本发明专利技术提供了一种冲击分压器性能校核用10kV方波电压发生器，包括高压直流电源，以及设置在一个金属屏蔽盒内的储能电容、气体火花开关、储气罐和电容分压器；高压直流电源与储能电容连接，气体火花开关与被测分压器连接；高压直流电源向储能电容充电，当充电电压上升至气体火花开关的击穿电压时，气体火花开关击穿向被测分压器输出上升沿式的方波电压。与现有技术相比，本发明专利技术提供的一种冲击分压器性能校核用10kV方波电压发生器，能够对各种电压等级及各种分压比的冲击电阻分压器和弱阻尼电容分压器，进行方波响应试验以判断其动态响应性能。
【技术实现步骤摘要】
—种冲击分压器性能校核用10kV方波电压发生器
本专利技术涉及一种方波电压发生器，具体涉及一种冲击分压器性能校核用10kV方波电压发生器。
技术介绍
在电力系统中，为了检验电力设备耐受雷电冲击过电压的能力，需要在出厂时进行冲击电压耐受试验，所以需要配备有冲击电压发生器及配套冲击分压器测量设备，用于对试验设备进行出厂耐压等其他性能试验。由于雷电冲击波形的波前时间仅为ys量级，因此冲击电压分压器需有较好的动态响应特性才能保证冲击分压器幅值及时间测量的准确性。目前评判冲击分压器动态特性的方法主要采用对冲击分压器进行方波电压响应试验，通过对分压器的方波响应波形进行分析，提取冲击分压器的动态响应特性参数。冲击分压器方波响应试验中要求方波电压源具有较高的幅值、宽脉宽及ns级的上升沿。 目前通常使用的方波电压发生器包括基于汞润开关的方波发生器、采用脉冲形成线回路或Marx回路并经陡化开关(通常包括气体开关及M0SFET开关)组成的方波电压发生器等。基于汞润开关的方波发生器的优点是:使用方便，重频特性好，方波上升时间可以达到ns级，但由于汞润开关耐压有限，普通汞润开关只能产生(100?300)V的低压方波，而随着目前冲击试验电压等级的提高，冲击分压器的分压比不断增大，当方波电压信号仅为几百伏时，在分压器低压侧测量得到的信号相当微弱，易受周围电磁干扰，具有较差的信噪比，不利于分析计算。对于采用脉冲形成线或Marx电路，并经陡化开关原理设计的脉冲发生器，其输出方波的上升时间虽然可做到很短(几ns甚至ps级)，且幅值也可达数十千伏，但其输出脉宽受限于脉冲形成线的长度，通常只有数百ns。由于冲击电阻分压器的稳定时间一般在200ns左右，弱阻尼分压器的稳定时间更长，因此当方波电压脉宽过小时不能计算得到分压器的确切稳定时间。 综上，需要提供一种能够适用于电压等级高的冲击分压器且带载能力强、上升时间短、脉宽较宽的方波发生器，以较难准确可靠的分析冲击分压器方波响应特性。
技术实现思路
为了满足现有技术的需要，本专利技术提供了一种冲击分压器性能校核用10kV方波电压发生器，所述电压发生器包括高压直流电源，以及设置在一个金属屏蔽盒内的储能电容、气体火花开关、储气罐和电容分压器；所述高压直流电源与储能电容连接，所述气体火花开关与被测分压器连接； 所述高压直流电源向储能电容充电，当充电电压上升至气体火花开关的击穿电压时，气体火花开关击穿向被测分压器输出上升沿式的方波电压； 所述电容分压器，用于测量所述方波电压。 优选的，所述金属屏蔽盒的外侧设有充电引线端子；所述储能电容一端的一条支路与所述气体火花开关连接，另一条支路通过所述充电引线端子与高压直流电源连接；所述储能电容另一端与接地开关连接； 优选的，所述储能电容与所述气体火花开关之间设有匹配电阻，用于匹配气体火花开关击穿时在电极上产生的折射电压和反射电压，从而降低所述电压发生器输出方波电压的过冲； 所述储能电容与所述高压直流电源之间设有直流充电电阻，用于高压直流电源开始充电的瞬间保护储能电容； 优选的，所述储能电容包括四个并联的聚丙烯膜电容器，所述聚丙烯膜电容器依次连接后组成环形架构；每个聚丙烯膜电容器的电容量均为1 μ F ; 优选的，所述气体火花开关的放电间隙为球电极间隙；通过调节气体火花开关上的调距旋钮改变所述球电极间隙的间隙距离； 优选的，所述气体火花开关内充有2.5-4个大气压的氮气；所述储气罐中存有4.5个大气压的氮气； 气压传感器检测气体火花开关内的气压，当所述气压小于预设值时，调整所述气体火花开关与储气罐之间的稳压阀的开度，储气罐向气体火花开关充气； 优选的，通过调整气体火花开关内球电极间隙的间隙距离和气压的大小，改变气体火花开关的击穿电压，从而调整气体火花开关击穿后向被测分压器输出的方波电压幅值和脉宽； 优选的，所述电容分压器设置在所述气体火花开关的正上方，包括设置在圆盘上的按照鼠笼结构并联连接的贴片电容； 所述电容分压器的高压臂电容为所述圆盘与气体火花开关中金属连接之间的感应电容，低压臂电容为所述贴片电容； 所述电容分压器中高压臂电压和低压臂电压的分压比为1000:1 ； 优选的，所述电容分压器的输出端与数字示波器连接，用于测量所述电压发生器的输出波形； 优选的，所述方波电压的幅值最大值为10kV，脉宽最小值为1 μ s，过冲最大值为5%。 