冲击电压发生器实验报告

雷电冲击电压实验一、实验目的：电气设备在电力系统运行中除承受正常运行的工频电压外，还可能受到暂时过电压及雷电过电压的袭击。

本实验通过实验装置及控制平台模拟产生相应的雷电冲击波，观察长气隙击穿放电现象以及通过控制台观察冲击波的波形。

二、实验项目：通过雷击冲击电压发生器产生高压冲击波击穿长气隙放电三、实验说明：1）冲击电压发生器就是一种产生脉冲波的高电压发生装置。

它被用于研究电力设备遭受大气过电压（雷电）时的绝缘性能。

冲击电压的破坏作用不仅决定于波形、幅值、还与波形陡度有关。

目前国内冲击电压发生器能产生8种冲击波形。

下面简单介绍一下：GB311《高压输变电设备的绝缘配合-高电压试验技术》规定了三种标准冲击波形（1） 1.2/50微妙标准雷电冲击全波（2） 1.2/2~5微妙标准雷电截波过零系数 0.25-0.35（3）250/2500微妙的标准操作冲击波Tf为20~250us 90%持续时间≥200us过零时间≥500usIEC517 规定GIS组合电器现场冲击试验的二种标准冲击波形（4）Tf＜15微妙的振荡雷电冲击波（5） Tcr＞100微妙的振荡操作冲击波2）截波标准规定：（1）波前时间Tf为1.2uS，允许误差±30%；（2）截波时间Td为2~5 uS（3）试验电压Um，允许偏差±3%，是指规定值和实测值之差，不是指测量误差。

（4）当实际波形波前部分有振荡（过冲）规定振荡幅值不应超过0.05Um，反冲波幅值ur/ Um过零系数规定为 0.25-0.35波形图画法：以D点与反波峰值的幅值的30%和90%的两点的联线与反波峰值的交点为N，与D点横向平行的交点为M，从M点所作的横轴垂线与O1之间的距离为截波时间Td。

T1=1.67T3）雷电波的基本形成：四．仪器设备：冲击电压发生器实物图如下六．实验冲击电压波形图冲击电压波形图七、实验结果当冲击电压升高到一定幅值时，某一瞬间一个大概接近2米长气隙被击穿放电，出现耀眼的电弧并伴随一声巨响（吓我一跳），由于瞬时放电，即使用普通手机全过程摄像也不一定能拍到那一美妙的一刻。

冲击电压发生器放电回路的分析
一、基本回路的分析
C1电压——名义电压
C1＞C2
Rt放电电阻Rf 波前电阻Rd阻尼
放电时等效回路放电时运算电路
C1初始充电电压U1 拉普拉斯转换运算电路
阻容值及C1上充电电压U1已知求试品C2上电压（t）
反变换后
另Du2/Dr=0,求U2达峰值时的时间tm
②
③
④波形系数
⑤
冲击波形的双指数波表示,波形确定(如 1.2ms/50ms 250ms/500ms相应的S1 S2 S3 tm 即确定了——特性参数。

试验所需U2m确定,即可算出充电电压U1.标称能量
二、放电回路的近似计算
近似法求回路参数
则
,需电波即U2由两个指数重量叠加构成.
波前时间打算,半峰值时间打算
近似认为
两个指数重量叠加构成U2
波前时间
半峰值时间
发生电电压效率
三、考虑回路电感的近似计算
电感较大时,可能造成冲击波波前部分的杂散振荡,畸变波形,波形“过冲”。

电感和负荷电容大时。

调不出波前，调不好粗会于校准一雷R为阻尼电阻Rd波前电阻Rf之和。

为获得非振荡冲击波应
波前时间有回路电感会使波前时间缩短。

实验一雷电冲击实验一、实验目的：1．熟悉冲击电压发生器的结构与操作方法。

2．学习冲击电压的测量方法。

3．学习冲击电压波形的调节方法。

4．冲击电压发生器使用效率的测量。

二、实验内容：1．按照接线图进行接线，并检查接线是否正确。

2．分别改变r f、r t、c1级数，c x试品电容，观察冲击电压波形的变化。

3．确定50%放电电压。

使冲击电压发生器的充电电压位常数，改变测量球隙的间距S，用多级法确定50%放电电压。

（或者用简单法即：冲击十次中由4~6次放电即可称为50%放电电压，也可以用升降法测量50%放电电压）。

4．测量冲击电压发生器的使用效率。

三、实验用设备仪器及材料：1．T：实验变压器；2．主电容；3．高压硅堆；4．r f：波头电阻；5．r t：波尾电阻；6．g1~g6：放电球隙；7．r：保护电阻；8．R：充电电阻；9．G：测量球隙；10．C X：被试品；11．C1、C2、C3：分压器电容；12．CRO：示波器。

