冲击电流发生器的设计

L
≈ 1.48
m = LC ≈ 8.12
⇒ L = m / l ≈ 5.48(µH),
3. 查曲线得im’=0.62
C = ml ≈ 12(µF)
' U 0 = I m im ⋅ l = 54.5kV
二、已知回路参数（ L, C, U0 , R），求回路参数（ Tt/Tf, Im ） R C 由曲线查得Tf ’, Tt’ 1.计算α = 2 L
R1=Z，形成方波
I = U ( Z + R) = U ( L C + R)
二、电感的影响
第八章 冲击电流的测量
8-1概述
一、测量要求
测量内容：幅值、波形 要求：幅值测量的不确定度3%以内方法
分流器+示波器 罗戈夫斯基线圈+示波器
8-2 分流器
一、分流器的性能
第七章 冲击电流发生器
7-1 概述
用途 波形定义 指数波 表示：±（Tf/Tt )µs
100 90 im 50 10 0
Tf
Tt
t
IEC标准：（8/20)µs （1/20)µs （4/10)µs （10/350)µs （10/1000)µs
100 90
波形振荡
50
im
反极性振荡幅值<20%
10 0
T r C r C r C r C r C O
r=1~2Ω
T
D
r
r
r
电容器分组
O C C C C C C C C C
7-4 电流幅值和波形的调节
图解法求回路参数或波形参数 一、已知波形参数（Tt/Tf, R, Im），求回路参数（L, C, U0） 1. 求Tt/Tf 由曲线查得α，Tf ’, Tt’

3、非振荡波 1(R 2 L )
C
电流波形： i(t)
u
2 1
C e (t / LC ) sinh( L
2 1
t) LC
峰值时间： tm
LC
2 1
arctan h(
)
2 1
电流峰值： Im U
C e( / 2 1) arctan h( 2 1 / )
L
2 冲击电流发生器的基本原理
2 高压实验室的净空距离
净空距离是指高电压试验设备，测量装置和被试物相互之间及它们 对墙、天花板地和周围带电或不带电物体之间应有间隔距离。 净空距离的要求决定于以下三方面的原因：
安全距离:即设备或试品不应对周围物体放电（应留有裕度）； 测量准确度：即周围物体与测量装置间的距离大到足以略去它们对
坏作用和承受能力。 指数波（模拟雷电流）
标准冲击电流波形
方波（模拟操作冲击电流）
1 概述
标准冲击电流（指数）波形
Tf/Tt（波前/半峰时间） ① ±1/20μs ② ±4/10μs ③ ±8/20μs ④ ±30/80μs 波形要求： ①峰值、 Tf、Tt容许偏差＜10% ②冲击波峰值附近的过冲和振荡不应超过峰值的5%；反极性振荡＜20%
3.1 冲击电流发生器结构的基本考虑因素
回路电感组成及减小电感量措施： 电容器残余电感（选择小电感电容；多级并联） 连线电感 （连线短，减小互感） 球隙电感（缩小尺寸和火花长度） 试品电感 分流器电感
3.2 冲击电流发生器回路
(a)并联放电
(b)串联放电
3.3 冲击电流发生器主回路结构
(a)圆环式
(b)方框式
(c)母线式
环形排列（圆环式、方框式）：电容电流同时到达试品，电流大；但 不利于试品放置。

高电压技术课程设计——冲击电压发生器的设计电气与电子工程学院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试品额定电压/ kV 35 110 220 330 500冲击电压发生器标称电压/ MV0.4～0.6 0.8～1.5 1.8～2.7 2.4～3.6 2.7～4.2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660kV2．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，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。

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=925.3kV2.2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=12000pF2.3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用此电容器5级串联，标称电压可达到1100 kV ，基本上满足前述需要。

每级由两个电容器串联，使冲击电容C 1=0.1/5=0.02μF此值＞10C 2 可使（电压）效率不致很低。

2.4冲击电压发生器主要参数：标称电压 1=22051100U k ⨯=冲击电容 10.02C F μ=标称能量 2211/20.02(1100)/212.1n W C U F kV kJ μ==⨯=2.4波前电阻和放电电阻的计算当试品电容为100pF ，负荷总电容1200pF 时，波前时间12122.0 3.24/()3.240.020.0012/(0.0212)f f f T s R C C C C R F F F μμμμ==⨯+=⨯⨯求得545.26f R =Ω，每级电阻/5109.1f f r R ==Ω 考虑回路电感影响时，12122.33/()f f T R C C C C =⨯+求得758.22f R =Ω，每级电阻/5151.6f f r R ==Ω。