沖擊電壓發生器是產生脈沖波的高電壓發生裝置。沖擊電壓試驗是電力設備高壓試驗的基本項目之一。沖擊電壓試驗既可用于研究電力設備遭受大氣過電壓(雷擊)時的絕緣性能，又可用于研究電力設備遭受操作過電壓時的絕緣性能。同時，在進行電磁兼容研究及放電機理研究等許多方面也都需要進行沖擊電壓試驗。

1、用球隙測量

由于球隙的伏秒特性在放電時間大于1μs時幾乎是一條直線，故用球隙可測量波前時間不小于1μs，半峰值時間不小于5μs的任意沖擊全波或波尾截斷的截波峰值。因在沖擊電壓作用下球隙放電具有分散性，球隙測量的電壓是球隙的50%放電電壓。確定50%放電電壓時，通常對球隙加10次同樣的沖擊電壓，如有4-6次發生了放電，就認為此電壓就是50%放電電壓，此時根據球隙放電電壓表進行大氣條件校正，就得到被測的沖擊電壓的峰值。

2、用分壓器測量系統測量

分壓器測量系統包括：①從被測試品接到分壓器高壓端的高壓引線；②分壓器；③連接分壓器輸出端與示波器的同軸電纜；④示波器，如果只要求測量峰值，則可用峰值電壓表代替示波器。

衡量分壓器波形誤差的標準，應用得最普遍的是方波響應時間。在分壓器高壓側施加一個單位階躍波，理想情況下，分壓器低壓側輸出的也應該是階躍波，只是幅值按分壓比減小。但實際上由于分壓器存在各種非理想的因素，輸出電壓并不是階躍波，而可能是近似按指數規律上升或衰減振蕩的波形。將這個曲線乘以分壓比，歸算到輸入端，就得到歸算后的單位方波響應g(t)，再與輸入的單位方波比較，它們之間形成的面積稱為方波響應時間廠。廠的值越大，表示分壓器的失真越大。實際上，用部分響應時間以及過沖盧這兩個特性指標來衡量誤差，更為恰當，如圖2所示：

沖擊電壓分壓器按其結構可分為四種類型：電阻型；電容型；并聯阻容型；串聯阻容型。電阻分壓器高、低壓臂均為電阻，但由于沖擊電壓的變化速度快，因而對地雜散電容的影響大，形成不可忽略的電納分支。而且，其電納值不是恒定的，與被測電壓中各諧波頻率成比例。這將使輸出波形失真，分壓幅值也有誤差。對電阻分壓器采取一定的改善措施，可應用于1000kV及以下沖擊電壓測量領域。

電容分壓器高壓臂電容器C，電容量較小，但要耐受絕大部分電壓，它是電容分壓器的主要部件。高壓臂電容可以是集中式電容，也可以是分布式電容。低壓臂電容器C：的電容量較大，而耐受電壓不高，通常選用穩定性好、低損耗、寄生電感小、電容量大的電容器，如云母、空氣或聚苯乙烯電容器。電容分壓器也存在對地雜散電容，但由于分壓器本身也是電容構成的，所以雜散電容只會引起幅值誤差，而不會引起波形畸變。然而，如果考慮分壓器各單元的寄生電感和各段連線的固有電感，電容分壓器在沖擊電壓的作用下存在著一系列高頻振蕩回路，其中的電磁振蕩將使分壓器輸出電壓的波形發生畸變。為了阻尼各處的振蕩，可對電容分壓器進行改進，制造出新的阻容分壓器。

并聯阻容分壓器在測量快速變化過程時，沿分壓器各點的電壓分布同電容分壓器，這樣就可以克服對地雜散電容對電阻分壓器產生的波形畸變。在測量慢速變化過程時，沿分壓器各點的電壓分布同電阻分壓器，避免了電容器的泄漏電阻對分壓比的影響。串聯阻容分壓器在各級電容器旁串聯電阻，可以阻尼對地電容和寄生電感引起的振蕩。但串聯電阻后將使分壓器的響應時間增大，如果在低壓臂中也按比例地串人電阻，則可以保持響應時間不變。它可以用來測量雷電沖擊、操作沖擊和交流電壓，電壓可達到兆伏級。

雷電沖擊電壓是利用沖擊電壓發生器產生的,操作沖擊電壓既可以利用沖擊電壓發生器產生，也可以利用沖擊電壓發生器與變壓器聯合產生。

1、雷電沖擊電壓的產生

基本原理：沖擊電壓發生器的原理電路如圖1所示。主電容C₀在被間隙C隔離狀態下，由整流電源充到穩壓電壓U₀。間隙G被點火擊穿后，電容G₀上的電荷經電阻Rt放電，同時也經R_t對C充電(此處，被測試品的電容可視為等值地并人電容C_t中)，在被測試品上形成上升的電壓波前。C_t上的電壓被充到最大值后，反過來又與C₀一起對R_t放電，在被測試品上形成下降的電壓波尾。為了得到較高的效率，主電容C₀應比C_t大得多,以便形成快速上升的波前和緩慢下降的波尾。

2、操作沖擊高壓的產生

獲得操作沖擊高壓的途徑通常有兩種：一種是利用雷電沖擊電壓發生器，適當改變其參數。這種方法適用于具有高阻抗的被測試品。另一種是利用雷電沖擊電壓發生器與變壓器聯合產生。后一種方法多數用于試驗變壓器自身。