四、实验原理图：五、实验方法及步骤：1．实验方法：a)根据产品的电压等级，确定实验电压；b)分别改变r f、r t、c1（级数），观察雷电冲击电压全波波形的变化，即可调出标准雷电冲击电压全波（1.2±30%/50±20%）；c) 分别测量出雷电冲击电压发生器的充电电压（U i ）和雷电冲击电压发生器的放电电压（U 0），即可算出雷电冲击电压发生器的使用效率η。

2．实验步骤：a) 按实验原理图进行接线，并由指导教师检查接线是否正确； b) 确定实验区域无人，方可关闭实验区大门；c) 接通冲击电压发生器实验控制台电源，同时将调压器调到初始位，准备工作结束；d) 启动冲击电压发生器的高压合闸开关；e) 开始升压到实验电压使发生器的各主电容上充电，启动放电球隙开关使各主电容上的充电电压串联叠加，从而产生雷电冲击电压，同时记录这个波形； f) 分别改变r f 、r t 、c 1（级数），重复以上实验，观察雷电冲击电压全波波形的变化，即可调出标准雷电冲击电压全波；g)用电压表测量出雷电冲击电压发生器的充电电压，用多级法确定50%雷电冲击电压发生器的放电电压，即可算出雷电冲击电压发生器的使用效率η。

避雷冲击电压试验冲击电压试验的目的与波形为了试验避雷器在大气过电压作用下的保护特性并优化产品这一特性，在工厂里就要做避雷器的冲击放电试验。

因为大气过电压的持续时间很短，都是以微秒计的，所以我们把试验站或实验室里产生的模仿大气过电过电压叫做冲击电流。

产生这种电压的装置叫“冲击电压发生器”。

用这种电压测试避雷器就是做避雷器的冲击放点试验。

通过试验，求出避雷器在不同时间的放电电压值。

这些放电电压值和时间的关系，即是伏秒特性，都应符合防雷技术条件的规定。

冲击电压发生器还可以做各种用电器和电器元件的傅淼特性试验。

大型的冲击电压发生器还可以模仿大气雷击放电，它和冲击电流发生器一样在实际生产和科学研究中是很有用的。

它往往是更具需要而单件设计生产的，所以我们对它的主要部件详加介绍。

由于目前冲击试验方法还比较复杂，故在技术条件中规定这类试验只在产品的形式试验和抽查试验同时进行。

所谓波形就是指避雷器两端冲击电压值随时间的变化曲线。

国家标准规定了我国采用标准冲击试验电压波形，称为全波或1.2/50μs 冲击波。

根据国外对雷电参数的实测，雷电压波前小于1~1.5μs的，出现机会少，一般均大于这个数值，冲偏严考虑，一般规定1~1.5μs。

雷电压的波长50μs则代表实际测中出现机会较多的波长。

由于规定了一定的波前、波长的时间就使就使得各地的试验波形比较一致。

我国生产的各种高压电气设备绝缘的冲击强度就是用这种波形来试验的。

避雷器本来应该用标准波来做冲击试验，但由于一些具体条件限制，目前我国阀型防雷器技术条件里规定可以用斜角波来代替做冲击试验。

工厂里用这种波形做冲击试验的原因是调整波形容易，测定不同时间的放电电压值比较准确，并且与编制波形之间的相差在技术允许范围内。

高电压实验（二）———冲击电压实验学院 : 电气信息学院专业 : 电气工程及其自动化班级 :学号 :姓名 :老师：实验五冲击电压试验一．实验目的：了解冲击电压发生器的功能要求及技术要求.了解其工作原理、系统组成、具体结构、以及相关操作.明确冲击电压试验的有关注意事项.掌握完整的操作流程和操作技能.初步具备开展相关试验任务的能力。

