一、雷電沖擊電壓測(cè)試儀沖擊電壓發(fā)生器本體及直流充電電源
雖然沖擊電壓發(fā)生器本體及直流充電電源有多種結(jié)構(gòu)形式，但基本原理都是采用Marx多級(jí)回路，即各級(jí)電容器并聯(lián)充電，然后串聯(lián)放電以獲得脈沖高電壓。標(biāo)志沖擊電壓發(fā)生器本體的主要技術(shù)參數(shù)包括：
額定電壓：發(fā)生器各級(jí)*大充電電壓的總和。
額定儲(chǔ)能：發(fā)生器各級(jí)電容*大儲(chǔ)能的總和。
對(duì)于不同的沖擊電壓發(fā)生器的結(jié)構(gòu)形式，目前采用的級(jí)電壓主要有100kV、150kV、200kV、300kV幾種，而發(fā)生器的每級(jí)電容量則根據(jù)試驗(yàn)需要來合理選擇。HZCJ系列沖擊電壓發(fā)生器采用100kV的級(jí)電壓。
1、沖擊電壓發(fā)生器本體及直流充電電源原理電路圖
2、沖擊電壓發(fā)生器本體結(jié)構(gòu)說明
LCJ系列沖擊電壓發(fā)生器本體設(shè)計(jì)為戶內(nèi)使用，采用三根絕緣立柱支撐結(jié)構(gòu)。在發(fā)生器的每級(jí)將3根立柱聯(lián)結(jié)可靠，并互相間組成穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)。
發(fā)生器的每級(jí)都有一臺(tái)低電感，大容量的沖擊電容，它們被放置在沖擊電壓發(fā)生器結(jié)構(gòu)。該電容采用高密度固體電容器，具有重量輕、體積小的特點(diǎn)，即使在額定工況下連續(xù)操作，它們也有足夠的使用壽命。
發(fā)生器上使用的所有的電阻都是拔插式的線繞電阻。雷電波的調(diào)波電阻采用無(wú)感繞制，具有很小的電感。波頭電阻和波尾電阻安裝在發(fā)生器的兩柱之間。充電電阻則安裝在點(diǎn)火球隙的一側(cè)。
直流充電電源（由高壓變壓器、倍壓電容、高壓硅堆構(gòu)成）采用倍壓整流方式。高壓硅堆安裝在一個(gè)絕緣支撐板上，通過一個(gè)簡(jiǎn)單的彈簧壓接機(jī)構(gòu)可手動(dòng)變換其方向。通過一只保護(hù)電阻將直流高電壓輸出到?jīng)_擊電壓發(fā)生器的*一級(jí)電容。用于測(cè)量充電電壓的高壓高阻也安裝在這個(gè)絕緣支撐板上。
發(fā)生器的點(diǎn)火觸發(fā)是通過觸發(fā)下一級(jí)的球隙使之放電而完成的。因此下一級(jí)的球隙被設(shè)計(jì)成三間隙結(jié)構(gòu)。觸發(fā)脈沖是由一個(gè)高電平，快速變化的脈沖電壓。它是由點(diǎn)火脈沖放大器產(chǎn)生的。一個(gè)用于檢測(cè)發(fā)生器點(diǎn)火的脈沖的耦合電容安裝在發(fā)生器的底座上。
為了確保發(fā)生器的安全操作，系統(tǒng)提供了一個(gè)接地機(jī)構(gòu)。一旦發(fā)生器發(fā)生異常，接地放電開關(guān)會(huì)在*一個(gè)充電電阻后自動(dòng)接地，結(jié)果所有的沖擊電容都將通過下一級(jí)的電阻放電。
3、沖擊電壓發(fā)生器的運(yùn)行方式
A．串聯(lián)聯(lián)線
沖擊發(fā)生器的所有n級(jí)在點(diǎn)火瞬間均被串聯(lián)起來，在這種聯(lián)線方式中，可以得到大的輸出電壓。電路聯(lián)線如下所示。
B．減少級(jí)數(shù)的串聯(lián)聯(lián)線
