沖擊電壓發(fā)生器通常都采用Marx回路,如圖1所示。圖中C為級電容,它們由充電電阻R 并聯(lián)起來,通過整流回路T-D-r充電到V。此時,因保護電阻r 一般比R 約大10倍,它不僅保護了整流設(shè)備,而且還能各級電容充電比較均勻。在第1級中g(shù)0為點火球隙,由點火脈沖起動;其他各級中g(shù)為中間球隙,它們調(diào)整在g0起動后逐個動作。這些球隙在回路中起控制開關(guān)的作用,當它們都動作后,所有級電容C 就通過各級的波頭電阻Rf串聯(lián)起來,并向負荷電容C0充電。此時,串聯(lián)后的總電容為C/n,總電壓為nV。n為發(fā)生器回路的級數(shù)。由于C0較小,很快就充滿電,隨后它將與級電容C一起通過各級的波尾電阻Rt放電。這樣,在負荷電容C0上就形成一很高電壓的短暫脈沖波形的沖擊電壓。在此短暫的期間內(nèi),因充電電阻R 遠大于Rf和Rt,因而它們起著各級之間隔離電阻的作用。沖擊電壓發(fā)生器利用多級電容器并聯(lián)充電、串聯(lián)放電來產(chǎn)生所需的電壓,其波形可由改變Rf和Rt的阻值進行調(diào)整, 幅值由充電電壓V 來調(diào)節(jié),極性可通過倒換硅堆D兩極來改變。
沖擊電壓波形參數(shù)T1(Tcr)、T2及發(fā)生器效率η與回路結(jié)構(gòu)和參數(shù)有關(guān),均需通過實際調(diào)試進行調(diào)整和確定。 對于電力變壓器等帶有繞組的電力設(shè)備,通常還要求做雷電沖擊截波試驗。沖擊電壓發(fā)生器外接一截斷間隙即可產(chǎn)生沖擊截波。標準雷電截波是標準雷電沖擊波經(jīng)過2~5μs截斷的波形。 沖擊電壓發(fā)生器是高電壓試驗室的基本試驗設(shè)備之一。目前中國已建的沖擊電壓發(fā)生器高額定電壓為6MV,有的國家個別的高達10MV。
由于電流發(fā)生沖擊器波形、大電流、功能組合和試品種類等都有所不同,所以設(shè)備結(jié)構(gòu)都有所不同,一般小型的為臺式儀器,中型為柜式,大型為分體式。
由于大型電力變壓器繞組的等值電容非常大,并且等值電感非常小,這樣的波形就會有一些偏差。由于試驗品有電感存在,并且單極性波形不好,在波尾部分還有一定的過零振蕩,這樣對振蕩反峰值有一定的要求,其幅值小于電壓中幅值的50%。這樣大部分的變壓器有不過零現(xiàn)象存在,在分析波形的時候一定要注意。
電壓等級不相同,而標準電壓波形只對雷電沖擊試驗的電壓都有不同的要求,沖擊試驗的判斷結(jié)果,結(jié)合一些可靠的方法進行鑒定,這樣才可以知道是否合格。
截波,也就是雷電波抵達變電所時出現(xiàn)了保護間隙或者是空氣絕緣的所引起的波形。它是雷電全波在截斷狀態(tài)下產(chǎn)生的波形,電壓驟降時將變成零。截斷時刻,可以出現(xiàn)在波前,也可以是在波尾。截波試驗,也是對變壓器設(shè)備所作出的一種考驗。試驗回路,大體上包含下列幾個關(guān)鍵組分:①發(fā)生器本體;②被試品;③截波裝置;④測試系統(tǒng);⑤測量分壓器;⑥回路引線。