高压绝缘测试设备（电压击穿强度试验机）的升压系统

高压绝缘测试设备（电压击穿强度试验机）的升压系统

升压系统基础理论 

（一）核心功能定义 介电强度试验仪的升压装置是通过电能转化与调控体系，实现从低压电源到千伏级高压输出的精准控制。其关键技术指标包含升压速率非线性度、纹波系数控制、暂态响应时间三个维度，直接关系到测试结果的ISO标准符合性。先进设备要求升压全程速率偏差小于±1%/s，输出电压波动控制在0.5%峰峰值以内。

（二）性能评价体系 质量验收标准包括五个关键参数：①预置电压偏差范围（±1%）；②电压稳定度（30分钟漂移<0.2%）；③瞬态过冲幅值（<3%）；④谐波失真度（THD<5%）；⑤温升特性（连续工作4小时温升≤30K）。军工级设备在上述指标基础上需提高精度要求，并增加抗电磁干扰等特殊参数。

主流升压技术

（一）工频变压器升压系统 1.结构组成 采用双绕组电磁感应结构，初级绕组由高品质硅钢片叠压形成闭合磁路，次级绕组采取分段式绕制工艺。典型500kV设备具有28级绝缘筒分段结构，采用聚酰亚胺/氧化铝复合绝缘材料。冷却系统配置强制油循环装置，油温控制在55±2℃。

2.工作逻辑 通过伺服电机驱动的机械调压器实现对初级电压的连续调节，经5级电磁耦合传递至次级绕组。磁通量控制采用磁饱和谐振技术，自动补偿铁芯磁滞效应造成的电压波动。输出端配置精密分压器，形成闭环反馈控制系统。

3.技术优势 输出波形正弦度可达到≥99.8%，特别适合电缆、套管等容性负载测试。设备过载能力突出，允许10%瞬时过载持续5秒，符合电力系统突发工况要求。

4.应用局限 系统重量与体积受铁芯材料制约，300kV以上设备整机重量普遍超过5吨。升压速率提升受限，最大升降压速度不超过2kV/s。

（二）谐振式升压装置 1.硬件架构 由高Q值脉冲变压器与可调式LC谐振网络组成，容性负载自动补偿单元采用真空可变电容器。关键部件真空度维持在10^-3 Pa别，电极表面经特殊电子束抛光处理。

2.调谐机制 基于阻抗匹配原理，通过调节容抗感抗比例关系实现系统谐振。智能控制系统实时监测负载阻抗变化，自动调整L-C参数使工作频率始终处于谐振点±0.1%范围内。

3.性能特征 综合能效比可达85%以上，相比传统变压器节能30%。输出电压稳定度提升至0.05%/h，特别适用于长时间稳态耐压试验。瞬时升压速率最高达50kV/μs，满足冲击电压试验需求。

4.使用限制 系统调谐过程耗时较长，工况转换需5-10分钟预热稳定期。对电源频率稳定性要求苛刻，需配合0.1Hz精度稳频电源使用。

（三）电子式高压升压系统 1.拓扑结构 由IGBT全桥逆变单元、高频变压器、多级倍压电路构成核心模块。数字控制系统采用16位ADC采样，DSP处理器运算响应时间<10μs。电磁兼容设计包含四级屏蔽防护，辐射干扰强度≤50dBμV/m。

2.调控策略 应用SVPWM调制技术，实现输出电压0.1%级别的精细调节。动态补偿算法能自动消除负载波动影响，在±20%负载变化范围内保持输出电压稳定。过载保护采用多级联锁机制，动作响应时间<50ns。

3.技术优势 体积重量仅为传统设备的1/5，便于构建移动测试平台。升压速率可在0.1-50kV/s范围连续可调，具备200种预置测试程序存储能力。支持RS485、EtherCAT等多种工业通讯协议。

（四）脉冲阶跃升压技术 1.系统组成 Marx发生器构成核心升压链，单级储能电容采用金属化薄膜结构，充放电寿命达10^6次。触发系统基于光纤隔离技术，时序控制精度±1ns。输出脉冲前沿陡度可达100kV/ns。

2.工作特性 通过多级电容并联充电/串联放电机制，可获得微秒级高压脉冲。具备双向电压输出能力，正负极性切换时间<5μs。重复频率最高1kHz，满足快速循环测试需求。

3.特殊应用 适用于气体绝缘开关设备的振荡冲击试验，能模拟雷电冲击过电压工况。在航天器介质耐瞬态放电测试中展现独优势，脉冲宽度可调范围0.1-500μs。