二．预习要点：冲击电压在系统中的存在形式和表现.冲击电压的特点；标准雷电冲击电压波；冲击电压截波；冲击电压陡波；冲击电压操作波；有关概念、波形及其参数。

冲击电压发生器；冲击电压的测量；冲击电压试验方法；GB311《高电压试验技术》等。

三．实验项目：1.现场认识和了解冲击电压试验系统现场认识和了解冲击电压试验的系统和结构,了解其工作原理.明确操作要点和注意事项.掌握操作方法和步骤.学会正确操作试验系统。

2.雷电冲击标准电压波实现对冲击电压实验系统进行重构.满足产生雷电冲击标准电压波要求.对冲击电压实验系统进行调试.实现冲击电压截波的产生和测量。

3.冲击电压截波实现对冲击电压实验系统进行重构.满足产生冲击电压截波要求.对冲击电压实验系统进行调试.实现冲击电压截波的产生和测量。

4.冲击电压陡波实现对冲击电压实验系统进行重构.满足产生电压陡波要求.对冲击电压实验系统进行调试.实现冲击电压陡波的产生和测量。

5.冲击电压操作波实现对冲击电压实验系统进行重构.满足产生冲击电压操作波要求.对冲击电压实验系统进行调试.实现冲击电压操作波的产生和测量。

四．冲击高压试验设备元件清单1．T：实验变压器；2．主电容；3．高压硅堆；4．r f：波头电阻；5．r t：波尾电阻； 6．g1~g6：放电球隙； 7．r：保护电阻；8．R：充电电阻； 9．G：测量球隙； 10．C X：被试品；11．C1、C2、C3：分压器电容；12．CRO：示波器。

五、实验原理1.冲击电压在系统中的存在形式和表现因雷电影响会在电力系统中产生大气过电压.有2种基本形式.即直击雷过电压和感应雷过电压.它们都表现为一段作用很短的过电压脉冲。

冲击电压测试方法与实践冲击电压测试方法与实践电压是我们日常生活中最为常见的一个概念，而冲击电压则是指电压的瞬时突变，它可以对电子设备产生严重影响甚至导致设备损坏。

