冲击电压发生器实验报告

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：**********

学生姓名：**

指导教师：**

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=102.577kΩ

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=3.6kΩ

3、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。

4、试验方法及步骤

（1）根据标准操作（雷电）冲击电压波的波头时间和半峰值时间，估算所需的波头电阻、波尾电阻值。

（2）检查已有元件，选择完好、合适的元件搭建试验回路。

（3）检查试验回路无误后，给电容充电，触发，调整示波器得到操作（雷电）冲击电压波形。

（4）保存波形，并进行滤波处理。

试验实物接线如下图：

5、试验结果及分析

操作波发生器近似选取波尾电阻90KΩ，波头电阻，选取7KΩ，获得如下图形

从图中可以看到，波前时间为215μs左右，满足要求。半峰值时间为2.8ms左右，也能满足误差要求。

三、实验注意事项及总结

1、实验前，选择合适容量、电压的电源，将设备按有效绝缘距离就位；接好设备的接地线，

设备的接地线应互相联，最终一点接地且应在本体附近，特别应注意的是接地线应采用铜皮相连。

2、接线完成、开机试验前应当清除发生器各部分绝缘和球隙表面的灰尘、污垢、潮气。

3、注意检查所用的电阻是否打坏击穿。

四、参考资料

［1］张仁豫，陈昌渔，王昌长．高电压试验技术（第3版）［M］．北京：清华大学出版社，2009．［2］周泽存，沈其工．高电压技术（第三版）［M］．北京：中国电力出版社，2007．