：通常以自恢復(fù)絕緣如絕緣子、空氣間隙等為對(duì)象,目的是要確定閃絡(luò)概率為50的電壓值U。有了這個(gè)電壓值與閃絡(luò)值間的標(biāo)準(zhǔn)偏差,還可確定其他閃絡(luò)概率,如5的閃絡(luò)電壓值, 一般把U作為耐受電壓。擊穿試驗(yàn)：目的是確定絕緣的實(shí)際強(qiáng)度。主要在電工設(shè)備制造廠進(jìn)行。電壓時(shí)間曲線試驗(yàn)（伏秒曲線試驗(yàn)）：電