充電的不均勻高低溫試驗(yàn)箱度大增

　　沖擊耐壓試驗(yàn)用來(lái)檢驗(yàn)各種高壓電氣設(shè)在雷電過(guò)電壓、操作過(guò)電壓等沖擊電壓作用下的絕緣性能和保護(hù)性能，試驗(yàn)電壓要比設(shè)絕緣正常運(yùn)行時(shí)承受的電壓高出很多。許多高壓電氣設(shè)在出試驗(yàn)、型式試驗(yàn)時(shí)或大修后都必須進(jìn)行沖擊耐壓試驗(yàn)。沖擊電壓發(fā)生器也是高壓實(shí)驗(yàn)室的基本設(shè)之一，隨著輸電電壓等級(jí)的不斷提高和電纜等大電容量電氣設(shè)的廣泛應(yīng)用，沖擊電壓發(fā)生器的輸出電壓和能量也不斷提高。

　　雷電沖擊電壓是利用沖擊電壓發(fā)生器產(chǎn)生的,操作沖擊電壓既可以利用沖擊電壓發(fā)生器產(chǎn)生，也可以利用沖擊電壓發(fā)生器與變壓器聯(lián)合產(chǎn)生。

　　基本原理：沖擊電壓發(fā)生器的原理電路如圖所示。主電容C0在被間隙C隔離狀態(tài)下，由整流電源充到穩(wěn)壓電壓U0。間隙G被點(diǎn)火擊穿后，電容G0上的電荷經(jīng)電阻Rt放電，同時(shí)也經(jīng)Rt對(duì)C充電(此處，被測(cè)試品的電容可視為等值地并人電容Ct中)，在被測(cè)試品上形成上升的電壓波前。Ct上的電壓被充到值后，反過(guò)來(lái)又與C0一起對(duì)Rt放電，在被測(cè)試品上形成下降的電壓波尾。為了得到較高的效率，主電容C0應(yīng)比Ct大得多,以便形成快速上升的波前和緩慢下降的波尾。

　　獲得操作沖擊高壓的途徑通常有兩種：一種是利用雷電沖擊電壓發(fā)生器，適當(dāng)改變其參數(shù)。這種方法適用于具有高阻抗的被測(cè)試品。另一種是利用雷電沖擊電壓發(fā)生器與變壓器聯(lián)合產(chǎn)生。后一種方法多數(shù)用于試驗(yàn)變壓器自身。

　　利用雷電沖擊電壓發(fā)生器來(lái)產(chǎn)生操作沖擊電壓，在原理上與產(chǎn)生雷電沖擊電壓是一樣的，只是操作沖擊電壓的波前和半峰值時(shí)間均較雷電沖擊電壓長(zhǎng)得多，這就要求大大地增加發(fā)生器放電的時(shí)間常數(shù)，需要調(diào)整放電回路的參數(shù)，即增大各種電容(C0和Ct)和各種電阻(如R1和Rt)的值。為了減小在主回路放電時(shí)通過(guò)充電電阻分流放電的影響(它會(huì)使發(fā)生器的效率降低)，必須將各級(jí)充電電阻的阻值加大，但是伴隨著充電時(shí)間的增加，充電的不均勻度大增。為此，在選擇沖擊電壓發(fā)生器的參數(shù)時(shí)。需要全面地考慮上述因素，才能達(dá)到良好的輸出波形。為了提高沖擊電壓發(fā)生器的效率，也可以用電感調(diào)整波前，即用電感代替波前電阻，能獲得較高的輸出電壓，波前電壓的線性也較好。但是波形中稍帶有振蕩分量，不過(guò)這還是允許的。

　　利用一個(gè)小型雷電沖擊電壓發(fā)生器產(chǎn)生一個(gè)峰值較低的沖擊電壓，將它施加于變壓器低壓側(cè)，因?yàn)椴僮鳑_擊試驗(yàn)電壓的等值頻率不高，所以在變壓器高壓側(cè)能感應(yīng)出高幅值的操作沖擊電壓來(lái)。小型雷電沖擊電壓發(fā)生器可在現(xiàn)場(chǎng)組裝，因此，這種方法便于現(xiàn)場(chǎng)使用。

