电压试验技术： 雷电冲击电压试验装置

　　1  高电压试验标准对雷电冲击电压试验装置的要求

　　雷电冲击电压试验装置是高电压试验室三大设备(雷电冲击电压试验装置、工频试验装置和直流试验装置)之一，它必须满足标准GB/T16927.1--2011的要求；<高电压试验技术>规定波形及参数如图1-2。

　　图1  标准规定波形

　　图2  标准规定波形参数

　　陡波试验必须满足 DLT557-2005<高压线路绝缘子陡波冲击耐受试验>标准的要求，如图3，其评定方法为：

　　1)   100～400ns时间范围的电压-时间特性试验（V－t特性）；

　　2)   视在陡度S≥2.5kV/ns。

　　图3  标准规定波形

　　2   雷电冲击电压试验装置简介

　　雷电冲击电压试验装置由雷电冲击电压发生器装置本体、截波装置和测量系统三大部分组成，如图4-5。

　　符号：F—冲击分压器    S—试品     D—陡化装置     J—截波  B—冲击本体

　　图4   雷电冲击电压试验装置现场

　　符号：FB—峰值表  FK—冲击控制  ST—数字测量系统   SB—示波器  K—控制台

　　图5   雷电冲击电压试验控制室

　　雷电冲击电压发生器(Marx回路)原理

　　冲击电压发生器通常都采用Marx回路，如图6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n V。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,因冲击电压发生器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6   雷电冲击电压发生器(Marx回路)原理图。

　　3   雷电冲击电压试验装置产生的波形

　　3.1)  产生雷电冲击全波电压过程及结果

　　雷电冲击电压试验装置产生雷电冲击全波电压过程(如图6)：高压直流(V=)经Marx回路产生雷电冲击全波(QB)；加到试品(S)，用冲击测量系统(F)测量波形如图7；其波形参数为：T1=1.12 μs ，T2=57.6μs 。

　　图6  产生雷电冲击全波电压过程

　　图7雷电冲击全波电压波形

　　3.2)  产生雷电冲击截波电压过程及结果

　　雷电冲击电压试验装置产生雷电冲击截波电压过程(如图8)：高压直流(V=)经Marx回路产生雷电冲击全波(QB)；加到试品(S)和截波装置(J)上，截波球隙定時击穿而产生截波，用冲击测量系统(F)测量波形如图9；其波形参数为：截断時间2.9μs。

　　图 8  产生雷电冲击截波电压过程

　　图9   雷电冲击截波电压波形

　　3.3)  产生陡波电压过程及结果

　　雷电冲击电压试验装置产生陡波电压过程(如图10)：高压直流(V=)经Marx回路产生雷电冲击全波(QB)；加到陡波装置(D)，陡化后的陡波，再加到试品(S)，用冲击测量系统(F)测量的波形如图11-12；其波形参数为：T1= 0.03 μs     S=  350  kV/ns。

　　图 10  产生雷电冲击陡波电压过程

　　图11  雷电冲击陡波波形

　　图12  雷电冲击陡波波形

　　4  结论

　　本雷电冲击电压试验装置能产生雷电冲击全波、截波和陡波；其波形及参数符合标准GB/T16927.1--2011的要求；在高电压试验室，能对高压电气产品进行相应的检测试验。

　　作者：王彦金

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