学习论文_冲击电流发生器初阶

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1、冲击电流发生器冲击电流发生器初阶1.1冲击电流发生器1.1.1冲击电流发生器概述在大气过电压及操作过电压下绝缘设备遭受破坏，不仅由于电场强度高使绝缘材料发生击穿，还由于此时流过的大电流所伴随的热和力的破坏作用而造成损坏。所以为了检验电气设备在大气过电压及操作过电压下的绝缘性能，需要模拟产生大电流，因此产生了冲击电流发生器这种应用广泛的充放电装置。冲击电流发生器是一种产生冲击大电流的装置，它能够把能量较缓慢地储存在某种储能元件中，然后突然把这些能量释放到负载上，以得到瞬时值很大的冲击电流（脉冲电流）。它的基本原理是“电容器长时间充电，把电

2、能储存在电容器中，然后使电容器短时间放电，使负载得到很大的功率。”冲击电流发生器主要用来产生强大的雷电流或操作波电流，用以检验电气设备耐受实际雷电流或操作波电流的热和电动力的能力，所产生的冲击电流的幅值从几千安到几百千安，甚至峰值可达到兆安级1.1.2冲击电流发生器基本原理典型的冲击电流发生器主要包括两部分：整流充电回路和冲击放电回路，整流充电回路是由变压器，调压器，整流器，限流电阻和储能电容所组成；冲击放电回路是由储能电容，隔离间隙，传输线和负载组成。充电时间一般需要几秒到几分钟，而放电时间极短，仅为微妙的数量级，这样负载就可以得到非

3、常大的瞬时功率。例如一个工作电压为50kV,电容量为120微法，储能为150kJ的冲击电流发生器可以产生1MA以上的电流，1010瓦以上的瞬时功率。冲击电流发生器的作用原理与单级冲击电压发生器基本相同，在比较长的时间内电容器组C被整流电源充电到电压Uo，然后发送一触发脉冲Ust到三点极隔离间隙G，使间隙G击穿，从而在短时间内电容器组C把所获得的能量释放给被试品，使被试品获得很大的瞬时功率。另外可根据充电电压的高低和回路参数的大小，可以产生不同大小和波形不同的冲击电流，来得到试品测试的目的。图1-1冲击电流发生器基本原理图在现代的冲击电流

4、发生器中，为了获得很大的冲击电流幅值和陡度，将放电回路中的电感尽可能的小。而回路总电感是由几部分电感所组成，其中包括电容器中的残余电感、线路电感、球隙电感和试品中的电感。所以往往利用减少传输线的电感和采用低电感的电容器，除此之外还采用增加电容器并联的台数和多隔离间隙并联接到共同的负载上运行，来降低放电回路中的电感值。另外所产生的冲击大电流应从地上回路流归电容器，避免部分电流经接地系统流归电容器，使地电位升高，引起安全事故或测量上的困难，所以放电回路只允许一点接地，电容器组必须是对地绝缘。第10页共10页冲击电流发生器1.1.3冲击电流标

5、准标准冲击电流波分为两类，第一类是指数波，第二类为方波。指数波的波形如图1-3所示，以Tf/Tt表示，有1us/20us，4us/10us，8us/20us，30us/80us四种。方波的波形如图1-4所示，其峰值持续时间Td为500us，1000us，2000us，以及2000-3200us四种。对于指数型冲击电流波的峰值，波前时间Tf，半波峰时间Tt的允许偏差均规定在±10％以内。在指数型冲击电流峰值附近，允许小的过冲或振荡，但是单个峰值的过冲和震荡不应超过其峰值的5%。当电流下降到零后，反极性的振荡幅值不应超过峰值的20％。对于方

6、波冲击电流的峰值及峰值的总持续时间TF的允许偏差均规定在20％以内。允许有过冲或振荡，但其单个幅值不超过峰值的10％，方波总持续时间应不大于持续时间的1.5倍，且反极性幅值要限制在峰值的10％之内。图1-3标准冲击电流指数波Tf－波前时间（波头时间）Tt－半峰值时间（波尾时间）图1-4标准冲击电流方波Td－峰值持续时间，TF总持续时间第10页共10页冲击电流发生器1.1.4冲击电流试验冲击电流试验通常由五部分组成，直流充电装置，主放电回路，触发回路，测量装置，控制回路。其原理方框图如图1-2所示图1-2冲击电流试验的组成框图直流充电装置

7、，即充电回路。它由高压变压器，高压整流硅堆，充电电阻和直流高压指示仪表组成。它的作用是把电网中的电能经过整流装置变成直流电，送到电容器中储存起来。主放电回路是整个试验装置的核心部分，它由储能电容器，传输线，隔离间隙，负载等组成。由触发回路接通主放电回路，使已经充满电的电容器对负载放电，使得负载获得极大地电流。触发回路是一个能产生几十甚至几千千伏的触发脉冲的电压发生器。在主回路需要放电的时候，由控制回路送出一个信号区启动触发回路，触发回路再送出一个触发电压，使隔离间隙击穿，接通放电回路。测量装置主要是进行冲击电流和冲击电压的测量，其中包括

8、峰值和波形的测量。由于冲击电流和冲击电压的特征，一是变化很快的一次暂态量，二是电压和电流的数值很大。因此两者不能采用普通的仪表进行测量，需要使用一些专门的测量方法。冲击电流一般采用线圈或同轴分流器，而冲击电