最新冲击电压发生器的设计电气0705 杨军
冲击电压发生器的设计电气0705杨军
电气学科大类
2007级
《高电压》
课程设计
（冲击电压发生器的设计）
姓名：杨军
学号：U200712316
专业班号：电气0705班
评阅人：
指导教师：戴玲
日期：2010.03.12
目录
一·冲击电压发生器的功用及原理。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。3
二·设计目标。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。4 三·设计步骤。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。4 四·设计总结。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。13 五·参考资料。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。14 六·附录。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。15
一·冲击电压发生器的功用及原理冲击电压发生器是一种产生脉冲波的高电压发生装置。原先它只被用于研究电力设备遭受大气过电压（雷击）时的绝缘性能，近年来又被用于研究电力设备遭受操作过电压时的绝缘性能。所以对冲击电压发生器的要求，不仅能产生出现在电力设备上的雷电波形，还能产生操作过电压波形。冲击电压的破坏作用不仅决定于幅值，还与波形陡度有关，对某些设备要采用截断波来进行试验。
冲击电压发生器要满足两个要求：首先要能输出几十万到几百万伏的电压，同时这电压要具有一定的波形。它的原理图如下：
实验变压器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向主电容器C1 —C4 充电，充电到U，出现在球隙g1—g4上的电位差也为U，若事先把球间隙距离调到稍大于U，球隙不会放电。当需要使冲击机动作时，可向点火球隙的针极送去一脉冲电压，针极和球皮只见产生一小火花，引起点火球隙放电，于是电容器C1的上极板经g1接地，点1电位由地电位变为-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，点2和点3电位不可能突然改变，点3电位仍为+U，中间球隙g2上的电位差突然升到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”
二.设计目标：
输出波形为1.2/50μs标准波形，回路采用高效率回路，输出电压为300～800kV，发生器级数为4～8级。
三.设计过程：
1．试品电压等级的确定
表1.冲击电压发生器标称电压与被测试设备额定电压间关系
要求的输出电压为300~800kV，根据上表，可以暂定试品的电压等级为66kV。
根据66kV设备雷电冲击耐受电压(峰值)表，可知变压器类设备的内绝缘的耐受电压最高，为385kV，击穿电压和闪络电压都高于试验电压，考虑为研究试验取裕度系数1.3；长期工作时冲击电压发生器
会发生绝缘老化，考虑老化系数取1.1；假定冲击电压发生器的效率为85%，故冲击电压发生器的标称电压应不低于：
1385 1.3 1.1/0.85647U kV kV =??=
所以可取冲击电压发生器的标称电压为660kV
2．冲击电容的选定
如不考虑大电力变压器试验和整卷电缆试验，数互感器的电容较大，约1000pF ，冲击电压发生器的对地杂散电容和高压引线及球隙等的电容如估计为500pF ，电容分压器的电容如估计为600pF ，则总的负荷电容为
2(1000500600)2100C pF pF =++=
如按冲击电容为负荷电容的10倍来估计，约需冲击电容为 121021000C C pF ==
从国产脉冲电容器的产品规格中找到MY220—0.1和MY110—0.2瓷壳高压脉冲电容器比较合适，这种电容器的规格如表3所示。
表3. MY110—0.2瓷壳高压脉冲电容器的规格
综合考虑后，可以选择第二种电容器。用此种电容器6级串联，标称电压可达到660kV ，满足前述要求，每级一个电容器，使冲击电容 C=0.2/6=0.0333μf
此值 210C >，可使（电压）效率不致很低。且高度大概在6m 左右，高度上也还可以。 2．回路的选择
选用高效率回路和倍压充电，回路如下图所示
3.冲击电压发生器主要参数：
标称电压：11106660U kV kV =?= 冲击电容：C=0.0333μf 标称能量：Wn=0.5CU 2= 7.26kj
高电压技术课程设计-冲击电压发生器的设计
高电压技术课程设计 ——冲击电压发生器的设计 专业：>>>>>> 班级：>>>>>> 设计者：>>>>>> 学号：>>>>>> 指导老师：>>>>>> 冲击电压发生器的设计
电力系统种的高压电气设备，除了承受长时期的工作电压外，在运行过程种，还可能会承受短时的雷电过电压和操作过电压的作用。一般用冲击高压试验来检验高压电气设备的雷电过电压和操作过电压作用下的绝缘性能或保护性能。 雷电冲击高压试验采用全波冲击电压波形或截波冲击电压波形，这种冲击电压持续时间较短，约数微秒至数十微秒，它可以由冲击电压发生器产生；操作冲击电压试验采用操作冲击电压波形，其持续时间较长，约数百微秒至数千微秒，它利用变压器产生，也可利用冲击电压发生器产生。许多高电压试验室的冲击电压发生器既可以产生雷电冲击电压波，也可以产生操作冲击电压波。 冲击电压发生器是产生冲击电压波的装置。雷电冲击电压波是一个很快地从零上升到峰值然后较慢地下降地单向性脉冲电压。 一.设计目标： 输出波形为1.2/50μs标准波形，回路采用高效率回路，输出电压为300～800kV，发生器级数为4～8级。 二.设计过程： 1．试品电压等级的确定 表1.冲击电压发生器标称电压与被测试设备额定电压间关系 要求的输出电压为300~800kV，根据上表，可以暂定试品的电压等级为66kV。 根据66kV设备雷电冲击耐受电压(峰值)表，可知变压器类设备的内绝缘的耐受电压最高，为385kV，击穿电压和闪络电压都高于试验电压，考虑为研究试验取裕度系数1.3；长期工作时冲击电压发生器会发生绝缘老化，考虑老化系数取1.1；假定冲击电压发生器的效率为85%，故冲击电压发生器的标称电压应不低于： 1385 1.3 1.1/0.85647 U kV kV =??=所以可取冲击电压发生器的标称电压为660kV 2．冲击电容的选定
MCCJ冲击电压发生器.