(1)利用雷電沖擊電壓發生器產生操作沖擊高壓

利用雷電沖擊電壓發生器來產生操作沖擊電壓，在原理上與產生雷電沖擊電壓是一樣的，只是操作沖擊電壓的波前和半峰值時間均較雷電沖擊電壓長得多，這就要求大大地增加發生器放電的時間常數，需要調整放電回路的參數，即增大各種電容(C₀和C_t)和各種電阻(如R₁和R_t)的值。為了減小在主回路放電時通過充電電阻分流放電的影響(它會使發生器的效率降低)，必須將各級充電電阻的阻值加大，但是伴隨著充電時間的增加，充電的不均勻度大增。為此，在選擇沖擊電壓發生器的參數時。需要全面地考慮上述因素，才能達到良好的輸出波形。為了提高沖擊電壓發生器的效率，也可以用電感調整波前，即用電感代替波前電阻，能獲得較高的輸出電壓，波前電壓的線性也較好。但是波形中稍帶有振蕩分量，不過這還是允許的。

(2)利用雷電沖擊電壓發生器與變壓器聯合產生操作沖擊高壓

利用一個小型雷電沖擊電壓發生器產生一個峰值較低的沖擊電壓，將它施加于變壓器低壓側，因為操作沖擊試驗電壓的等值頻率不高，所以在變壓器高壓側能感應出高幅值的操作沖擊電壓來。小型雷電沖擊電壓發生器可在現場組裝，因此，這種方法便于現場使用。

一般沖擊電壓發生器要滿足兩個要求：首先要能輸出幾十萬伏到幾百萬伏的電壓，同時該電壓要有一一定的波形。為了產生幅值很高的脈沖電壓，仍采用1923年發明的Marx多級回路，如圖3所示。該回路中3級電容器以并聯的方式經過高阻RL“被直流電壓源充電到U₀，然后經過3級球間隙f的同步放電被串聯起來，從而在試品上獲得將近3U₀的脈沖電壓。雖然在實際使用中的Marx回路有多種不同的回路接線，但基本原理相同。

根據實測，雷電波是一種非周期性脈沖，它的參數具有統計性。它的波前時間(約從零上升到峰值所需時間)為0.5~10μs，半峰值時間(約從零上升到峰值后又降到峰值一半時所需時間)為20~90μs,累積頻率為50%的波前和半峰值時間約為1.0~1.5μs和40~ 50μs。操作沖擊電壓波的持續時間比雷電沖擊電壓波長得多，形狀比較復雜， 而且它的形狀和持續時間隨線路的具體參數和長度的不同而有異，不過國際上趨向于用一種兒百微秒波前和幾千微秒波長的長脈沖來代表它。為了保證多次試驗結果的重復性和各實驗室間試驗結果的可比性，對波形及波形定義應有明確規定。為此國際電工委員會和國家標準規定了標準雷電沖擊全波及截波的波形和標準操作沖擊電壓波形。標準雷電沖擊是指波前時間T為1.2μs，半波峰值時間T為50μs的雷電沖擊全波，標準雷電沖擊截波是指經過2~5μs被外部間隙截斷的標準沖擊。，有關設備標準可以規定不同的截斷時間。由于測量上的實際困難，電壓跌落的持續時間沒有標準化。標準雷電沖擊電壓的容許偏差，除有關設備標準另有規定外，實際記錄的沖擊和1.2/50μs標準雷電沖擊的規定值之間的容許偏差。 2100433B

由于這種耐壓方式省去了大容量的供電變壓器，試驗裝備上可比采用三倍頻試驗裝置施加正弦波電壓更為方便。在電力變壓器制造廠，對額定電壓為330kV及以上電壓等級的電力變壓器應該進行操作沖擊耐壓試驗。此時，也可采用感應耐壓方式。試驗電壓波形對變壓器類設備(包括互感器以及電抗器)內絕緣所使用的標準操作沖擊電壓波形如圖1所示。Um為電壓峰值，Tl為視在波前時間，TZ為礁電)。9之J’盯0.3到南┌─┬───┐│尹│泣互軍│└─┼───┤│T2│└───┘圖1內絕緣試驗用的標準操作沖擊電壓波形由視在原點起算到第一次過零時間，T3為90%峰值電壓持續時間。規定T3不小于200娜;孔不小于500件s;IEC76一3文件規定Tl不小于20娜，通常不大于250拜S;中國國家標準規定Tl為20一25。尸勻中國電力行亞標準規定Tl不小于20拜S。上述波形與外絕緣耐壓和放電所采用的波形有所區別。試驗電壓波的極性規定為負極性。試驗電壓峰值u~由有關標準規定。施加的操作沖擊電壓的次數為三次。原理接線該試驗的原理接線。

由直流充電的電容C，，經一對銅球間隙FA放電，向變壓器T低壓側施加一操作波。變壓器高壓側因電磁感應，按變比升高電壓產生試驗用的操作波形。調節電圖2試驗的原理接線阻R:、R:及電容CZ可調節變壓器低壓側操作波至合適形狀，其高壓側除初始階段外，波形基本上與低壓側相同。過零時間TZ除與C:電容量有關外，很大程度上取決于變壓器非線性的勵磁電抗大小，因此與鐵芯的飽和程度、剩磁的大小及極性相關。對于三相電力變壓器，可采用自身勵磁分相試驗法。以圖3簇220kV三相變壓器的試驗接線試驗額定電壓為n。、220kV變壓器的A相繞組為 0巧Um圖433OkV及以上三相變壓器的試驗接線壓方法同圖3。接線如圖4。例，可采用圖3接線。低壓側a一x端口接到如圖2左側的操作波發生器上，高壓側用B、C兩相繞組進行電位的“支撐”，以使A點達到一定的試驗電壓值2100433B