因此，为了确保电子设备的可靠性和稳定性，我们需要进行冲击电压测试。

冲击电压测试是一种常见的电子设备测试方法，它通过给设备施加瞬时高电压脉冲，来测试设备的耐压能力。

这种测试方法可以帮助我们评估设备在遭受突发电压冲击时的表现，并为改进设计提供指导。

在进行冲击电压测试之前，我们需要准备相关的设备和工具。

首先，我们需要一台高电压发生器，它可以产生高电压脉冲波形。

其次，我们需要一台示波器，用于观测设备在测试过程中的电压响应。

此外，还需要一些连接线和探头，用于连接设备和示波器。

在进行测试时，首先我们需要将设备与高电压发生器连接起来。

然后，我们需要设置高电压发生器的输出电压和脉冲宽度等参数。

接下来，我们可以开始施加冲击电压了。

通过调整发生器的输出参数，我们可以模拟不同的冲击电压条件，以评估设备的耐压能力。

同时，我们可以使用示波器来观测设备的电压响应，以判断设备是否受到了冲击电压的干扰。

在实践中，冲击电压测试通常需要进行多次，以获得更准确的数据。

我们可以在不同的电压水平下进行测试，以评估设备的耐压能力。

此外，还可以进行不同频率的测试，以模拟不同的工作环境。

通过这些测试，我们可以更全面地评估设备的可靠性，并为改进设计提供参考。

在进行冲击电压测试时，我们需要注意安全问题。

高电压脉冲具有较大的能量，可能对人体造成伤害。

因此，在测试过程中，我们需要采取相应的安全措施，确保测试的安全进行。

总之，冲击电压测试是一种重要的电子设备测试方法，它可以帮助我们评估设备的耐压能力，提高设备的可靠性和稳定性。

通过合理地进行冲击电压测试，我们可以及时发现设备存在的问题，并及时采取措施加以改进。

因此，掌握冲击电压测试方法与实践对于电子设备的设计和生产具有重要意义。

冲击电压实验报告冲击电压实验报告引言电力是现代社会不可或缺的能源之一，而电压则是电力传输和使用中的重要参数。

为了确保电力系统的正常运行和设备的安全使用，对电压进行精确的测量和分析是必不可少的。

本文将介绍一次冲击电压实验的目的、原理、实验装置和实验结果，并对实验结果进行分析和讨论。

实验目的本次实验的目的是通过电压冲击实验，了解电压的冲击特性，并掌握电压冲击实验的基本方法。

实验原理电压冲击是指电压在一段时间内突然升高或降低的现象。

在电力系统中，电压冲击可能由于雷击、开关操作等原因引起。

电压冲击对电力设备和电子设备可能造成损坏或故障，因此需要对其进行研究和分析。

实验装置本次实验使用的实验装置包括电源、电压传感器、示波器和负载电阻。

电源提供实验所需的电压信号，电压传感器用于测量电压信号的大小，示波器用于显示电压信号的波形，负载电阻用于模拟实际负载情况。

实验过程1. 将电源连接到电压传感器和示波器上，确保电路连接正确。

2. 调节电源输出电压到指定值，并记录下来作为实验起始电压。

3. 通过电源控制器产生冲击电压，记录下冲击电压的大小和持续时间。

4. 将示波器连接到负载电阻上，观察电压信号的波形，并记录下来。

5. 将实验数据整理并分析。

实验结果实验结果显示，在冲击电压作用下，电压信号瞬间升高或降低，并在一段时间内保持较高或较低的数值。

电压信号的波形呈现出明显的峰值和持续时间。

不同的冲击电压对设备的影响也不同，较大的冲击电压可能导致设备损坏或故障。

实验分析通过对实验结果的分析，我们可以得出以下结论：1. 冲击电压对电力设备和电子设备具有潜在的危害，需要采取相应的保护措施。

2. 冲击电压的大小和持续时间对设备的影响有重要影响，需要对电压进行合理控制和保护。

3. 电压传感器和示波器等测量设备的准确性和灵敏度对实验结果的可靠性有重要影响，需要选择合适的设备进行实验。

结论本次冲击电压实验通过测量和分析电压的冲击特性，深入了解了电压冲击对设备的影响，为电力系统的安全运行和设备的安全使用提供了参考。

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：U*********专业班号：电气1303班评阅人：****：**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。

二、冲击电压发生器基本原理1、雷电冲击电压波形多级冲击电压发生器的作用原理可以简单地概括为多级电容器并联充电，然后自动串联放电，形成幅值很高的冲击电压波。

雷电冲击电压波形分为全波和截波两种。

全波是具有一定极性的非周期性脉冲电压波，这种非周期性的冲击电压波可以用双指数函数表示：u(t)=A(e−tT1−e−tT2)式中：T1——波尾时间常数，T2——波头时间常数，通常T1≫T2。

课外综合设计性实验
实验七 MARX发生器综合设计
实验目的
学习冲击高电压的用途、产生方法、测量技术、冲击电压发生器的设计原理。

1．了解冲击高电压在高电压试验领域的应用；
2．掌握MARX发生器的基本原理；
3．学会冲击电压发生器放电回路的分析计算方法；
4．设计出给定指标的MARX发生器；
5．根据设计进行MARX发生器的MATLAB仿真；
6．根据设计要求选定元器件；
7．自己组装一套2-3级的MARX发生器并完成调试；
8．完成冲击高电压的测量。

实验原理
MARX冲击电压发生器产生高压脉冲电压。

实验设备与元器件：高压电源、示波器、电容器、IGBT、驱动模块、电阻等
实验步骤
1．按实验要求课外完成MARX发生器综合设计，提交设计报告；
2．指导教师组审查设计报告；
3．进行实验准备工作；
4．进行MARX发生器的组装、调试、测量；
5．提交实验报告。

实验报告要求
按上述实验要求提交综合实验报告。

说明
1．本实验为选做试验；
2．3-4名同学为1组；
3．高压电源和控制电路由高电压实验室提供。

参考资料
1 梁曦东等高电压工程清华大学出版社 2003年版
2 张仁豫等高电压试验技术清华大学出版社 2003年版。

冲击电压试验由于冲击高电压试验对试验设备和测试仪器的要求高、投资大，测试技术也比较复杂，所以在绝缘预防性试验中通常不列入冲击耐压试验。

但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，在许多高压试验室中都装设了冲击电压发生器，用来产生试验用的雷电冲击电压波和操作冲击电压被。

许多高压电气设备在出厂试验、型式试验时或大修后都必须进行冲击高压试验。

冲击电压发生器是高压实验室的基本设备之一，冲击试验电压要比设备绝缘正常运行时承受的电压高出很多。

随着输电电压等级的不断提高，冲击电压发生器的最高电压也相应提高才能满足试验要求。

一、冲击电压波形的定义绝缘耐受冲击电压的能力与施加的电压波形有关，而实际的冲击电压波形具有分散性，即每次的波形参数会有不同，为了保证多次冲击试验的重复性和不同试验条件下试验结果的可比较性，必须规定统一的冲击电压波形参数。

