上海交通大学：《高电压工程》课程教学资源（电气工程基础）冲击高电压及大电流的产生

中击高电压及大电流的产生 1中击电压发生器的基本原理 2中击电压发生器放电回路的分析 2.1基本回路的分析 2.2放电回路的近以计算 2.3考虑回路电感后的近似计算 3中击电压发生器放电回路计算举例 4冲击大电流的产生（自学） 2

2 冲击高电压及大电流的产生 1 冲击电压发生器的基本原理 2 冲击电压发生器放电回路的分析 2.1 基本回路的分析 2.2 放电回路的近似计算 2.3 考虑回路电感后的近似计算 3 冲击电压发生器放电回路计算举例 4 冲击大电流的产生（自学）

1中击电压发生器的基本原理 ●冲击电压 （两类) >雷电冲击电压：自然界雷击引起的 > 操作冲击电压：电力系统设备操作引起的 ●冲击电压发生器 > 概念：冲击电压发生器由一组并联的储能高压电 容器，自直流高压源充电几十秒钟后，通过铜球 突然经电阻串联放电，在试品上形成陡峭上升前 沿的冲击电压波形。冲击波持续时间以微秒计， 电压峰值一般为几十kV至几MW >发明人：产生较高电压的冲击发生器多级回路， 首先由德国人E.马克思(E.Marx)提出，为此他 于1923年获得专利，被称为马克思回路 3

3 1 冲击电压发生器的基本原理 z冲击电压（两类） ¾ 雷电冲击电压：自然界雷击引起的 ¾ 操作冲击电压：电力系统设备操作引起的 z冲击电压发生器 ¾ 概念：冲击电压发生器由一组并联的储能高压电 容器，自直流高压源充电几十秒钟后，通过铜球 突然经电阻串联放电，在试品上形成陡峭上升前 沿的冲击电压波形。冲击波持续时间以微秒计， 电压峰值一般为几十kV至几MV ¾ 发明人：产生较高电压的冲击发生器多级回路， 首先由德国人E.马克思（E.Marx）提出，为此他 于1923年获得专利，被称为马克思回路

雷电中击电压发生器回路 通用的高效放电回路) >:保护电阻，一般为几百千欧 >:充电电阻，一般为几十千欧 >1:每级的波前电阻，一般约几十欧 >t:每级的放电电阻，通常约几百欧 Cs Cs 3 g4 80 c2 中击电压发生器高效回路接线 4

4 z 雷电冲击电压发生器回路（通用的高效放电回路） ¾ r：保护电阻，一般为几百千欧 ¾ R：充电电阻，一般为几十千欧 ¾ rf：每级的波前电阻，一般约几十欧 ¾ rt：每级的放电电阻，通常约几百欧 冲击电压发生器高效回路接线

雷电中击电压发生器回路 通用的高效放电回路) >C: 每级的主电容，一般为零点几个微法 > : 每级相应点的对地杂散电容，一般仅为几个皮法 > 吴 负荷电容，其值不仅取决于试品，而且与调波相 一般处于几百皮法至几个纳法间 Cs Cs c2 中击电压发生器高效回路接线 5

5 z 雷电冲击电压发生器回路（通用的高效放电回路） ¾ C：每级的主电容，一般为零点几个微法 ¾ Cs：每级相应点的对地杂散电容，一般仅为几个皮法 ¾ C2：负荷电容，其值不仅取决于试品，而且与调波相 关。一般处于几百皮法至几个纳法间 冲击电压发生器高效回路接线

●操作中击电压发生器回路 >接线图： 操作冲击电压发生器回路与雷电 冲击电压发生器回路接线图相同 >与雷电冲击电压发生器回路的区别：当产 生操作冲击电压时，回路中各阻值至少要 增加两个数量级 Cs 入 Cs 31 g4 c2 中击电压发生器高效回路接线 6

6 z操作冲击电压发生器回路 冲击电压发生器高效回路接线 ¾ 接线图：操作冲击电压发生器回路与雷电 冲击电压发生器回路接线图相同 ¾ 与雷电冲击电压发生器回路的区别：当产 生操作冲击电压时，回路中各阻值至少要 增加两个数量级

●工作原理 >电容器并联充电，而后串联放电 √主电容充电：主电容C通过整流源并联充电到电压 。各球隙事先调节到能耐压值，若作用电压稍 高于，则各球隙便会击穿 Cs Cs 3 g4 c2 $皓 中击电压发生器高效回路接线 7

7 z工作原理 ¾ 电容器并联充电，而后串联放电 9 主电容充电：主电容C 通过整流源并联充电到电压 U。各球隙事先调节到能耐压U 值，若作用电压稍 高于U，则各球隙便会击穿 冲击电压发生器高效回路接线

√点火球隙点火：当需要使发生器动作时，可向 点火球隙的针极送去5~8千伏的脉冲电压，针 极和接地球面之间产生一小火花，由于其紫外 线的照射，促使点火球隙g放电 注意点：球隙的放电所产生的紫外线应能照 射到球隙，以利于促使之放电 Cs Cs 80 c2 中击电压发生器高效回路接线 8

8 9 点火球隙点火：当需要使发生器动作时，可向 点火球隙的针极送去5～8千伏的脉冲电压，针 极和接地球面之间产生一小火花，由于其紫外 线的照射，促使点火球隙g1放电 9 注意点：g1球隙的放电所产生的紫外线应能照 射到g2球隙，以利于促使g2之放电 冲击电压发生器高效回路接线

V点2电位拾高：g1放电后，使点1从原先在充电下 的一U突变为零电位。而，点2从原零电位变为+U √间隙g2放电：间隙g2两端便作用了2U的电位差， 它比能承受的一个U高了一倍，所以g2在g1放电 所造成的紫外线的照射下马上放电 Cs Cs 0/ c2 $告 中击电压发生器高效回路接线 9

9 9 点2电位抬高：g1放电后，使点1从原先在充电下 的－U 突变为零电位。而点2从原零电位变为＋U 9 间隙g2放电：间隙g2两端便作用了2U 的电位差， 它比能承受的一个U 高了一倍，所以g2在g1放电 所造成的紫外线的照射下马上放电 冲击电压发生器高效回路接线

√点4电位拾高g放电：点4的电位变为+2U,g3 的瞬间压差达到3U,也就立即放电 √间隙g4和g0放电：g4和go跟着放电，冬级电容器 C就和诸”一起串联起来了 Cs Cs g4 c2 $告告 中击电压发生器高效回路接线 10

10 9 点4电位抬高g3放电：点4的电位变为＋2U，g3 的瞬间压差达到3U，也就立即放电 9 间隙g4和g0放电：g4和g0跟着放电，各级电容器 C 就和诸rf一起串联起来了 冲击电压发生器高效回路接线

●中击电压发生器的工作特点 >充放电过程：“电容器并联充电，而后串联放电” > 电阻R的连接与隔离作用：在充电时起电路的连 接作用；放电时则起隔离作用 电容并联串联转换方法：诸电容由并联变成串联 是靠一组球隙分别处于绝缘和放电来达到 Cs Cs g4 c2 $告 中击电压发生器高效回路接线 11

11 z冲击电压发生器的工作特点 ¾ 充放电过程： “电容器并联充电，而后串联放电” ¾ 电阻R 的连接与隔离作用：在充电时起电路的连 接作用；放电时则起隔离作用 ¾ 电容并联串联转换方法：诸电容由并联变成串联 是靠一组球隙分别处于绝缘和放电来达到 冲击电压发生器高效回路接线