[实用新型]一种同轴结构的10kV方波电压发生器

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种方波电压发生器，具体涉及一种同轴结构的10kV方波电压发生器。

背景技术

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μs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MOSFET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，因此脉宽过小不能计算得到分压器的确切稳定时间。

综上，需要提供一种能够对电压等级高、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分压器方波响应特性。

发明内容

为了满足现有技术的需要，本实用新型提供了一种同轴结构的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；所述气体火花开关与储能电容连接；

所述气体火花开关的轴线与所述储能电容的轴线均设置在金属屏蔽盒的同一位置上；

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1μF；

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柱之间的感应电容，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。

与最接近的现有技术相比，本实用新型的优异效果是：