高电压技术课程设计--冲击电压发生器的设计

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1、 -Page 1 - 高电压技术课程设计高电压技术课程设计 冲击电压发生器的设计 班 级： 姓 名： 学 号： 指导老师： -Page 2 - 一、课程设计要求：一、课程设计要求： 画出冲击电压发生器的总体结构布置图 (含接地系统设计)，各主 要部件或器件的型号、参数，绝缘距离与净空 (空间布置)，各参数之 间的匹配关系，波形测量系统等。 对冲击电压发生器设计的要求为： （1） 容性试品 （2） 高效回路 （3） 最大输出电压：800kV （4） 级数：3 级以上 （5） 输出波形 1.2/50 波形 设计方案除分压器本体电气参数外，还需包含： （1） 分压器的电阻（含线径和材料） （2） 球

2、隙大小和距离 （3） 测量装置（充电、放电） （4） 测量装置抗干扰措施 （5） 充电电源（各器件参数） （6） 本体、分压器、电源、测量系统 （7） 绝缘材料、绝缘距离选取 （8） 触发器 -Page 3 - 二、冲击电压发生器的功用及原理二、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

3、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。它的原理图如图2。 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

4、 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 C1C4 串联起来了，最后球隙 g0 也放电， 此时输出电压为 C1C4 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” 。 -Page 4 - 三、设计内容三、设计内容 （1） 高效回路高效回路 选用高效率回路和倍压充电，回路如下图所示 图 1 发生器的充电回路 图 2 发生器的放电回路 （2） 电容器的选择电容器的选择 如不考虑大电力变压器试验和整

5、卷电缆试验，就数互感器的电容 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 -Page 5 - 负荷电容为 2 (1000500600)2100CpFpF 如按冲击电容为负荷电容的 10 倍来估计，约需冲击电容为 12 1021000CCpF 从国产脉冲电容器的产品规格中找到 MY100-0.5 高压脉冲电容器 比较合适，电容器规格如下表： 用此电容器 8 级串联，标称电压可达到 800kV，基本上满足需要。 冲击电容：C1=0.5/8=0.0625F 此值10C2 ,可使（电压）效率不致很 低

6、。 （3） 电阻（含线径和材料）电阻（含线径和材料） 大小计算大小计算 a) 波前电阻和波尾电阻 试品电容约 1000pF，负荷总电容为 2100pF， 波前等效回路 图 3. 波前等效回路 型号 工作电压 电容 外型尺寸 重量 外壳 MY100-0.5 100kV 0.5 F 6403001450 335kg 铁壳 -Page 6 - 所以波前时间 1212 1 . 23 . 2 4/ () ff TsRC CCC FFFR f )0021.00625.0/(0021.00625.024.3 求出3.182 f R，每级788.228/3.1828/ ff Rr。 半峰值等效回路 图 4. 半峰值等效回路 故半峰值时间 FRCCRsT ttt )0021.00625.0(7.0)(7.050 21 求出7.1105 t R，每级21.1388/ tt Rr。 b) 充电电阻和保护电阻的选择