　　由于球隙的伏秒特性在放電時(shí)間大于1μs時(shí)幾乎是一條直線，故用球隙可測(cè)量波前時(shí)間不小于1μs，半峰值時(shí)間不小于5μs的任意沖擊全波或波尾截?cái)嗟慕夭ǚ逯�。因在沖擊電壓作用下球隙放電具有分散性，球隙測(cè)量的電壓是球隙的50%放電電壓。確定50%放電電壓時(shí)，通常對(duì)球隙加10次同樣的沖擊電壓，如有4-6次發(fā)生了放電，就認(rèn)為此電壓就是50%放電電壓，此時(shí)根據(jù)球隙放電電壓表進(jìn)行大氣條件校正，就得到被測(cè)的沖擊電壓的峰值。

　　分壓器測(cè)量系統(tǒng)包括：①?gòu)谋粶y(cè)試品接到分壓器高壓端的高壓引線；②分壓器；③連接分壓器輸出端與示波器的同軸電纜；④示波器，如果只要求測(cè)量峰值，則可用峰值電壓表代替示波器。

　　衡量分壓器波形誤差的標(biāo)準(zhǔn)，應(yīng)用得普遍的是方波響應(yīng)時(shí)間。在分壓器高壓側(cè)施加一個(gè)單位階躍波，理想情況下，分壓器低壓側(cè)輸出的也應(yīng)該是階躍波，只是幅值按分壓比減小。但實(shí)際上由于分壓器存在各種非理想的因素，輸出電壓并不是階躍波，而可能是近似按指數(shù)規(guī)律上升或衰減振蕩的波形。將這個(gè)曲線乘以分壓比，歸算到輸入端，就得到歸算后的單位方波響應(yīng)g(t)，再與輸入的單位方波比較，它們之間形成的面積稱為方波響應(yīng)時(shí)間。的值越大，表示分壓器的失真越大。實(shí)際上，用部分響應(yīng)時(shí)間以及過(guò)沖盧這兩個(gè)特性指標(biāo)來(lái)衡量誤差，更為恰當(dāng)，如圖所示：

　　沖擊電壓分壓器按其結(jié)構(gòu)可分為四種類型：電阻型；電容型；并聯(lián)阻容型；串聯(lián)阻容型。電阻分壓器高、低壓臂均為電阻，但由于沖擊電壓的變化速度快，因而對(duì)地雜散電容的影響大，步入式高低溫試驗(yàn)室形成不可忽略的電納分支。而且，其電納值不是恒定的，與被測(cè)電壓中各諧波頻率成比例。這將使輸出波形失真，分壓幅值也有誤差。對(duì)電阻分壓器采取一定的改善措施，可應(yīng)用于1000kV及以下沖擊電壓測(cè)量領(lǐng)域。

　　電容分壓器高壓臂電容器C，電容量較小，但要耐受絕大部分電壓，它是電容分壓器的主要部件。高壓臂電容可以是集中式電容，也可以是分布式電容。低壓臂電容器C：的電容量較大，而耐受電壓不高，通常選用穩(wěn)定性好、低損耗、寄生電感小、電容量大的電容器，如云母、空氣或聚苯乙烯電容器。電容分壓器也存在對(duì)地雜散電容，但由于分壓器本身也是電容構(gòu)成的，所以雜散電容只會(huì)引起幅值誤差，而不會(huì)引起波形畸變。然而，如果考慮分壓器各單元的寄生電感和各段連線的固有電感，電容分壓器在沖擊電壓的作用下存在著一系列高頻振蕩回路，步入式高低溫試驗(yàn)室其中的電磁振蕩將使分壓器輸出電壓的波形發(fā)生畸變。為了阻尼各處的振蕩，步入式高低溫試驗(yàn)室可對(duì)電容分壓器進(jìn)行改進(jìn)，制造出新的阻容分壓器。