与最接近的现有技术相比，本专利技术的优异效果是: 1、本专利技术技术方案中，储能电容采用四个并联的聚丙烯膜电容，该储能电容与气体火花开关同轴设置在金属屏蔽盒内，结构紧凑； 2、本专利技术技术方案中，气体火花开关作为放电开关，能够产生幅值可调、最高电压10kV、脉宽大于1μ S、上升时间小于5ns、过冲小，且波形可重复输出的方波信号； 3、本专利技术技术方案中，电压方波源中自带的电容分压器结构紧凑、响应快速，用于测量方波电压发生器的输出方波电压，分压比设置合理，可直接通过同轴电缆输出至示波器用于观测波形。 4、本专利技术提供的一种冲击分压器性能校核用10kV方波电压发生器，性能稳定、带负载能力强，可操作性强，抗电磁干扰能力强，电容分压器可直接进行方波电压波形的测量; 5、本专利技术提供的一种冲击分压器性能校核用10kV方波电压发生器，所接负载可为各种电压等级及各种分压比的冲击电阻分压器和弱阻尼电容分压器，能进行冲击电压测量设备，陡波测量设备的方波响应试验及其溯源方面的研究，有较大的科学研究与工程使用价值。 【附图说明】 下面结合附图对本专利技术进一步说明。 图1:本专利技术实施例中一种冲击分压器性能校核用10kV方波电压发生器结构图； 图2:本专利技术实施例中一种冲击分压器性能校核用10kV方波电压发生器立体图； 图3:本专利技术实施例中储能电容立体图； 图4:本专利技术实施例中储能电容侧视图； 图5:本专利技术实施例中一种冲击分压器性能校核用10kV方波电压发生器工作原理图； 其中，1-储能电容；2_气体火花开关；3_电容分压器；4_球电极间隙；5_匹配电阻；6_充电引线端子；7_方波电压发生器输出端；8_储气罐；9_金属屏蔽盒外壳；10_接地开关；11_气压表；12_电容分压器输出端接头；13_接地开关按钮；14_聚丙烯膜电容器；15-聚丙烯膜电容器；16_聚丙烯膜电容器；17_聚丙烯膜电容器；18:金属连接部件。 【具体实施方式】 下面详细描述本专利技术的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本专利技术，而不能理解为对本专利技术的限制。 本专利技术提供的一种冲击分压器性能校核用10kV方波电压发生器，由高压直流源、储能电容1、气体火花开关2、储气罐8和电容分压器3组成。该方波电压发生器整体结构紧凑，采用同轴式结构布置；储能电容1的一端通过一个匹配电阻5后连接气体火花开关2的一个电极，气体火花开关2的另一端即为方波电压发生器的输出端7,接负载分压器。 如图1和2所示，本实施例中一种冲击分压器性能校核用10kV方波电压发生器包括高压直流电源，以及设置在一个金属屏蔽盒本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种冲击分压器性能校核用10kV方波电压发生器，其特征在于，所述电压发生器包括高压直流电源，以及设置在一个金属屏蔽盒内的储能电容、气体火花开关、储气罐和电容分压器；所述高压直流电源与储能电容连接，所述气体火花开关与被测分压器连接；所述高压直流电源向储能电容充电，当充电电压上升至气体火花开关的击穿电压时，气体火花开关击穿向被测分压器输出上升沿式的方波电压；所述电容分压器，用于测量所述方波电压。
【技术特征摘要】
1.一种冲击分压器性能校核用1kV方波电压发生器，其特征在于，所述电压发生器包括高压直流电源，以及设置在一个金属屏蔽盒内的储能电容、气体火花开关、储气罐和电容分压器；所述高压直流电源与储能电容连接，所述气体火花开关与被测分压器连接； 所述高压直流电源向储能电容充电，当充电电压上升至气体火花开关的击穿电压时，气体火花开关击穿向被测分压器输出上升沿式的方波电压； 所述电容分压器，用于测量所述方波电压。2.如权利要求1所述的电压发生器，其特征在于，所述金属屏蔽盒的外侧设有充电引线端子；所述储能电容一端的一条支路与所述气体火花开关连接，另一条支路通过所述充电引线端子与高压直流电源连接；所述储能电容另一端与接地开关连接。3.如权利要求1所述的电压发生器，其特征在于，所述储能电容与所述气体火花开关之间设有匹配电阻，用于匹配气体火花开关击穿时在电极上产生的折射电压和反射电压，从而降低所述电压发生器输出方波电压的过冲； 所述储能电容与所述高压直流电源之间设有直流充电电阻，用于高压直流电源开始充电的瞬间保护储能电容。4.如权利要求1所述的电压发生器，其特征在于，所述储能电容包括四个并联的聚丙烯膜电容器，所述聚丙烯膜电容器依次连接后组成环形架构；每个聚丙烯膜电容器的电容量均为I μ F。5.如权利要求1所述的电压发生器，其特征在于...
【专利技术属性】
技术研发人员：李文婷，龙兆芝，任想，刘少波，鲁非，
申请(专利权)人：国家电网公司，中国电力科学研究院，
类型：发明
国别省市：北京;11
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