课程设计(综合实验) 报告
名 称： 高电压课程设计
题 目：
院 系：电气与电子工程学院
班 级：学 号： 1101440308
学生姓名： 李雄
指导教师： 王伟
设计周数：
成 绩：
日期：2013年 2月24
日
一、实验目的与要求
设计一个冲击高压发生器，能够产生符合要求冲击的冲击高压。
掌握冲击电压发生器的工作原理、波形形成过程、波形参数描述与计算方法等。
掌握冲击电压发生器的参数设计、总体结构、器件选型和绝缘设计。
二、实验正文
1、 试验具体要求及内容
1）概述
冲击电压发生器是产生冲击电压波的装置，用于试验电力耐受大气过电压和操作过电压
时的绝缘性能，本装置主要用于教学及科学研究，冲击电压发生器能产生雷电冲击电压波形、操作冲击电压波形。
2） 主要技术参数
（1） 标称电压：p80kV ；（2）额定电压等级：p20kV ；（3）标称能量：0.8kJ ；
（4）每级主电容：0.01uF 20kV ；（5）冲击总电容：0.025uF ；（6）总级数：受材料所限，只做二级放电
（7）能产生以下波形：
a. 标准雷电冲击电压全波：p1.2/50uS，电压利用系数小于90%；波头时间1.2p ±30%uS； b. 标准操作冲击波：p250/2500uS，电压利用系数大于80%。
2、 试验设计
（1）主接线图
由于本实验受实验仪器限制，将四级发生器改为两级发生器
（2） 元件选择
本实验我小组设计为操作波，波形要求为波头时间250±20%μs，半波时间2500±
60%μs
根据公式, 波前时间
Tf=3.24Rf*C1*C2/(C1+C2) 两级电路C1取0.4980μF ，C2取2100pF 。
操作波发生器半峰值时间Tf=250μs ，带入计算得Rf=102.577kΩ
根据公式，半峰值时间
Tt=0.693Rt（C1+C2） 两级电路C1取0.4980μF ，C2取2100pF 。 操作波发生器半峰值时间Tt=2500μs ，带入计算得Rt=3.6kΩ
3、 仿真电路与结果
根据冲击电压发生器的等效放电原理图，设计仿真电路，利用电力系统电磁暂态分
析的仿真软件EMTP 进行仿真，按照计算数据设定参数值，电路图如下：
仿真输出波形如下图：
从中可以读出波头时间为231μs ，半波时间为2366μs ，均满足要求。
4、 试验方法及步骤
（1）根据标准操作（雷电）冲击电压波的波头时间和半峰值时间，估算所需的波头电阻、波尾电阻值。
（2）检查已有元件，选择完好、合适的元件搭建试验回路。
（3）检查试验回路无误后，给电容充电，触发，调整示波器得到操作（雷电）冲击电压波形。
（4）保存波形，并进行滤波处理。
试验实物接线如下图：
5、试验结果及分析
操作波发生器近似选取波尾电阻90K Ω，波头电阻，选取7K Ω，获得如下图形
从图中可以看到，波前时间为215μs 左右，满足要求。半峰值时间为2.8ms 左右，也能满足误差要求。
三、实验注意事项及总结
1、 实验前，选择合适容量、电压的电源，将设备按有效绝缘距离就位；接好设备的接地线，
设备的接地线应互相联，最终一点接地且应在本体附近，特别应注意的是接地线应采用铜皮相连。
2、 接线完成、开机试验前应当清除发生器各部分绝缘和球隙表面的灰尘、污垢、潮气。
3、 注意检查所用的电阻是否打坏击穿。
四、参考资料
［1］张仁豫，陈昌渔，王昌长．高电压试验技术（第3版）［M ］．北京：清华大学出版社，2009． ［2］周泽存，沈其工．高电压技术（第三版）［M ］．北京：中国电力出版社，2007．