衝擊電壓發生器

　　一種模仿雷電及操作過電壓等衝擊電壓的電源裝置。主要用於絕緣衝擊耐壓及介質衝擊擊穿、放電等試驗中（見圖）。

中國電力科學院6000千伏衝擊電壓發生器20米長間隙放電 中國電力科學院供圖

　　絕緣試驗用沖擊電壓的標準波形按照《高電壓試驗技術》國際標準和國傢標準規定：

　　雷電沖擊波　　　　　T₁/T₂=1.2/50μs

　　操作沖擊波　　　　　T_cr/T₂=250/2500μs

　　工作原理　沖擊電壓發生器通常都采用Marx回路，如圖1所示。

圖中 C為級 電容，它們由充電電阻 R並聯起來，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，它不僅保護瞭整流設備，而且還能保證各級電容充電比較均勻。在第1級中 g ₀為點火球隙，由點火脈沖起動；其他各級中g為中間球隙，它們調整在 g ₀起動後逐個動作。這些球隙在回路中起控制開關的作用，當它們都動作後，所有級電容 C就通過各級的波頭電阻 R _f串聯起來，並向負荷電容 C ₀充電。此時，串聯後的總電容為 C/ n，總電壓為 n V。 n為發生器回路的級數。由於 C ₀較小，很快就充滿電，隨後它將與級電容 C一起通過各級的波尾電阻 Rt放電。這樣，在負荷電容 C ₀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，因充電電阻 R遠大於 R _f和 R _t，因而它們起著各級之間隔離電阻的作用。沖擊電壓發生器利用多級電容器並聯充電、串聯放電來產生所需的電壓，其波形可由改變 R _f和 R _t的阻值進行調整，幅值由充電電壓 V來調節，極性可通過倒換矽堆D兩極來改變。

　　等值電路　沖擊電壓發生器動作時的等值電路如圖2所示。

圖中 C ₁為主電容，又稱沖擊電容，它相當於各級串聯後的總電容，即 ； C ₂為負荷電容，即 C ₂= C ₀，它包括調波電容、試品電容、測量設備（分壓器）電容及聯線等寄生電容； G代表控制放電的球隙； R _f和 R _t分別為波頭電阻和波尾電阻，它們相當於各級 r _f和 r _t的總和，即 R _f= n r _f， R _t= n r _t； U ₁為充電電壓，它相當於各級串聯後的總電壓，即 U ₁= n V； U ₂為輸出電壓，即所需的沖擊電壓。此等值電路相當於單級沖擊電壓發生器的電路。根據電路分析，輸出電壓 U ₂( t)為一雙指數函數

　　_τ1＞>_τ2

參考此分析解，並根據實際經驗，沖擊電壓波形參數可按下式作近似估計：

　　波前時間　　　

　　半峰值時間　　

T₂≈0.69Rt(C₁+C₂)

　　效率　沖擊電壓發生器輸出電壓幅值V_2m與充電電壓пV之比稱作發生器的效率η，即

η=(V_2m/nV)×100％

對雷電沖擊波， η一般約80％；對操作沖擊波， η有時僅60％。

　　沖擊電壓波形參數T₁(T_cr)、T₂及發生器效率η與回路結構和參數有關，均需通過實際調試進行調整和確定。

　　對於電力變壓器等帶有繞組的電力設備，通常還要求做雷電沖擊截波試驗。沖擊電壓發生器外接一截斷間隙即可產生沖擊截波。標準雷電截波是標準雷電沖擊波經過2～5μs截斷的波形。

　　沖擊電壓發生器是高電壓試驗室的基本試驗設備之一。目前中國已建的沖擊電壓發生器最高額定電壓為6MV，有的國傢個別的高達10MV。