冲击电压发生器的设计电气0705_杨军研讨.doc

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1.2/50μs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 试品额定电压 / kV 35 110 220 330 500 冲击电压发生器标称电压 / MV 0.4～0.6 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： 所以可取冲击电压发生器的标称电压为660kV 2．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，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 如按冲击电容为负荷电容的10倍来估计，约需冲击电容为 从国产脉冲电容器的产品规格中找到MY220—0.1和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。 表3. MY110—0.2瓷壳高压脉冲电容器的规格 型号 额定电压 / kV 标称电容 / μF 外形尺寸 / mm 重量 / kg 外壳 MY220—0.1 220 0.1 Φ635×l845 361 瓷壳 MY110—0.2 110 0.2 Φ635×l500 249 瓷壳 综合考虑后，可以选择第二种电容器。用此种电容器6级串联，标称电压可达到660kV，满足前述要求，每级一个电容器，使冲击电容 C=0.2/6=0.0333μf 此值 ，可使（电压）效率不致很低。且高度大概在6m左右，高度上也还可以。 2．回路的选