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1   B类冲击波的产生原理

1.1 B类冲击波的产生原理

如同雷电波一样必须将特快速瞬态电压波标准化。目前，电压互感器新标准GB 20840.1-2010已将VFTO(very fast transient over voltage)定义为冲击波，分为二类：A类冲击波和B类冲击波。A类冲击波，适用于空气绝缘变电站用的电压互感器；B类冲击波，适用于气体绝缘金属外壳全封闭用的电压互感器（GIS）。在实验室进行GIS电压互感器的传递过电压测量，标准中VFTO波形的定义，分类和要求见表1。

表1 GIS电压互感器的传递过电压标准

Tab 1 GIS standard on transient over voltage of transfer

标准的B类冲击波如图1所示。

    图1  B类冲击波形

Fig.1  impulse wave of type B

 由于B类冲击波的波前时间为10×（1±20%）n s，波尾时间大于100ns，与阶跃波类似，因此可以通过对直流电源进行开关合闸来产生。试验电路图如图2所示。

图2 阶跃波发生电路

Fig.2 Step wave generating circuit

可知单位阶跃函数为：

               （1） 

当试验回路中含有电容电感且开关动作具有响应时间时，图3所示的试验电路产生的波形会与标准阶跃波形有所差异。

(a) 标准阶跃波形

(a) Standard step wave

(b)试验电路输出波形

(b) Wave of the generating circuit

图3 阶跃波形

Fig.3 Step wave

图中开关的好坏直接影响输出波形的质量，纳秒级波形产生系统对开关的要求是：1）结构紧凑，开关的电感小；2）导通时延迟短而且分散性小；3）开关接触电阻小。在纳秒级波形产生电路中，影响波形输出质量的开关特性有以下因素：开关特性上升时间、从触发到闭合的动作延迟、时间抖动以及开关的电感与电阻。干簧管继电器不仅满足上述要求，而且此开关导通时间无回跳、前沿陡，适合于用来开断直流电源产生波头陡度为纳秒级的波形，因此本文选干簧管继电器作为开关元件。根据冲击电压发生的原理，研制B类冲击波发生器，B类冲击波波形如图4。对比图1中的波形可知符合电压互感器新标准GB 20840.1-2010中B类冲击波要求。

图4  B类冲击波

Fig 4 Class B impulse wave