我国对标准冲击电压波形的规定和国际电工委员会（IEC ）标准相同。

如图1－26所示。

在经过时间T 1时，电压从零上升到最大值，然后经过时间T 2-T 1，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T 1称为波头时间（或波前时间），电压从零开始经过最大值又下降到最大值一半的时间T 2成为半峰值时间（或波长时间、波尾时间）。

Ut图1--26 标准冲击电压波形 图1--27非周期性的冲击电压波形非周期性的冲击电压波形由两个指数电压波形叠加组成，如图1－27所示，即)()(21ττtteeA t u ---= （1--25）式中：1τ－波尾时间常数。

2τ－波头时间常数，通常1τ远大于2τ。

A －单指数波幅值。

对于实际的冲击电压波形，其起始部分通常比较模糊，在最大值附近的波形比较平坦，很难确定起始零点和到达最大值的时间。

所以实际中通常采用视在波头时间和视在半峰值时间来定义冲击电压波形。

按照国际电工委员会（IEC ）标准，实际冲击电压波形参数的定义如图1－28所示。

电气学科大类《高电压》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。

绝缘液体雷电冲击击穿电压测定一、试验目的电力系统中的高压电气设备除承受长期工作电压（交流或直流）作用外，还受到大气感应造成的过电压的作用,为保证绝缘液体的绝缘质量，需对绝缘液体进行雷电冲击电压试验。

变压器由多种材料组合而成，结构形状也极为复杂。

绝缘结构任一局部范围内的破坏都会使整个设备丧失绝缘性能。

因此，一般只能用可以耐受多高的试验电压（单位为KV）来表示设备的整体绝缘能力。

绝缘耐压试验电压可表明设备耐受的电压水平，但并不等同于该设备所实际具有的绝缘强度。

二、试验原理雷电击中架空线路导线或户外变电站将产生雷电过电压，其波形变化范围很大，人工模拟这种暂态电压，以研究和考验绝缘液体的绝缘强度。

三、试验仪器试验容器欧姆表测微计或螺旋计或厚度规金相显微镜脉冲发生器电阻分压器峰值电压表四、试验步骤1.试验容器的准备：试验容器是一个带有垂直间隙的容器，其内可容纳液体的体积约为300mL，限定只有两极和支撑的部分可以是金属材料，容器所用的绝缘材料必须具有高介电强度、在80o C下具有良好的热稳定性、能与被测绝缘液体相容，并耐溶剂、耐常用于被测液体的清洁剂；试验容器应易拆卸易清洗彻底，其尺寸应保证闪络电压至少为250kV。

2.试验容器的清洗：试验容器的所有零件包括球电极和唱针都应用试剂级的庚烷脱脂，用洗涤剂洗涤，用热自来水彻底冲洗，然后用蒸馏水冲洗，用无油脱水的压缩空气干燥各零件。

3.液体取样：用待测液体彻底地清洗试样容器和电极，并慢慢地将试样注入试验容器，切勿产生气泡，在试验前让液体静置至少5min。

试验时试样的温度应与实验室温度相同，通常在15o C到30o C之间。

4.电极间隙的调整：轻轻使两电极接触，用欧姆表检测是否接触良好。

然后用一个测微计或螺旋计或厚度规使其中一个电极移开达期望的间隙值，其允许偏差为±0.1mm。

5.脉冲电压的校准：用一个精确标定的电阻分压器和一个峰值电压表，根据GB/T 311.6-2005用球隙法校正测量系统，脉冲电压的峰值电压测量误差应已知且不超过3%。