MCCJ系列冲击电压发生器 使 用 说 明 书 上海贸创电气有限公司
目录 一、概述 二、使用条件 三、主要技术参数 四、设备组成 五、使用方法 六、注意事项 七、日常维护 八、成套设备的主要部件 九、随机文件及附件
一、概述 冲击电压发生器是产生冲击电压波的装置，用于检验电力设备耐受大气过电压和操作 过电压的绝缘性能，冲击电压发生器能产生标准雷电冲击电压波形、雷电冲击电压截波，标准生操作冲击电压波形等及用户指定非标冲击电压波包括陡波。 本系列冲击电压发生器可对绝缘子串、长空气间隙、套管、互感器、变压器等试品进 行冲击电压试验和其它科学研究。 冲击电压发生器主回路电路如下： Ⅰ型 图中： T ：充电变压器 D 1 D 2：高压硅整流器 K 1 K 2：自动接地开关 R 01 R 02 R 03：充电保护电阻 R 1、R 2：直流电阻分压器 C P ：耦合电容器 R 0：触发电阻 C ：主电容器 R ：充电电阻 R ′：充电箝位电阻 R t R,t ：波尾电阻 R f R,f ：波头电阻
C′：充电兼操作波尾电阻 R′ f ：操作波外波头电阻 C 1′C 1 ′′：截波触发电容分压器 C′ s0 ：点火电容 C ：串联放电球隙 R ′：触发球箝位电阻 G′ ：隔离球 R ：分压器阻尼电阻 C 0 C ′：弱阻尼电容分压器 C ′′：电容分压器低压臂 C 3 ：陡化电容 r 1 :截波均压电容器的阻尼电阻 C′ 1 截波均压电容器 R 2 R′ 2 ：截波触发分压电阻 G ′′：截波球隙 G：试品 Z0：截波延时器 Ⅱ型 1B：充电变压器 D：高压整流硅堆 R0：充电保护电阻 R1.R2：直流电阻分压器
GDCY-100kV-5kJ 冲击电压发生器说明书
GDCY-100kV/5kJ 冲击电压发生器 产品操作手册 国电西高
目录 一、适用范围 (3) 二、使用条件 (3) 三、遵循标准 (3) 四、额定参数值 (4) 五、主要部件 (4) 六、成套设备的操作说明 (6) 七、日常维护 (7)
GDCY-100kV/5kJ 冲击电压发生器 一、适用范围 本发生器适用100KV及以下试验电压等级的小容量电力变压器、互感器、电抗器、避雷器、开关、套管、绝缘子及其它试品进行标准雷电冲击电压全波试验。 二、使用条件 海拔高度：不超过1000米 环境温度：－5℃----＋40℃ 相对湿度：25℃ 使用环境：户内 无导电尘埃 无火灾及爆炸危险 无腐蚀金属和绝缘的气体 电源电压的波形为正弦波，波形畸变率＜5% 接地电阻不大于0.5Ω 对周围安全距离不小于2米 三、遵循标准 GB/T 311.1－1997 高压输变电设备的绝缘与配合 GB/T 16927.1 高电压试验技术第一部分一般试验要求GB/T 16927.2 高电压试验技术第二部分测量系统
GB/T 16896.1 高电压冲击试验用数字记录仪 ZBF24001 冲击电压试验实施细则 JB/T 616 高压线路绝缘子陡波冲击耐受试验 DL/T 557 高电压线路绝缘子陡波冲击试验、定义、试验方法和判据 四、额定参数值 额定标称电压100KV 额定级电压：100KV 额定能量5KJ 冲击总电容：1uF 单级脉冲电容器2μF/50KV*2，共1台） 负荷电容为500～5000PF 实测输出冲击电压波形）标准雷电波： 波头时间：1.2 30% s/波尾时间：50 20% s 峰值偏差： 3％ 电压效率≥85% 五、主要部件 1、充电部分 （1）采用恒流充电装置 （2）采用绝缘筒油浸式充电变压器，变压器密封良好，无渗漏油。（3）采用2CL-350kV/500mA的高压整流硅堆。 （4）高压整流硅堆保护电阻采用漆包电阻丝有感密绕在绝缘筒上
冲击电压发生器的设计
冲击电压发生器的设计
一、 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。 图 1 冲击电压发生器回路（Marx 回路） 二、Simulink 设计 1、各参数的选取 额定电压的选取：取试品电压为110 kV ，由附录表A10和A3可得，耐受电压为550 kV ，型号MY 110-0.2的标称电容为0.2μF ，故冲击电压发生器的标称电压应不低于 U1=550*1.3*1.1/0.85=925.3 kV 冲击电容的选取：如不考虑大电力变压器试验和整卷电缆试验，就数互感器的电容较大，约1000pF ，冲击电容发生器的对地电容和高压引线及球隙等的电容估计为500pF ，电容分压器的电容估计为600pF ，则总的负荷电容为：C2=1000+500+600=2100pF 电容器选择：从国产脉冲电容器的产品规格中找到MY 110—0.2瓷壳高压脉冲电容器比较合适，其电容值为0.2μF ，用此种电容器8级串联，标称电压可达880kV ，基本可以满足前述要求。每级由2个电容器并联，使冲击电容 C1=（2*0.2/8）= 0.05μF 冲击电压发生器主要参数： 标称电压：U1=110*8=880 kV 冲击电容：C1=0.05 μF 负荷总电容：C2=0.0021 μF 2、等效电路图如下 图 2 发生器的充电回路
冲击电压试验方法介绍
绝缘性能试验包括 冲击电压试验；介质强度试验；绝缘电阻测量。 绝缘性能试验的条件 大气条件不应超过下列范围： ——环境温度：+15℃～+35℃； ——相对湿度：45%～75%； ——大气压力：86kPa～106kPa。 试验的产品应处于干燥和无自热状态。 所有试验应在完整的装置上进行。 在试验过程中，产品不应施加输入激励量或辅助激励量。绝缘性能试验顺序 试验应按下列顺序进行： 冲击电压试验→介质强度试验→绝缘电阻测量 冲击电压试验方法 试验应依据GB/T 17627.1-1998 采用标准雷电脉冲。 发生器波形和特性
