ZSCJ-200kV冲击电压发生器试验装置

简介

ZSCJ-200kV冲击电压发生器试验装置是模拟脉冲高电压的试验设备。在现实生活中，脉冲高电压是经常可以遇到的。例如自然界的闪电打雷，落雷处将会出现非常高的脉冲电流和电压，周围也会感应出很高的脉冲电压；又如在电力系统中的开关设备的合切操作也会导致瞬态的脉冲电压。这些瞬态的脉冲电压幅值往往在几十千伏或几百千伏以上，将会导致设备损坏并危及人身安全，因此进行冲击电压的试验研究是非常必要的。另一方面，模拟自然的雷电现象进行放电机理的研究也是很有意义的。

为了产生幅值很高的脉冲电压，目前仍然采用1923年发明的Marx多级回路，如图1所示。该回路中3级电容器以并联的方式经过高阻RL被直流电压源充电到电压Uo，然后经过3级球间隙f的同步放电被串联起来，从而在试品上获得将近3Uo的脉冲电压。虽然在实际使用中的Marx回路有多种不同的回路接线，但基本的原理是相同的。

ZSCJ-200kV冲击电压发生器试验装置可发出各种形状的脉冲波形，但是根据试验研究的需要，按照有关国际标准和国家标准的规定，主要产生以下几种冲击电压波形：

1、标准雷电冲击波形

2、标准操作冲击波形

3、其他特殊的冲击电压波形，如特种操作冲击波等。

对于冲击电压波形，主要规定了3个基本参数来描述波形的形状，即峰值电压、波头时间和波尾时间，波形的参数定义如图2所示。

冲击电压试验是电力设备高压试验的基本项目之一，电力设备在设计、制造及修缮之后都要求进行冲击试验以验证或检验。常见的电力设备包括电力变压器、电力互感器、高压开关、组合电器、避雷器、电力电缆及附件、套管及绝缘子等都要进行冲击试验。

冲击电压试验也是高压试验研究的基本项目之一，在进行绝缘配合研究、电磁兼容研究及放电机理研究等许多方面都需要进行冲击电压试验。

因此，冲击电压试验设备有着广泛的应用，在工厂、研究机构及大专院校的高压试验室中都可以看到不同规格的冲击试验设备。

参数

1、标称雷电波冲击电压：ZSCJ-200kV

2、标称容量(能量)：30kJ

3、级电容：3μF,100kV（MWF100kV-3μF）干式全绝缘封装

4、级电压：±100kV 

5、级数/级容量：2 / 15kJ

6、输出波形：1.2±30%/50±20%μs标准雷电冲击电压全波，效率大于90%；

7、同步范围：大于20%

8、使用持续时间：小于80%额定工作电压时可连续工作，大于80%额定工作电压时可间断工作

9、幅值调节误压差小于1%，最低输出电不大于10%设备标称电压。

10、同步误动率：小于1%

11、底座:2m × 1.5m (脚轮移动)，高度:约1米，重量:约220kg

特征

1、采用的SGS发生器主体，级电压为200kV，符合当前国内外的发展趋势。主体结构采用当前国内结构紧凑的发生器，具有固有电感小，调波方便的特点。

2、采用的控制测量系统是目前国内新技术产品，核心器件为日本三菱公司的FX系列可编程控制器，几乎所有的控制功能都由软件编程实现，因此系统结构简单，外围电路板极少，可靠性高。

3、测控结构一体化整体设计，液晶显示工业计算机，可实现全自动控制测量分析。系统采用光纤通讯线，无须开电缆沟，使得控制室布局更加简单方便。

4、采用的光纤控制传输系统在国内高压试验设备中是创新，它实现了控制测量设备与高压主体设备的光纤连接，有效地解决了高压试验中遇到的地电位抬高对测控系统的危害，排除了由控制引线导致的电磁干扰，极大地提高了系统的可靠性。

5、采用的控制测量系统的操作界面充分考虑了高压试验的习惯特点，简单明了，便于试验人员操作。系统设计了专门的程序操作画面，大大简化了试验人员的操作，可有效防止人为出错。

6、本套冲击电压发生器试验系统采用了新的技术，良好的工艺和优质的原材料，可保证长期使用，运行寿命大于20年。平时的运行成本也很低。

7、为了确保发生器的安全操作，系统提供了一个接地机构。一旦发生器发生异常，接地放电开关会在第一个充电电阻后自动接地，结果所有的冲击电容都将通过最下一级的电阻放电。

