雷電沖擊試驗(yàn)是評估電氣設(shè)備絕緣強(qiáng)度的一項(xiàng)關(guān)鍵高壓試驗(yàn)，用于模擬設(shè)備在運(yùn)行中遭受雷擊過電壓時(shí)的耐受能力。

一、 設(shè)備主要組成

一套完整的雷電沖擊電壓試驗(yàn)系統(tǒng)由以下幾個(gè)核心部分協(xié)同工作：

1. 沖擊電壓發(fā)生器

這是系統(tǒng)的核心，其功能是產(chǎn)生符合標(biāo)準(zhǔn)要求的雷電沖擊電壓波形。它基于馬克思電路原理建造，由多級儲(chǔ)能電容器、充電電阻、波前電阻、波尾電阻、點(diǎn)火球隙等部件組成。通過將各級電容器并聯(lián)充電后串聯(lián)放電，從而獲得極高的沖擊電壓輸出。

2. 直流充電裝置

它為沖擊電壓發(fā)生器的各級電容器提供可調(diào)、穩(wěn)定的直流高壓電源。通常包括調(diào)壓器、高壓變壓器、高壓整流硅堆和濾波元件。該裝置的充電電壓精度和穩(wěn)定性直接影響最終沖擊電壓的峰值精度。

3. 測量與截?cái)嘞到y(tǒng)

此系統(tǒng)負(fù)責(zé)精確測量和記錄沖擊電壓。

分壓器：將高電壓按比例降至測量儀器可安全處理的低電壓。阻尼電容分壓器因其性能優(yōu)異，已成為主流選擇。

數(shù)字記錄儀：高速、高分辨率的數(shù)字示波器，用于采集、顯示并分析由分壓器傳來的低壓信號(hào)，計(jì)算波形的峰值、波前時(shí)間、半峰值時(shí)間等關(guān)鍵參數(shù)。

截?cái)嚅g隙：用于在標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的時(shí)刻（如2-6微秒）截?cái)鄾_擊波，產(chǎn)生“雷電沖擊截波”，以模擬絕緣子在沖擊下發(fā)生閃絡(luò)的情況。

4. 自動(dòng)控制系統(tǒng)

現(xiàn)代試驗(yàn)系統(tǒng)的指揮中樞。通常由工業(yè)計(jì)算機(jī)、專用控制軟件和可編程控制器構(gòu)成。它實(shí)現(xiàn)對整個(gè)試驗(yàn)流程的自動(dòng)化控制，包括充電電壓設(shè)定、自動(dòng)點(diǎn)火、波形參數(shù)計(jì)算、試驗(yàn)序列管理、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)與報(bào)告生成，并集成安全聯(lián)鎖功能。

5. 試品與輔助設(shè)施

被試設(shè)備：本身是系統(tǒng)回路的一部分，其等效電容是影響波形和發(fā)生器選型的關(guān)鍵因素。

接地系統(tǒng)：要求低阻抗、大面積的良好接地，確保放電回路暢通和人員安全。

屏蔽試驗(yàn)大廳：防止高壓放電產(chǎn)生的強(qiáng)烈電磁輻射干擾測量系統(tǒng)和周邊電子設(shè)備。

二、 設(shè)備選型要點(diǎn)與步驟

選型的目標(biāo)是確保設(shè)備能為特定試品產(chǎn)生符合標(biāo)準(zhǔn)的波形。選型應(yīng)遵循以下邏輯：

第一步：明確試驗(yàn)需求

確定最高試驗(yàn)電壓：查閱被試產(chǎn)品所遵循的國家或國際標(biāo)準(zhǔn)，確定所需的全波和截波試驗(yàn)電壓峰值。

評估最大負(fù)載電容：確定待試產(chǎn)品中電容最大的一種（通常是大型電力變壓器），估算或測量其等效對地電容。這是選型中最關(guān)鍵的技術(shù)參數(shù)。

第二步：計(jì)算沖擊電壓發(fā)生器關(guān)鍵參數(shù)

標(biāo)稱電壓：發(fā)生器的最高輸出空載電壓。應(yīng)比所需最高試驗(yàn)電壓高出10%-20%，以補(bǔ)償負(fù)載壓降并為調(diào)節(jié)預(yù)留裕量。

標(biāo)稱能量：決定發(fā)生器驅(qū)動(dòng)大電容負(fù)載能力的核心指標(biāo)。發(fā)生器的儲(chǔ)能必須足夠大，才能在連接大電容試品時(shí)，仍能產(chǎn)生標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的1.2/50微秒波形。通常需要根據(jù)試品電容和輸出電壓，通過效率公式進(jìn)行詳細(xì)計(jì)算，確保負(fù)載電容在發(fā)生器的有效負(fù)載能力范圍內(nèi)。

波形調(diào)節(jié)能力：發(fā)生器的波前電阻和波尾電阻應(yīng)具備足夠的可調(diào)范圍，以適應(yīng)不同電容的試品，精確調(diào)出標(biāo)準(zhǔn)波形。

第三步：選擇合適的測量與控制系統(tǒng)

測量系統(tǒng)：選擇帶寬足夠（通常大于20MHz）、響應(yīng)快速的阻尼電容分壓器與高采樣率數(shù)字記錄儀組合。整個(gè)測量系統(tǒng)必須定期進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)校準(zhǔn)，確保測量不確定度符合要求。

控制系統(tǒng)：優(yōu)先選擇自動(dòng)化程度高、軟件功能成熟的系統(tǒng)，以提高測試效率、重復(fù)性和安全性。

選型概括：對于電容小的試品（如絕緣子），側(cè)重電壓等級和測量精度；對于電容大的試品（如變壓器），發(fā)生器能量是選型的首要決定性因素，必須進(jìn)行嚴(yán)謹(jǐn)?shù)呢?fù)載能力核算。