图中： T1——波前时间： 冲击峰值的30%和峰值的90%（图1中A、B两点）时刻之间的时间间隔T的1.67倍。O1——视在原点 超前相当与A点时间0.3T1的瞬间。它为通过A、B点所画直线与时间轴的交点。 T2——半峰值时间： 冲击的视在原点O1和电压减小到峰值一半的瞬间之间的时间间隔。 发生器的参数为： ——波前时间：1.2μs±30%； ——半峰值时间：50μs±20%； ——输出阻抗：500Ω±10%； ——输出能量：0.5J±10%。 每条试验导线的长度不应超过2m。 冲击试验电压的选定
试验电压的选定一般按以下原则选取： ——1.0kV（额定绝缘电压≤63V时）； ——5.0kV（额定绝缘电压＞63V时）。 由电压互感器和电流互感器直接供电的电路，或直接连接于站内直流电源的继电器电路，冲击电压试验应采用5kV。 试验方法 冲击电压应施加在继电器外部可接近的合适的点上，外露的导电部分应连接在一起并接地（外壳）。试验时每个极性应施加五个脉冲，脉冲间隔至少为1s。试验电压电平应是发 生器连接到继电器之前的开路电压。 除非另有规定，冲击电压试验应在下列部位进行： ——各带电的导电电路对地之间； ——电气上无联系的各带电的导电电路之间，每个独立电路的端子连接在一起。 试验中未涉及的电路应连接在一起并接地（外壳）。 除非很明显，应由制造厂规定哪些电路为独立电路。 除非另有规定，对两个独立电路之间的试验，应按这两个电路所规定的较高的冲击电压进行试验。 试验验收准则 试验期间不应出现破坏性放电（火花、闪络或击穿）。未造成击穿的电气间隙的部分放电可被忽略。 试验后，产品应满足所有相关性能的要求。 武汉三新电力设备制造有限公司是一家集电力检测、调试及电力技术服务为一体的高端解决方案提供商，电力测试设备一站式服务平台，变频串联谐振专业制作商，欢迎咨询采购交流！
多级冲击电压发生器的设计
多级冲击电压发生器的 设计 Company Document number：WUUT-WUUY-WBBGB-BWYTT-1982GT
高电压课程设计多级冲击电压发生器的设计 电气与电子工程学院 指导老师：戴玲 2010年3月1日 一、设计任务： 设计一高效多级冲击电压发生器，使其输出标准冲击电压波形（即50u s），电压等级为330k v-800k v,级数为3级以上。 二、额定电压的选择： 为确定所要设计的冲击电压发生器的电压等级，需首先明确冲击电压发生器电压等级与所测试品电压等级的关系（见下表） 1．试品电压等级的确定： 表1.冲击电压发生器标称电压与被测试设备额定电压
间的关系 根据设计要求的输出电压为300-800kV，根据上表，可以假定试品的电压等级为66kv。 2.额定电压的确定： 根据66kV设备雷电冲击耐受电压(峰值)表，可知变压器类设备的内绝缘的耐受电压最高，为385kV，击穿电压和闪络电压都高于试验电压，考虑为研究试验取裕度系数；长期工作时冲击电压发生器会发生绝缘老化，考虑老化系数取；假定冲击电压发生器的效率为85%，故冲击电压发生器的标称额定电压应不低于： 由此确定冲击电压发生器的为660k v。 三、冲击电容的选择：
将试品电容估算为900p F，冲击电压发生器的对地杂散电容和高压引线及球隙等的电容估算为500p F，电容分压器的电容估算为600p F， 则总的负荷电容：C2≈900+500+600=2000（p F） 按冲击电容为负荷电容的10倍估算， 则冲击电容10000p F=5C2 冲击电压发生器 1000kV冲击电压发生器及测量系统的设计 摘要：本文介绍了1000kV冲击电压发生器及测量系统的基本工作原理，分析了设计过程中的主要问题，结合冲击电压发生器的主要技术指标，对设计过程进行了详细讨论，给出了电路原理图及实物结构图，并对主要元器件进行了选择，最后利用仿真软件ATP对输出波形进行了仿真，以验证选择参数的正确性，同时对某些电路参数对冲击电压波形的影响作出了分析。 关键词：冲击电压发生器；电路设计；结构图；ATP仿真 电力系统的高压电气设备在运行时不仅要经常承受正常的工作电压作用,而且还有可能遭受短时雷电过电压和内部过电压的侵袭,所以高压电气设备在安装前要进行必要的过电压的绝缘耐受试验,比如模拟雷电过电压和操作过电压作用。冲击高压实验是耐压实验的一种，进行冲击高压实验是为了研究电气设备在运行中遭受雷电过电压和操作过电压作用时的绝缘性能[1]。 冲击电压发生器是高压实验室的基本设备之一，它是一种产生脉冲波的高电压发生装置。由于绝缘耐受冲击电压的能力与施加电压的波形有关，而实际冲击电压波形具有分散性，因此必须对于冲击电压波形参数做统一规定，以保证多次试验的重复性和不同试验条件下的结果的可比较性。我国采用国际电工委员会（IEC）标准规定标准冲击电压波形。即规定冲击电压波形为双指数型，波头时间为1.2uS，波尾时间为50us，冲击电压峰值一般为几十千伏到几兆伏。 1设计要求 1.1设计指标 设计一台1000kV的冲击电压发生器及测量系统，可以对2000pF的试品电容做冲击试验。 1.2基本要求 冲击电压发生器应该满足以下几个要求： 1)能产生1.2/50μs的标准雷电波。 2)能给2000pF以内的试品作冲击电压试验。 3)要求画出结构简图。 4)要求设计出各种元器件的参数（如电容、电阻器参数和型号等，球隙间距等）。 5)给出仿真波形并进行分析。 2冲击电压发生器的设计原理 如图1所示，为标准冲击电压波形。在经过时间T1时，电压从零上升到最大值，然后经过时间T2-T1，电压下降到最大值的一半。