8、采用弹簧压接、方便拔插的调波电阻固定机构，保证了接触的可靠性，使输出波形光滑无毛刺。

发生器的结构

1、采用瑞士HAEFELY公司SGS系列的主回路设计，从而实现了整体超小型。

2、采用每分钟一转的低速齿轮齿条传动机构调整各级球隙，不仅无噪声、磨损小，而且定位快速、准确。

3、采用弹簧压接、方便拔插的调波电阻固定机构，保证了接触的可靠性，使输出波形光滑无毛刺。

4、配合ZSCJ2008控制系统的脉冲放大器可使同步球隙具有20%以上的触发范围，保证触发的可靠性，全自动控制方便可靠。

5、同步球隙的触发无极性效应，无须双边触发。

主电容器

1、主电容器采用高密度固体电容器，每台电容量为2.0±0.05μF，直流工作电压为±100kV，电容器固有电感小于0.2μH，重量轻，体积小，为国内首创。

2、电容器在正常工作状态和工作环境下凹凸变形小于1mm。

3、电容器为固体绝缘介质和外壳干式全绝缘封装，不存在漏油、变形等问题。

调波元件

1、波头、波尾电阻具有足够的热容量，可保证发生器长时间连续运行。

2、充电电阻具有足够的热容量，可保证发生器长时间连续运行。

3、波头、波尾电阻采用板形结构，使用康铜丝无感绕制而成，外部采用绝缘树脂真空浇铸，接头为弹簧压接式，易于安装。

4、波头、波尾电阻的连接头采用3mm不锈钢线切割制造。

5、共有3组波头电阻、3组波尾电阻用于雷电冲击，1组调波电感，另有1组充电电阻和保护电阻。

控制、保护系统

采用ZSCJ-2008型全自动控制系统为冲击电压发生器主体部分提供各种控制，完全满足冲击试验的各种控制功能。ZSCJ2008控制系统采用进口器件，与设备主体的连接采用两芯光缆。

1、ZSCJ-2008全自动控制系统以日本三菱公司的FX2N系列可编程控制器为核心器件。控制器可实现手动控制和自动控制。使用专用软件包进行计算机控制，从而实现智能化操作。专用软件包可以与测量和波形分析用的峰值电压表、示波器等配合使用，实现冲击电压试验系统计算机测控一体化。

ZSCJ-2008全自动控制系统主操作单元（和辅助操作单元）采用日本三菱公司的图形化人机对话操作显示屏作为输入输出控制器件，操作单元的体积非常小巧， 所有控制命令和状态显示都由人机对话操作显示屏完成。操作单元由计算机完成所有全自动测控操作。

2、控制系统具备以下控制功能：

采用PLC技术，使用两芯光纤传输控制命令和反馈设备状态，因而避免了电磁干扰，提高了控制系统和计算机的安全性。

控制功能具有手动、全自动和程序控制功能，各层次功能相对独立，确保系统的可靠性。

采用可控硅调压方式，具有充电电压反馈测量系统。

点火球隙距离可手动及全自动调整，并在液晶面板上显示。

具有可调时延的触发脉冲，并具有发生器点火触发的反馈系统。

采用函数控制恒流充电方式，充电电压的稳定度可达到0.5%。

液晶面板可指示冲击发生器的充电电压及充电过程，精度为1%。

可由液晶面板直接输入充电电压和充电时间。

具有充电异常保护功能，可全自动或手动发出触发点火脉冲

冲击发生器工作状态的指示，如自燃、未触发、充电异常、充电稳定等。

设备主体及充电部分接地和接地解除控制。

可通过控制器上的按钮自动转换充电电压极性

可自动或手动控制充电电压的充电过程

可自动或手动响警铃报警

具有过电流和过电压自动保护

3、同步球隙第一级采用三电极球隙触发，触发范围大于20%。

安全接地系统

采用电磁铁自动接地机构通过一个接地电阻将发生器的第一级电容接地。

接地操作与充电控制具有连锁保护，确保操作安全正常。

主要配置的设备

1、整流充电电源（与冲击本体一体化）

型    号：ZSLGR-100/50

额定电压：Un = 100kV DC (正或负极性)

额定电流：In = 50mA (额定电压下)

电压控制：可控硅模块调压，调压范围0～100% Un

极性转换：手动变换高压硅堆的方向

输入电压：220V 单相电压

电源频率：50/60 ZS 

电源消耗：约5kW

2、弱阻尼电容分压器

型    号：ZSC200/600

额定电压：200kV

额定电容：600pF

电容节数：1节

每节电容：600pF（MWF400-600脉冲电容器）

方波响应：部分响应时间小于100ns，过冲小于10%

分压比：约250

准确度：小于2%

分压比不确定度：小于1%

3、测量设备：

型    号：ZSMS-1000数字化冲击测量系统

输入范围：120V ～ 1600V（冲击电压）

测量不确定度：小于1%

波形测量：TBS-1102B数字示波器(可根据客户要求选配）

最高采样率1.0GS/s，带宽100MZS，分辨率8bit

记录长度10k字节，2通道

波形分析：工业控制计算机

冲击测量专用软件包：

冲击波形参数计算及显示

波形比较功能

波形的放大、缩小及平移

波形的存储及调用

波形的成图及报告编写

附    件：高性能100倍专用衰减器2支

隔离滤波屏蔽设计