冲击耐压试验一. 实验目的1. 熟悉冲击电压发生器的工作原理与结构。

2. 掌握冲击电压发生器的使用方法。

3. 掌握冲击电压的测量方法。

4. 学习冲击电压波形的调试方法。

5. 学习冲击电压发生器效率的测量与计算。

二. 实验内容1. 计算所用冲击电压发生器的负载能力。

2. 改变冲击电压发生器的级数、试品电容，观察冲击电压波形的变化。

3. 测量并计算冲击电压发生器的使用效率。

4. 用升降法确定被试品羊角间隙的50%放电电压。

5. 用多级法确定被试品羊角间隙的50%放电电压。

（或者用简单法即：针对某试品在某确定电压下冲击十次中有4~6 次放电即可称为该电压是该试品的50%放电电压）。

三. 实验说明1. 冲击耐压试验的意义冲击电压发生器是产生脉冲波的高电压发生装置。

冲击电压试验是电力设备高压试验的基本项目之一。

冲击电压试验即可用于研究电力设备遭受大气过电压（雷击）时的绝缘性能，又可用于研究电力设备遭受操作过电压时的绝缘性能。

同时，在进行电磁兼容研究及放电机理研究等许多方面也都需要进行冲击电压试验。

2. 冲击耐压试验的特点一般冲击电压发生器要满足两个要求：首先要能输出几十万伏到几百万伏的电压，同时该电压要有一定的波形。

为了产生幅值很高的脉冲电压，目前仍采用1923 年发明的Marx 多级回路，如图3-3-1所示。

该回路中3 级电容器以并联的方式经过高阻RL被直流电压源充电到U，然后经过3 级球间隙f 的同步放电被串联起来，从而在试品上获得将近3 U的脉冲电压。

虽然在实际使用中的Marx 回路有多种不同的回路接线，但基本原理相同。

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。

它的波前时间（约从零上升到峰值所需时间）为0.5~10μ s,半峰值时间（约从零上升到峰值后又降到峰值一半时所需时间）为20~90μ s，累积频率为50%的波前和半峰值时间约为1.0~1.5μ s 和40~50μ s。

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，而且它的形状和持续时间，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妙波前和几千微秒波长的长脉冲来代表它。

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=102.577k Ω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=3.6k Ω3、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：仿真输出波形如下图：从中可以读出波头时间为231μs，半波时间为2366μs，均满足要求。

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。

冲击电流发生器测试报告
从2个方面来进行测试。

1、从源端测试短路电流波形，观察电流波形稳定性和一致性。

2、在带载情况下，测试冲击发生时产生的冲击电流一致性情况。

1、源端测试
现场测试图片为：
按要求短路电流的偏差需在设置值的±10%内。

设置为2KA时，实际值应该要在1.8到2.2KA间，设置为8KA时，实际值应该要在7.2到8.8KA间。

从以上数据来看，所有数据
偏差均在此范围之内。

而且一致性也较好。

2、带负载测试
现场测试图片为：
从上述测试数据来看，在带载情况下，设置大电流或者小电流，设置不同耦合方式，实际生成的冲击电流波形一致性均比较好，说明系统稳定性比较高。

综上所述：此冲击电流发生器满足技术要求。

（一）非周期性双指数冲击长波
• 国标要求旳原则波形为250/2500 。应注 意一下两个问题： （1） 为大大拉长波前， 又使发生器旳利用系数降低不是诸多，需 采用高效率回路。 （2） 计算操作波回路 参数时，不能用前面简介旳雷电波时旳近 似计算法来计算操作波回路参数；要考虑 充电电阻R对波形和发生器效率旳影响。
t2 t1 2 ln 7
冲击电压视在波前时间
T1
t2 t1 0.6
2 ln 7
0.6
3( R11
R12 )C2
（5-16）
C2上旳电压u2可 近似用下式表达
t
u2 (t) U 2m e 1
式中波尾时间常数
1 R2 (C1 C2 )
视在半峰时间
T2 1 ln 2 0.7R2 (C1 C2 )
利用所要求旳试验电压波形（例如1.2/50 s）求
出各个回路参数值： ➢ 一般取 C1 (5 ~ 10)C2 ➢ R11 旳阻值应尽量取小某些，高效率回路旳情况 下， R11 0
➢ 计算只能作为参照，真正旳波形还得依托实测， 并以其成果为根据进一步调整回路参数，直到获 得 所需旳试验电压波形为止。
（一）基本回路
原则雷电冲击全波采用旳是非周期性双指数波。
t
t
u(t) A(e 1 e 2 )
1 ——波尾时间常数 2 ——波前时间常数
（5-5）
t
t
u(t) A(e 1 e 2 )
波尾，
t
u(t) A(1 e 2 )
波前，
t
u(t) Ae 1
实际冲击电压发生器采用图5-19旳回路。
（三）冲击电压发生器旳近似计算
波前 式中波前时间常数