雷电冲击电压发生器试验装置的工作原理

雷电冲击电压发生器试验装置的工作原理基于多级电容器并联充电、串联放电的Marx回路原理，通过精确控制电容充放电过程和波形参数生成符合标准的雷电冲击电压波形，其核心机制包括能量储存、放电转换和波形调节三部分，具体如下：

1、核心工作原理

① Marx回路能量储存

a.装置采用多级电容器并联充电结构，通过整流回路将交流电转换为直流电，为各级电容器充电至预设电压。

b.充电过程中，保护电阻确保各级电容充电均匀，避免局部过压。

② 放电转换机制

a.当需要产生冲击电压时，控制系统触发首级点火球隙，使各级电容器通过中间球隙逐级串联。

b.串联后总电容减小为单级电容的1/n（n为级数），总电压叠加至n倍单级电压，形成高电压脉冲。

③ 波形参数调节

a.通过波头电阻（Rf）和波尾电阻（Rt）调节输出波形参数：

b.波头电阻：控制电压上升时间，决定波形陡度。

c.波尾电阻：控制电压持续时间，决定波形衰减速度。

d.典型波形如1.2/50μs（电压波）或8/20μs（电流波）通过调整电阻值实现。

2、典型应用流程

① 充电阶段

a.高压电源经整流后，通过充电电阻向各级电容器并联充电，直至达到设定电压。

b.保护电阻隔离充电回路与放电回路，确保安全。

② 放电触发

a.控制系统发送点火脉冲，首级点火球隙击穿，引发各级中间球隙连锁放电。

b.电容器从并联状态转换为串联状态，电压叠加至负荷电容（试品端）。

③ 波形生成与测量

a.负荷电容与电容器通过波头/波尾电阻放电，形成冲击电压波形。

b.分压器采集波形数据，示波器记录并分析波形参数，判断试品耐压性能。

3、关键技术参数

① 电压输出能力

a.标称电压范围通常为数十kV至MV级，级数越多输出电压越高。

b.电压利用系数（输出电压与充电电压比值）一般大于90%。

② 波形精度

波形参数误差需满足标准（如GB/T 16927.1），例如：

波前时间（T1）：1.2μs±30%

半峰值时间（T2）：50μs±20%

③ 同步与控制

a.触发同步精度优于1μs，确保多级放电一致性。

b.自动化控制系统支持电压幅值、极性、波形参数的精确调节。

ZCCJ-800kV/80kJ冲击电压发生器主要用于满足电力绝缘子等电气设备的雷电全波和陡波波形测试。设备的基本配置包括充电装置、冲击电压发生器主体、弱阻尼电容分压器、陡波装置、快速电阻分压器和其他控制和测量装置。本套设备采用四柱H型结构，钢支架由单法兰和并联的外部单电容器组成，形成一级稳定结构。主要设备分为8层，形成组合式塔架结构，每层逐级堆叠，便于拆卸和维护，整体结构稳定。

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