规定电压从零上升到最大值所用的时间T1称为波头时间（或称波前时间）；电压从零开始经过最大值又下降到最大值一半的时间T2称为波尾时间（或称半峰值时间）。 课程设计(综合实验)报告 名称：高电压课程设计 题目：冲击电压发生器的设计 院系：电气与电子工程学院 班级：电气1005 班 学号：1101440308 学生姓名：李雄 指导教师：王伟 设计周数：1周 成绩： 日期：2013年2月24日 一、实验目的与要求 设计一个冲击高压发生器，能够产生符合要求冲击的冲击高压。 掌握冲击电压发生器的工作原理、波形形成过程、波形参数描述与计算方法等。 掌握冲击电压发生器的参数设计、总体结构、器件选型和绝缘设计。 二、实验正文 1、试验具体要求及内容 1）概述 冲击电压发生器是产生冲击电压波的装置，用于试验电力耐受大气过电压和操作过电压时的绝缘性能，本装置主要用于教学及科学研究，冲击电压发生器能产生雷电冲击电压波形、操作冲击电压波形。 2）主要技术参数 （1）标称电压：p80kV；（2）额定电压等级：p20kV；（3）标称能量：0.8kJ； （4）每级主电容：0.01uF 20kV；（5）冲击总电容：0.025uF；（6）总级数：受材料所限，只做二级放电 （7）能产生以下波形： a.标准雷电冲击电压全波：p1.2/50uS，电压利用系数小于90%；波头时间1.2p±30%uS； b.标准操作冲击波：p250/2500uS，电压利用系数大于80%。 2、试验设计 （1）主接线图 由于本实验受实验仪器限制，将四级发生器改为两级发生器 （2）元件选择 本实验我小组设计为操作波，波形要求为波头时间250±20%μs，半波时间2500±60%μs 根据公式,波前时间 Tf=3.24Rf*C1*C2/(C1+C2) 两级电路C1取0.4980μF，C2取2100pF。 操作波发生器半峰值时间Tf=250μs，带入计算得Rf=102.577kΩ 根据公式，半峰值时间 Tt=0.693Rt（C1+C2）两级电路C1取0.4980μF，C2取2100pF。 操作波发生器半峰值时间Tt=2500μs，带入计算得Rt=3.6kΩ 3、仿真电路与结果 根据冲击电压发生器的等效放电原理图，设计仿真电路，利用电力系统电磁暂态分析的仿真软件EMTP进行仿真，按照计算数据设定参数值，电路图如下： 《高电压综合实验》冲击电压发生器设计MATLAB分析部分 一〃冲击电压发生器的功用及原理 冲击电压发生器是一种产生脉冲波的高电压发生装臵。原先它只被用于研究电力设备遭受大气过电压（雷击）时的绝缘性能，近年来又被用于研究电力设备遭受操作过电压时的绝缘性能。所以对冲击电压发生器的要求，不仅能产生出现在电力设备上的雷电波形，还能产生操作过电压波形。冲击电压的破坏作用不仅决定于幅值，还与波形陡度有关，对某些设备要采用截断波来进行试验。 冲击电压发生器要满足两个要求：首先要能输出几十万到几百万伏的电压，同时这电压要具有一定的波形。它的原理如下：（图见纸质报告） 实验变压器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向主电容器C1 —C4 充电，充电到U，出现在球隙g1—g4上的电位差也为U，若事先把球间隙距离调到稍大于U，球隙不会放电。当需要使冲击机动作时，可向点火球隙的针极送去一脉冲电压，针极和球皮只见产生一小火花，引起点火球隙放电，于是电容器C1的上极板经g1接地，点1电位由地电位变为-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，点2和点3电位不可能突然改变，点3电位仍为+U，中间球隙g2上的电位差突然升到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” 二.设计目标： 输出波形为0.5/55μs标准波形，回路采用高效率回路，输出电压为100kV，发生器级数为8级。 MATLAB仿真分析： Rf=79.7;Rt=2928.6; 冲击电压发生器仿真设计 一、设计目的 1.理解冲击电压发生器的工作原理和绝缘冲击试验的内容； 2.掌握冲击电压发生器的设计方法和matlab仿真软件的使用； 3.学习分析冲击电压发生器充电回路的效率及波形参数。 二、设计要求 1.设计一台冲击电压发生器，产生冲击电压波。冲击波形的参数：波前时间为 2.0us，半峰值时间为36us；试品电压等级110kV。 2.参考《高电压试验技术》（清华大学版）。 三、设计任务 1.画出电路设计原理图 选用高效率双边对称充电回路，如图3、4所示 图3 发生器的充电回路 图4 发生器的放电回路 2.确定各元件参数 2.1额定电压的选择： 110kV产品的雷电冲击试验电压如表所示（按GB311.1-1997） 表1 110kV产品的雷电冲击耐受电压 额定雷电冲击（内外绝缘）耐受电压 （峰值）/kV 截断雷电冲击耐受电压（峰 值）/kV 变压器，并联电抗器，互感 器高压电 力电缆 高压电器 母线支柱绝 缘子，穿墙 套管 变压器类设备 的内绝缘 450850450450530 550550450450530上表所示的都是耐受电压。