　　并聯(lián)阻容分壓器在測(cè)量快速變化過(guò)程時(shí)，沿分壓器各點(diǎn)的電壓分布同電容分壓器，這樣就可以克服對(duì)地雜散電容對(duì)電阻分壓器產(chǎn)生的波形畸變。在測(cè)量慢速變化過(guò)程時(shí)，沿分壓器各點(diǎn)的電壓分布同電阻分壓器，避免了電容器的泄漏電阻對(duì)分壓比的影響。串聯(lián)阻容分壓器在各級(jí)電容器旁串聯(lián)電阻，可以阻尼對(duì)地電容和寄生電感引起的振蕩。但串聯(lián)電阻后將使分壓器的響應(yīng)時(shí)間增大，如果在低壓臂中也按比例地串人電阻，則可以保持響應(yīng)時(shí)間不變。它可以用來(lái)測(cè)量雷電沖擊、操作沖擊和交流電壓，電壓可達(dá)到兆伏級(jí)。

　　沖擊電壓發(fā)生器是產(chǎn)生脈沖波的高電壓發(fā)生裝置。沖擊電壓試驗(yàn)是電力設(shè)高壓試驗(yàn)的基本項(xiàng)目之一。沖擊電壓試驗(yàn)既可用于研究電力設(shè)遭受大氣過(guò)電壓(雷擊)時(shí)的絕緣性能，又可用于研究電力設(shè)遭受操作過(guò)電壓時(shí)的絕緣性能。同時(shí)，在進(jìn)行電磁兼容研究及放電機(jī)理研究等許多方面也都需要進(jìn)行沖擊電壓試驗(yàn)。

　　一般沖擊電壓發(fā)生器要滿足兩個(gè)要求：首先要能輸出幾十萬(wàn)伏到幾百萬(wàn)伏的電壓，同時(shí)該電壓要有一一定的波形。為了產(chǎn)生幅值很高的脈沖電壓，仍采用1923年發(fā)明的Marx多級(jí)回路，如圖所示。該回路中3級(jí)電容器以并聯(lián)的方式經(jīng)過(guò)高阻RL“被直流電壓源充電到U0，然后經(jīng)過(guò)3級(jí)球間隙f的同步放電被串聯(lián)起來(lái)，從而在試品上獲得將近3U0的脈沖電壓。雖然在實(shí)際使用中的Marx回路有多種不同的回路接線，但基本原理相同。

　　根據(jù)實(shí)測(cè)，雷電波是一種非周期性脈沖，它的參數(shù)具有統(tǒng)計(jì)性。它的波前時(shí)間(約從零上升到峰值所需時(shí)間)為0.5~10μs，半峰值時(shí)間(約從零上升到峰值后又降到峰值一半時(shí)所需時(shí)間)為20~90μs,累積頻率為50%的波前和半峰值時(shí)間約為1.0~1.5μs和40~ 50μs。操作沖擊電壓波的持續(xù)時(shí)間比雷電沖擊電壓波長(zhǎng)得多，形狀比較復(fù)雜， 而且它的形狀和持續(xù)時(shí)間隨線路的具體參數(shù)和長(zhǎng)度的不同而有異，不過(guò)國(guó)際上趨向于用一種兒百微秒波前和幾千微秒波長(zhǎng)的長(zhǎng)脈沖來(lái)代表它。為了保證多次試驗(yàn)結(jié)果的重復(fù)性和各實(shí)驗(yàn)室間試驗(yàn)結(jié)果的可比性，對(duì)波形及波形定義應(yīng)有明確規(guī)定。為此國(guó)際電工委員會(huì)和國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了標(biāo)準(zhǔn)雷電沖擊全波及截波的波形和標(biāo)準(zhǔn)操作沖擊電壓波形。標(biāo)準(zhǔn)雷電沖擊是指波前時(shí)間T為1.2μs，半波峰值時(shí)間T為50μs的雷電沖擊全波，標(biāo)準(zhǔn)雷電沖擊截波是指經(jīng)過(guò)2~5μs被外部間隙截?cái)嗟臉?biāo)準(zhǔn)沖擊。，有關(guān)設(shè)標(biāo)準(zhǔn)可以規(guī)定不同的截?cái)鄷r(shí)間。由于測(cè)量上的實(shí)際困難，電壓跌落的持續(xù)時(shí)間沒(méi)有標(biāo)準(zhǔn)化。標(biāo)準(zhǔn)雷電沖擊電壓的容許偏差，除有關(guān)設(shè)標(biāo)準(zhǔn)另有規(guī)定外，實(shí)際記錄的沖擊和1.2/50μs標(biāo)準(zhǔn)雷電沖擊的規(guī)定值之間的容許偏差。
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