SGS冲击发生器说明书

SGS系列冲击电压发生器（使用说明书）目录TOC\o"1-5"\h\z\o"CurrentDocument"概述 2\o"CurrentDocument"主要技术数据 2\o"CurrentDocument"主要部件 3结构及功能说明 4\o"CurrentDocument"调整及试验 10\o"CurrentDocument"维护及修理 12使用说明书1.概述SGS系列冲击电压试验系统（以下简称发生器），是用以产生模拟的雷电冲击电压波及操作冲击电压波的高压试验设备，适合对各种电气设备和绝缘材料，如断路器、变压器、电缆、避雷器等，进行雷电冲击和操作冲击以及截波试验，也可以进行其它的科学试验。SGS系列冲击电压试验系统，是采用模块式结构，因此通过组合它能产生100kV/2.5kJ直到1600kV/60kJ的高压。1.3发生器及各种部件的有关技术要求，试验测量方法，术语定义等，均符合GB311〜2-83的有关规定。1.4SGS系列冲击电压试验系统分为固定式和可移动式二种，可移动式又有脚轮式和气垫式二种。2.主要技术数据2.1技术数据：主电源：220V频率50/60Hz容量约3kVA控制电源：220V频率50/60Hz容量约10A发生器本体：额定能量7.5kJ额定电压300kV冲击电容166.7nF级数3每级能量2.5kJ每级电压100kV每级冲击电容500nF额定能量下二次冲击最小时间间隔30s发生器在户内安装使用，环境条件为：2.2.1海拔高度不超过2000m。2.2.2周围空气温度-20°C〜40°C,相对湿度W90%。周围空气不严重污染。发生器可用击穿多级截断装置等方法，产生预放电2〜5s的雷电冲击截波。也可自配调波电阻，产生操作冲击波、斜角波等各种冲击电压。发生器运行制度：2.4.1额定电压下，1分钟充放电一次，可工作2小时，间歇2小时地循环工作。2.4.2在充电电压不大于2/3额定级电压下，1分钟充放电1次，可连续工作。3主要部件SGS系列冲击电压试验系统成套供应，主要部件有：充电电源：可控硅调压控制箱、高压整流变压器、高压硅堆、倍压电容、直流分压器、充电保护电阻等。本体部分：主电容器、波头电阻、波尾电阻、充电电阻、点火球、传动机构，自动放电开关等。控制及测量部分：控制台、弱阻尼冲击分压器、点火脉冲放大器（装在本体结构上）、高压数字暂态记录仪、峰值电压表等。根据订货协议，可增加或减少成套供应的部件。

4结构及功能说明4.1发生器电气参数及结构本SGS系列冲击电压试验系统设计为户内使用。级数从1到16级，每级能量从1.25到3.75kJ。本SGS系列主要产品的电气参数见下表：每级能量1.25kJ2.5kJ3.75kJ电压kV总储能kJ冲击电容nF总储能kJ冲击电容nF总储能kJ冲击电容nF1001.252502.55003.757502002.501255.02507.503753003.7583.37.5166.611.252504005.0062.510.0125.015.0187.55006.2550.012.5100.018.751506007.5041.715.083.322.51257008.7535.717.571.426.25107.180010.0031.320.062.630.0093.890011.2527.822.555.633.7583.3100012.5025.025.050.037.575110013.7522.727.545.441.2568.2120015.0020.830.041.645.0062.5130016.2519.232.538.448.7557.7140017.5017.935.035.852.553.6150018.7516.737.533.456.25.50160020.0015.640.031.260.0046.9最小充电时间间隔5s20s30s级电容2X0.5uF/100kV2X1.0uF/100kV2X1.5uF/100kV图4-1是一个8级SGS系列的冲击电压发生器的本体图。冲击电压发生器的储能设备是电容，根据储能的不同每级的电容可从0.25pF到0.75pF，发生器的每级都有一个低电感，大容量的双套管的冲击电容(2)，它的两端靠环氧树脂方管(14)支撑。这种有着金属外壳和陶瓷套管的冲击电容是充油的，即使在额定工况下连续操作，它们也有比较长的寿命。当发生器关闭时可通过接地系统(9)可靠接地。