击穿电压和闪络电压都高于试验电压，考虑为研究试验取裕度系数1.3;长期工作时冲击电压发生器会发生绝缘老化，考虑老化系数1.1；假定冲击电压发生器的效率为85%，故冲击电压发生器的标称电压应不低于 U1=550×1.3 ×1.1 /0.85kV=925.3kV 2.2冲击电容的选择： 如不考虑大电力变压器试验和整卷电缆试验和互感器试验，就绝缘子的电容按100pF冲击电压发生器的对地杂散电容和高压引线及球隙等的电容如估计为500pF ,电容分压器的电容估计为600pF，则总的负荷电容为 C2=100+500+600=1200pF 如按冲击电容为负荷电容的10倍来估计，约需冲击电容为 C1=10C2=12000pF 2.3电容量的选择： 从国产脉冲电容器的产品规格中找到MY220-0.1瓷壳高压脉冲电容器比较合适，电容器规格如下表2 表2 型号工作电压试验电压电容外型尺寸重量外壳 HYJD—1200KV型冲击电压发生器使用说明书 用户手册 上海冠春电气有限公司 目录 一、概述： 二、使用条件： 三、主要技术参数： 四、设备组成： 五、使用方法： 六、注意事项： 七、日常维护： 八、成套设备的主要部件： 九、随机文件及附件： HYJD—1200KV系列冲击电压发生器说明书一、概述: 用途及性能： 系列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。 1200KV、2400KV和4800KV系列冲击电压发生器可产生标准雷电全波、操作波和雷电截波三种冲击电压波形，1200KV系列冲击电压发生器可产生标准雷电波、操作波、雷电截波、振荡雷电波、振荡操作波、线路绝缘子陡波、合成绝缘子陡波和变压器感应操作波共八种冲击电压波形，技术指标符合国家标准和IEC标准的规定，已通过鉴定，主要技术性能处于国内领先地位，达到国际同类产品的先进水平。 特点： 1、成套装置配套完整，电压等级齐全。 2、冲击电压发生器回路电感小，并采取带阻滤波措施，在大电容负载下仍能产生标准冲击波，负载能力大。 3、电压利用系数高，雷电波和操作波分别不低于85%和80%。 4、调波方便，操作简单，同步性能好，动作可靠。 5、采用恒流充电自动控制技术，自动化程度高，抗干扰能力强。 6、成功开发冲击波形数字分析系统和冲击电压试验数据微机在线处理系统，大大提高了冲击电压试验技术水平和试验效率。 冲击电压发生器是产生冲击电压波的装置，用于检验电力设备耐受大气过电压和操作过电压的绝缘性能，冲击电压发生器能产生标准雷电冲击电压波形、雷电冲击电压截波，标准生操作冲击电压波形等及用户指定非标冲击电压波包括陡波。 本系列冲击电压发生器可对绝缘子串、长空气间隙、套管、互感器、变压器等试品进行冲击电压试验和其它科学研究。 HYJD系列冲击电压发生器主回路电路如下： HYJD-Ⅰ型 图中： T：充电变压器 D1 D2：高压硅整流器 K1 K2：自动接地开关 R01 R02 R03：充电保护电阻 冲击电压发生器要完成高电压的冲击耐压试验，必须要满足两个要求：首先要能输出几十万伏到几百万伏的电压，其次冲击发生器输出的电压要具有一定的波形。它是根据马克斯回路来达到这些目的，冲击电压发生器的基本回路如下图1所示： 图1：冲击电压发生器基本回路 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； R1——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 向主电容器C1~C4充电，充电到U，出现在球隙g1~g4上的电位差也为U。 假若事先把球间隙距离调到稍大于U，球间隙不会放电。当需要使冲击机动作时，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的上极板经g1接地，点1电位由地电位变为+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，由于C’的存在，点2和点3电位不可能突然改变，点3电位仍为——U，中间球隙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。 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，放电回路改变成如图2所示的形式。 图2：冲击电压发生器串联放电时的等效回路 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。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脉冲波的高电压发生装置。原先它只被用于研究电力设备遭受大气过电压（雷击）时的绝缘性能，后来又被用于研究电力设备遭受操作过电压时的绝缘性能。所以对于冲击电压发生器，要求不仅能产生出现在电力设备上的雷电波形，还能产生操作过电压波形。冲击电压的破坏作用不仅决定于幅值，还与波前陡度有关。对某些设备还要采用截断波来进行试验。 此外，冲击电压发生器还可用来作为纳秒脉冲功率装置的重要组成部分；在大功率电阻束和离子束发生器以及二氧化碳激光中，可作为电源装置。 根据实测，雷电波是一种非周期性脉冲，它的参数具有统计性。他的波前时间（约从零上升到峰值所需时间）为0.5μs~10μs，半峰值时间（约从零上升到峰值后又降到1/2峰值所需时间）为20μs~90μs，累积频率为百分之50的波前和半峰值时间约为1.0μs~1.5μs和40μs~50μs。 操作冲击电压波的持续时间比雷电冲击电压波长得多，形状比较复杂，而且他的形状和持续时间，随线路的具体参数和长度的不同而有异，不过目前国际上趋向于用一种几百微秒波前和几千微秒波长的长脉冲来代表它。雷电波又可分全波和截波两种。截波是利用截断装置把冲击电压发生器产生的冲击波突然截断，电压急剧下降来获得。截断的时间可以调节，或发生在波前或发生在波尾。 为了保证多次试验结果的重复性和各试验间试验结果的可比性，对波形及波形定义应有明确规定。