沖擊發(fā)生器的(n-x)級(jí)在點(diǎn)火瞬間被串聯(lián)起來，x級(jí)被短接了。這種聯(lián)線方式可在串聯(lián)聯(lián)線和少的并聯(lián)聯(lián)線間變化。這種情況下，發(fā)生器的輸出能量按比例x:n減小，輸出電壓可從使用的高的一級(jí)上得到。電路聯(lián)線如下所示。
C．串并聯(lián)聯(lián)線
沖擊發(fā)生器s級(jí)以串聯(lián)方式連接，p級(jí)以并聯(lián)方式連接，這種情況下，發(fā)生器總的充電電壓是級(jí)充電電壓的s 倍。電路聯(lián)線如下所示。
D．多級(jí)并聯(lián)聯(lián)線
這種聯(lián)線方式一般用在變壓器和電抗器的沖擊試驗(yàn)中，因?yàn)檫@種試驗(yàn)的波尾時(shí)間只由試品的阻抗決定。在這種聯(lián)線方式中，發(fā)生器可產(chǎn)生大的輸出能量。電路聯(lián)線如下所示。
二、雷電沖擊電壓測(cè)試儀低阻尼電容分壓器
阻容式電容分壓器由高壓臂電容和低壓臂電容組成，作為沖擊電壓發(fā)生器的基本負(fù)載，是產(chǎn)生沖擊電壓波形的必配設(shè)備。同時(shí)它將沖擊高電壓按比例減小為低壓信號(hào)，可以用峰值電壓表和波形測(cè)量?jī)x器進(jìn)行測(cè)量。其結(jié)構(gòu)圖如下：
三、控制系統(tǒng)
采用基于PLC技術(shù)的控制系統(tǒng)為沖擊電壓發(fā)生器提供各種控制，*沖擊試驗(yàn)的各種控制功能。控制系統(tǒng)由控制柜（帶有輔助操作單元）和主操作單元兩部分組成，控制柜安裝在發(fā)生器底部直流充電電源旁，主操作單元安裝在控制室內(nèi)，兩者連接采用兩芯光纜，其控制連線如下圖所示。
1、系統(tǒng)組成部件如下表所列：
部件名稱 功能說明 安裝位置
控制柜 提供各種控制命令 安裝在發(fā)生器本體底座上
脈沖放大器1 發(fā)生器本體球隙觸發(fā) 安裝在發(fā)生器本體底座上
隔直電容器 隔離觸發(fā)脈沖的直流高壓 安裝在發(fā)生器*一球隙附近
點(diǎn)火反饋分壓器 檢測(cè)發(fā)生器球隙的觸發(fā)狀況 安裝在發(fā)生器本體底座
直流電壓分壓器 測(cè)量發(fā)生器充電電壓 安裝在發(fā)生器本體底座
脈沖放大器2 截?cái)嘌b置球隙觸發(fā) 安裝在截?cái)嘌b置底座上
從操作單元 各種控制命令、參數(shù)的輸入及狀態(tài)顯示 安裝在控制柜上
主操作單元 各種控制命令、參數(shù)的輸入及狀態(tài)顯示 安裝在控制室的控制臺(tái)上。
2芯多模光纖 連接控制柜和主操作單元
2、控制系統(tǒng)技術(shù)參數(shù)
¡ 充電電壓：整定范圍 0~100.0kV
工作范圍 20.0~100.0kV
整定偏差 ≤±1%
不穩(wěn)定度 ≤±1%
整定分辨 0.1kV
¡ 充電時(shí)間：整定范圍 30~180s
整定分辨 1s
報(bào)警時(shí)延 2s
¡ 加壓次數(shù)：整定范圍 1~999
¡ 保護(hù)設(shè)定：過流保護(hù)值 可設(shè)定
過壓保護(hù)值 可設(shè)定
動(dòng)態(tài)充電保護(hù) 可選擇
靜態(tài)充電保護(hù) 可設(shè)定
¡ 觸發(fā)脈沖 大于15kV，上升時(shí)間小于100ns，極性可切換
¡ 輸出沖擊穩(wěn)定性： 大于99%
3、控制系統(tǒng)主要測(cè)控功能如