底座3.可触发的放电球隙5.波尾电阻底座3.可触发的放电球隙5.波尾电阻7.耦合电容器9.接地系统均压电阻13.点火放大器15.充电电阻4.其它放电球隙6.内波头电阻8.带球隙调整的传动机构10.用于球隙调整的传动杆12.球隙支撑杆14.环氧树脂支撑杆图4-1SGS800/208级冲击电压发生器点火球隙(3/4)安装在一根垂直的环氧树脂方管(12)上，点火球隙可通过一齿轮减速电机控制的绝缘传动杆(10)的转动来调节。第一级球隙(3)的高压侧安装有触发点火间隙，它能在发生器充到设置的电压时正确的触发，当然，为确保正确的触发，充电电压Uc和球隙间隙距离d应有如图4-2的关系。图中A是球隙自燃放电曲线，B是可控点火的、最小球隙时对应的放电曲线。本放电特性曲线在海拔0~1000米内有效。d：球隙间隙距离 Uc：充电电压图4-2球隙放电特性曲线发生器上使用的所有的电阻都是拔插式的线绕电阻。雷电波的波头电阻具有很小的电感。波头电阻(6)和波尾电阻(5)安装在发生器的两柱(14)之间。充电电阻(15)则安装在另一侧的绝缘柱上。波头电阻和波尾电阻均有色环，以区分不同的电阻值。发生器的启动是通过触发最下一级的球隙使之放电而完成的。因此最下一级的球隙被设计成三间隙结构。触发脉冲是由一个高电平，快速变化的脉冲电压。它是由点火脉冲放大器(13)产生的。点火脉冲放大器为可靠点火可产生大约12kV的脉冲电压。这个电压是通过安装在传动盒(8)的24芯电缆注入的一正200V的脉冲触发的。这一正200V的电压也可切换为付极性。为了确保发生器的安全操作，系统提供了一个接地系统，一旦发生器发生异常，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。4.2原理说明冲击电压发生器可产生一给定波形、幅值、时间的高压脉冲电压。这个高压脉冲电压可用于考核电气设备的电压耐受能力。冲击电压发生器是根据Marx回路的原理构建的。1.直流充电部分1.直流充电部分试品2.发生器本体4.电压分压器图4-32级冲击试验系统原理框图图4-3是一个冲击电压试验系统的原理框图。这个冲击发生器是二级的，每级电容通过直流充电部分并联充电，然后通过各级球间隙自动转换成串联放电。操作台内部有可控硅，通过调节操作台面板上的电位器来调节可控硅的输出电压，从而改变本体上变压器的输入电压，进而控制本体变压器的输出电压，从而控制本体上倍压电容的充电电压。发生器本体、试品、电压分压器决定了冲击电压的波形。该系统的等效原理图如图4-4。图中L冲击发生器的总的串联电感（含发生器本体、波头电阻和高压连线）

图4-4图43的等效电路图通过调整回路参数，我们可以在试品（即Cb）上得到所需的冲击电压，冲击波形的波头时间一般比波尾时间要短很多（标准冲击一般在3〜70倍），在大多数情况下Cb比Cs小很多，因此波尾时间主要有Cs和Rp决定，波头时间主要有Cb和Rs决定。因此，冲击电容Cs和波尾电阻Rp对相同的冲击波形来说，保持不变，而波头电阻Rs需根据试品电容Cb做相应调整。串联电感L应尽量减小，因为它会引起系统振荡，也会减小波头时间。因此，减小电感是设计发生器及波头电阻时必须考虑的问题。4.3电阻配置表：用途适用波形（ps）件数阻值（Q）冬匕旦能量（kJ）长度(mm)截面(mm)色环颜色波头1.2/5037084836X120红波头1.2/50312084836X120白波头1.2/50121084836X120紫波尾1.2/503170113356X120兰波尾20/2003210113356X120绿波尾20/2001190113356X120红兰