为此国际电工委员会和国家标准规定了标准雷电冲击全波及截波的波形和标准操作冲击电压波形，如图1至图4所示。 华中科技大学研究生课程考试答题本 考生姓名** 考生学号**** 系、年级************* 类别硕士 考试科目高电压测试技术 考试日期2012年12 月15 日 目录 一、设计要求................................................................................. - 1 - 二、冲击电压发生器的设计 .......................................................... - 1 - 2.1原理分析 (1) 2.2、设计回路图 (3) 2.3、参数计算 (4) 2.3.1、负荷电容，冲击电容的选取以及效率的估算 ....................................- 4 - 2.3.2、波头电阻，波尾电阻，充电电阻，保护电阻的选取 ........................- 6 - 2.3.3、试验变压器的选择 ................................................................................- 7 - 2.3.4、硅堆选择 ................................................................................................- 9 - 2.3.5、球隙的选择 ......................................................................................... - 10 - 2.3.6、绝缘支撑件的选择 ............................................................................. - 11 - 2.3.7、固有电感的估算 ................................................................................. - 11 - 三、仿真实验及结果 ................................................................... - 13 - 3.1、不考虑杂散参数的仿真 ........................................................................ - 13 - 3.2、考虑杂散参数的仿真 ............................................................................ - 14 - 3.3、对参数进行改进 .................................................................................... - 17 - 四、测量系统设计 ....................................................................... - 18 - 4.1分压器选型、参数与结构设计，电缆以及匹配阻抗的选择 (18) 4.2考虑高压引线的影响 (21) 4.3测量仪器的选择 (21) 五、冲击电压发生器以及测量系统的总体结构.......................... - 22 - 六、设计小结............................................................................... - 22 - 电气与电子工程学院 《高电压》 课程设计 （400kv冲击电压发生器的设计） 姓名： 学号：U201311848 专业班号：电气1303班 评阅人： 指导教师：刘毅 日期：2016.08.15 目录 一、设计背景和意义 (3) 二、冲击电压发生器基本原理 (4) 1、雷电冲击电压波形 (4) 2、多级充电电压发生器 (4) 三、设计目标 (6) 四、设计步骤 (7) 1）确定冲击电压发生器级数n (7) 2）负荷电容C2选择 (7) 3）冲击电容C1选择 (8) 4）冲击电压发生器的效率 (8) 5）波头电阻R f、波尾电阻R t选择 (8) 6）充电电阻R、保护电阻r选择 (10) 7）充电时间 (10) 8）变压器选择 (11) 9）硅堆选择 (11) 10）球隙直径选择 (11) 五、设计总结与感想 (12) 六、附录 (13) 七、参考文献 (17) 一、设计背景和意义 电力系统中的高压电气设备在运行过程中可能会承受短时间的雷电冲击电压和操作过电压的作用。冲击电压实验就是用来检测各种高压电气设备在雷电压和操作过电压作用下的绝缘性能或保护性能。 雷电冲击电压实验采用全波冲击电压波形或者截波冲击电压波形，其持续时间较短，约数微秒至数十微秒。 其中雷电冲击电压波形由冲击电压发生器产生，而操作冲击电压波可以利用冲击电压发生器产生，也可以利用变压器产生。因此，很多高压实验室的冲击电压发生器既可以用来产生雷电冲击电压波，也可以用来产生操作冲击电压波。在此重点讨论雷电冲击电压发生器的设计。 随着超高压输电工程的发展，冲击电压发生器已成为各高压实验室的重要实验设备之一。其电压和容量不断提高。可以相信，在超高压输电的工程的发展过程中，必将对冲击电压实验技术提出更高的要求。 高电压技术课程设计 姓名：赖智鹏 学号：U200811806 班级：电气0809班 邮箱：592425891@https://www.360docs.net/doc/6b7372866.html, 冲击电压发生器的设计 一、引言 冲击电压发生器是一种产生脉冲波的高电压发生装置，在电力系统中主要用于研究电力设备遭受大气过电压和操作过电压时的绝缘性能。 本文是高电压技术课程的课程设计，参考相关文献完成了冲击电压发生器设计，了解了该装置基本原理、设计流程、注意事项等。 二、设计过程 1. 最大输出电压 300～800kV 2. 冲击电容 为保证冲击电压发生器有较大适用范围，考虑试验可能遇到的最大的试品电容（不考虑大电力变压器和整卷电缆试验的情况） （1）试品中互感器电容最大，约1000pF （2）冲击电压发生器的对地杂散电容和高压引线及球隙等的电容估计值取500pF （3）电容分压器（分压器采用电容式分压器）的电容估计值取600pF 由此得出，总的负荷电容约为 210005006002100C p F =++= 为保证发生器有足够高的效率，同时兼顾经济性，冲击电容取负荷电容10至20倍，则冲击电容为 12(1020)(2100031500)C ～C ～p F == 3. 电容器的选择 型号MY110—0.2脉冲电容器参数如下表 需满足两个要求： （1）电压发生器额定电压要求：300～800kV （2）冲击电容要求：21000～31500pF 采用MY110—0.2脉冲电容器，7级串联，此时冲击电压发生器串联放电时，峰值电压约为770kV 满足（300～800kV ），且冲击电容为200000/7=28571满足（21000～31500pF ） 4. 回路选择 采用高效回路，单边充电。 冲击电压发生器产品操作手册 尊敬的用户： 感谢您购买本公司GDCY-10冲击电压发生器。在您初次使用该产品前，请您详细地阅读本使用说明书，将可帮助您熟练地使用本仪器。 我们的宗旨是不断地改进和完善公司的产品，如果您有不清楚之处，请与公司售后服务部联络，我们会尽快给您答复。 注意事项 ●使用产品时，请按说明书规范操作。 ●仪器运输时应避免雨水浸蚀,严防碰撞和坠落。 ●请勿打开该仪器，仪器内部的部件都是使用者无法自行替换的； ●在存在爆炸危险的情况下，请勿开启或操作该仪器； ●该仪器应在干燥的室内使用。如发现凝结物，请先将发生器干燥后再使用； ●使用该仪器试验前，请确定接线准确。 ●仪器使用时，仪器内部和高压插座处带危险性电源电压或高压，直接接触 或通过潮湿物体间接接触会带来致命危险。 ●接入或移除任何测试导线时，请确保仪器已停止运行。 ●安装、拆除电源线前，必须先关闭电源开关。 ●为保证仪器运行安全，当仪器上的保险丝熔断后，应使用相同型号和规格 的保险丝替换。 本手册内容如有更改，恕不通告。没有武汉国电西高电气有限公司的书面 许可，本手册任何部分都不许以任何（电子的或机械的）形式、方法或以任何目的而进行传播。 目录 一、概述 (5) 二、技术参数 (5) 三、操作指南 (6) 四、维护保养 (12) 五、保修期 (12) 冲击电压发生器 一、概述 GDCY-10 是为了验证电气继电器的电气间隙、爬（漏）电距离和其他绝缘性能而设计的智能化控制检测仪器，符合GB/T 14598.3-2006、IEC 60255-5：2000标准要求。具有如下特点： ◆采用可编程控制技术，使控制系统实现超小型化及高可靠性能的智能 自动控制和测量； ◆关键器件采用优质进口器件，质量保证，输出稳定可靠； ◆操作界面采用7.0英寸超大液晶触摸屏，可灵活编程。界面具有画面 提示功能，可实现人机对话，操作方便，不易出错； ◆具有控制、保护、警示、提示各种功能，可有效保护人身和系统的安 全； ◆可由用户自由设定和保护试验参数，灵活方便，轻松实现一键完成试 验。 ◆可自动记忆当前试验的各种状态和设置，当试验中途暂停时，在未断 电的状态下，可继续之前的测试继续进行。 二、技术参数 电压极性：正、负、先正后负、先负后正 试验电压：200～10000V±10% 1000kV冲击电压发生器及测量系统的设计 摘要：本文介绍了1000kV冲击电压发生器及测量系统的基本工作原理，分析了设计过程中的主要问题，结合冲击电压发生器的主要技术指标，对设计过程进行了详细讨论，给出了电路原理图及实物结构图，并对主要元器件进行了选择，最后利用仿真软件ATP对输出波形进行了仿真，以验证选择参数的正确性，同时对某些电路参数对冲击电压波形的影响作出了分析。 关键词：冲击电压发生器；电路设计；结构图；ATP仿真 电力系统的高压电气设备在运行时不仅要经常承受正常的工作电压作用,而且还有可能遭受短时雷电过电压和内部过电压的侵袭,所以高压电气设备在安装前要进行必要的过电压的绝缘耐受试验,比如模拟雷电过电压和操作过电压作用。冲击高压实验是耐压实验的一种，进行冲击高压实验是为了研究电气设备在运行中遭受雷电过电压和操作过电压作用时的绝缘性能[1]。 冲击电压发生器是高压实验室的基本设备之一，它是一种产生脉冲波的高电压发生装置。由于绝缘耐受冲击电压的能力与施加电压的波形有关，而实际冲击电压波形具有分散性，因此必须对于冲击电压波形参数做统一规定，以保证多次试验的重复性和不同试验条件下的结果的可比较性。我国采用国际电工委员会（IEC）标准规定标准冲击电压波形。即规定冲击电压波形为双指数型，波头时间为1.2uS，波尾时间为50us，冲击电压峰值一般为几十千伏到几兆伏。 