充电25000103156X120无4.4冲击发生器各种可能的联线图在串联连接时，冲击电压发生器可产生最高的电压幅值（见图4-5）。我们可根据所需电压幅值来改变冲击发生器的联线。最简单的方法是通过减小充电电压来减小输出电压的幅值，这时冲击电容Cs保持不变（见图4-5a）。第2种方法是短路不用的级数相应的增加电压，这时冲击电容Cs会增大（见图4-5b）。第3种方法是利用所有的电容，通过并联的方法增加级电容（图4-5c.d）XuXu图4-5发生器四种主要的电路接线图4-5是冲击发生器四种常见的电路接线，它产生的电压可从10〜400kV，以及在各种接线时的最大可能的冲击电容。以下是完成接线所必须的两个基本操作。短路上端级：拿掉该级的充电电阻，通过短接电容的两个高压套管及外壳来短路级电容，将顶级及倒数第2级用短接线连接如图4-5b。级间并联连接：通过插入短接线将充电电阻短接掉，拿掉级间的波头电阻，并将级间的波尾电阻的两端用短接线用短接线连接起来如图4-5c。三级及以上级的并联连接如图4-5d。5 调整及试验调整及试验时，对安全及场地的要求：⑴试验操作人员对发生器的性能和操作方法，要有全面的了解。⑵发生器及试品对周围物体应有可靠的安全距离。⑶清扫场地，揩抹发生器各部分，尤其要把各部件外绝缘表面揩抹干净。揩抹宜用布或绸，不得用棉纱及纸屑。发生器的调整：发生器依照要求接线后，需进行如下调整试验：⑴依次操作控制台所有按钮，检查控制是否正确，联锁是否可靠。⑵操作放电开关，分闸，合闸各三次，应动作可靠。⑶操作点火球极，使动球在极限位置间往返2次。应传动灵活，达极限位置应能自动切断电机电源，电源相序不对的，应立即改正。⑷加点火脉冲至第一对点火球，在球体与点火针间应有放电火花。⑸在0.5〜1倍额定电压下充电，用同步脉冲点火，发生器应能产生1.2/50s雷电冲击全波，示波器应能顺利观测到波头完整的清晰波形。⑹发生器在额定电压下充放电5次，应工作正常，各处无严重电晕，沿面闪络，击穿等异常现象。5.3 试验准备：根据试验需要，按改变极性开关，改变本体的充电极性。选定本体主回路：对于电压低、入口电容大、阻抗低的试品，发生器允许部分级运行或各级串并联运行，此时冲击电容即增大。并联运行时，应注意每只调波电阻只能承受电容额定储能的冲击。确定分压比：⑴ 根据充电电压，确定直流分压比。⑵ 根据放电电压，结合高压示波器性能，确定冲击分压比。初选调波电阻值：要得到所需雷电冲击波形，需调节波前、波长电阻，因影响因素很多，其阻值难于事前确定，可用下式初定选取：r=火二222c+cR= 。 071(c+c)式中：R一波前电阻阻值QR—波长电阻值QJ—本体冲击电容曲」一负荷电容曲，包括试品入口电容，冲击分压2器电容、各寄生电容t一冲击波前时间3「一冲击波长时间3调节冲击波形、确定效率：接入初选的调波电阻、被试品、冲击分压器、示波器等，用发生器产生约0.6倍试验电压值的冲击电压，调节电阻使冲击波形达到要求。用示波器拍摄波形，求得效率，确定正式试验时的充电电压值。5.4试验操作方法：预备工作：安装符合规定的地线，操作台及本体必须可靠接地。连接主电源至血板背面输入端子，拧紧接头，连接本体和操作台（2根多芯线）。首先打开面板上的控制电源开关，此时指示灯应该点亮。调节增大或减小按钮至球隙距离指示值，调节面板上调压旋钮至输入电压表上指示所需试验值，此时本体电容处在充电升压阶段（红色警灯闪烁，需注意安全），等待1-2分钟待示值稳定后按下“触发”按钮，此时球隙放电，示波器上显示试验标准波形。紧急情况下若要中断试验，请立即按下面板上紧急停止按钮，此时本体会迅速接地，充电迅速停止。正常放电结束后若需结束试验，只需按下“接地”按钮，此时接地电磁铁迅速动作使本体接地，试验立刻终止。5.5调整及试验时的注意事项：5.5.1为保证控制电器及电子元件的寿命，控制回路电源电压不得超过232V。发生器最后一次放电后，应即刻按“接地”按钮，以免主电容器在较高电压下放电。放电开关闭合约1分钟后，方可接触发生器高压部分。发生器不运行时，放电开关也不应打开，以免其他直流高压电源对主电容器感应出高电压，或主电容内部绝缘介质释放电荷积累出高电