1设计要求 1.1设计指标 设计一台1000kV的冲击电压发生器及测量系统，可以对2000pF的试品电容做冲击试验。 1.2基本要求 冲击电压发生器应该满足以下几个要求： 1) 能产生1.2/50μs 的标准雷电波。 2) 能给2000pF 以内的试品作冲击电压试验。 3) 要求画出结构简图。 4) 要求设计出各种元器件的参数（如电容、电阻器参数和型号等，球隙间 距等）。 5) 给出仿真波形并进行分析。 2冲击电压发生器的设计原理 如图1所示，为标准冲击电压波形。在经过时间T1时，电压从零上升到最 大值，然后经过时间T2-T1，电压下降到最大值的一半。规定电压从零上升到最大值所用的时间T1称为波头时间（或称波前时间）；电压从零开始经过最大值又下降到最大值一半的时间T2称为波尾时间（或称半峰值时间）。 图1 标准冲击电压波形 由该图可知，非周期性的冲击电压波形由两个指数电压波形叠加合成， 如图2所示，则其表达式为： /1/2()()t t u t A e e ττ--=- （2-1） 该式中，1τ为波尾时间常数，2τ为波头时间常数，通常情况下有1τ>>2τ， A 为单指数波幅值。IEC 中规定标准冲击电压波形参数为： 冲击电压发生器说明 书 HYJD—1200KV型冲击电压发生器使用说明书 用户手册 上海冠春电气有限公司 目录 一、概述： 二、使用条件： 三、主要技术参数： 四、设备组成： 五、使用方法： 六、注意事项： 七、日常维护： 八、成套设备的主要部件： 九、随机文件及附件： HYJD—1200KV系列冲击电压发生器说明书一、概述: 用途及性能： 系列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。 1200KV、2400KV和4800KV系列冲击电压发生器可产生标准雷电全波、操作波和雷电截波三种冲击电压波形，1200KV系列冲击电压发生器可产生标准雷电波、操作波、雷电截波、振荡雷电波、振荡操作波、线路绝缘子陡波、合成绝缘子陡波和变压器感应操作波共八种冲击电压波形，技术指标符合国家标准和IEC标准的规定，已通过鉴定，主要技术性能处于国内领先地位，达到国际同类产品的先进水平。 特点： 1、成套装置配套完整，电压等级齐全。 2、冲击电压发生器回路电感小，并采取带阻滤波措施，在大电容负载下仍能产生标准冲击波，负载能力大。 3、电压利用系数高，雷电波和操作波分别不低于85%和80%。 4、调波方便，操作简单，同步性能好，动作可靠。 5、采用恒流充电自动控制技术，自动化程度高，抗干扰能力强。 6、成功开发冲击波形数字分析系统和冲击电压试验数据微机在线处理系统，大大提高了冲击电压试验技术水平和试验效率。 冲击电压发生器是产生冲击电压波的装置，用于检验电力设备耐受大气过电压和操作过电压的绝缘性能，冲击电压发生器能产生标准雷电冲击电压波形、雷电冲击电压截波，标准生操作冲击电压波形等及用户指定非标冲击电压波包括陡波。 本系列冲击电压发生器可对绝缘子串、长空气间隙、套管、互感器、变压器等试品进行冲击电压试验和其它科学研究。 HYJD系列冲击电压发生器主回路电路如下： HYJD-Ⅰ型 图中： T：充电变压器 HZCJ-DL冲击 电流发生器 使用手册 武汉市合众电气设备制造有限公司 欢迎使用武汉市合众电气设备制造有限公司产品尊敬的顾客 感谢您使用本公司的产品。在您初次使用设备前，请您详细地阅读本使用说明书，将可帮助您熟练地使用我公司设备。 我们的宗旨是不断地改进和完善公司的产品，因此您所使用的设备可能与使用说明书有少许的差别。如果有改动的话，我们 会用附页方式告知，敬请谅解！您有不清楚之处，请与公司售后 服务部联络，我们定会满足您的要求。 由于试验设备均有可能带电压，您在插拔测试线、电源插座时，会产生电火花，小心电击，避免触电危险，注意人身安全！ ?慎重保证 本公司生产的产品，在发货之日起三个月内，如产品出现缺陷，实行包换。三年内如产品出现缺陷，实行免费维修。三年以上如产品出现缺陷，实行有偿终身维修。如有合同约定的除外。 ?安全要求 请阅读下列安全注意事项，以免人身伤害，并防止本产品或与其相连接的任何其它产品受到损坏。为了避免可能发生的危险，本产品只可在规定的范围内使用。 只有合格的技术人员才可执行维修。 —防止火灾或人身伤害 使用适当的电源线。只可使用本产品专用、并且符合本产品规格的电源线。 正确地连接和断开。当设备连线处联机状态时，请勿随意连接或断开测试导线。 产品接地。本产品除通过电源线接地导线接地外，产品外壳的接地柱必须接地。为了防止电击，接地导体必须与地面相连。在与本产品做联机试验前，应确保本产品已正确接地。 注意所有终端的额定值。为了防止火灾或电击危险，请注意本产品的所有 欢迎使用武汉市合众电气设备制造有限公司产品 额定值和标记。在对本产品进行连接之前，请阅读本产品使用说明书，以便进一步了解有关额定值的信息。 请勿在无产品盖板时操作。如盖板或面板已卸下，请勿操作本产品。 使用适当的保险丝。只可使用符合本产品规定类型和额定值的保险丝。 避免接触裸露电路和带电金属。产品有电时，请勿触摸裸露的接点和部位。 在有可疑的故障时，请勿操作。如怀疑本产品有损坏，请本公司维修人员进行检查，切勿继续操作。 请勿在潮湿环境下操作。 请勿在易爆环境中操作。 保持产品表面清洁和干燥。 －安全术语 警告：警告字句指出可能造成人身伤亡的状况或做法。冲击电压发生器学习资料
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冲击电压发生器的基本工作原理
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