可控的工頻疊加沖擊試驗(yàn)裝置及其試驗(yàn)方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種可控的工頻疊加沖擊試驗(yàn)裝置及其試驗(yàn)方法，其特點(diǎn)是該裝置由沖擊電壓發(fā)生器(1)、工頻電壓產(chǎn)生裝置(2)、耦合電容(3)、被試品(4)、自動(dòng)點(diǎn)火裝置(5)構(gòu)成，沖擊電壓發(fā)生器(1)輸出端與耦合電容(3)輸入端連接，耦合電容(3)輸出端與工頻電壓產(chǎn)生裝置(2)輸出端和被試品(4)高壓端連接，自動(dòng)點(diǎn)火裝置(5)輸入端與工頻側(cè)調(diào)壓器(17)一次側(cè)連接，自動(dòng)點(diǎn)火裝置(5)輸出端與沖擊電壓發(fā)生器(1)的點(diǎn)火球隙(10)的接地端連接；該方法能模擬電力系統(tǒng)中出現(xiàn)的實(shí)際過電壓，能確保作用到被試品高壓端的沖擊電壓波形沒有畸變，能實(shí)現(xiàn)沖擊疊加到工頻的相位可控、可調(diào)，能防止工頻電壓竄入到?jīng)_擊電壓發(fā)生器。
【專利說明】可控的工頻疊加沖擊試驗(yàn)裝置及其試驗(yàn)方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種可控的工頻疊加沖擊試驗(yàn)裝置及其試驗(yàn)方法，屬于高電壓絕緣【技術(shù)領(lǐng)域】。

【背景技術(shù)】
[0002]由于城市配網(wǎng)自動(dòng)化的推行，開關(guān)操作越來越頻繁，電力系統(tǒng)以及系統(tǒng)內(nèi)的各種設(shè)備頻繁遭受操作過電壓的沖擊，同時(shí)部分城網(wǎng)中存在架空線路與地下電纜的混合線路，還會(huì)遭受雷電過電壓，都將給地下電纜以及電氣設(shè)備帶來嚴(yán)重的危害。
[0003]中國(guó)專利201210195050.0 “用于高海拔地區(qū)工頻和沖擊疊加電壓試驗(yàn)的方法”采用高壓隔離球隙將沖擊電壓作用到被試品，實(shí)現(xiàn)工頻與沖擊的疊加；中國(guó)專利201110108141.1 “高海拔輸電等級(jí)交流、直流、沖擊聯(lián)合疊加電壓試驗(yàn)方法”采用保護(hù)球隙將沖擊電壓作用到被試品，實(shí)現(xiàn)沖擊與交流、沖擊與直流、沖擊與直流和交流的疊加；中國(guó)專利201220626064.9 “防工頻電壓竄入沖擊電壓發(fā)生器系統(tǒng)”采用兩個(gè)隔離球隙加一個(gè)風(fēng)扇防止工頻電壓竄入沖擊電壓發(fā)生器；但上述技術(shù)有以下不足:(I)在沖擊電壓未將球隙擊穿時(shí)，沖擊電壓無法通過球隙，使得波形有所畸變；(2)采用兩個(gè)隔離球隙加一個(gè)風(fēng)扇防止工頻電壓竄入沖擊電壓發(fā)生器，兩個(gè)球隙的同步擊穿比較困難；(3)沒有實(shí)現(xiàn)沖擊疊加到工頻的相位的可控、可調(diào)。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足而提供的一種可控的工頻疊加沖擊試驗(yàn)裝置及其試驗(yàn)方法，其特點(diǎn)是作用到被試品高壓端的沖擊電壓無畸變，沖擊疊加到工頻的相位是可控、可調(diào)的，防止工頻電壓竄入沖擊電壓發(fā)生器。
[0005]本發(fā)明的目的由以下技術(shù)措施實(shí)現(xiàn)
[0006]可控的工頻疊加沖擊試驗(yàn)裝置由沖擊電壓發(fā)生器、工頻電壓產(chǎn)生裝置、耦合電容、被試品、自動(dòng)點(diǎn)火裝置構(gòu)成，沖擊電壓發(fā)生器輸出端與I禹合電容輸入端連接，I禹合電容輸出端與工頻電壓產(chǎn)生裝置輸出端和被試品高壓端連接，自動(dòng)點(diǎn)火裝置輸入端與工頻側(cè)調(diào)壓器一次側(cè)連接，自動(dòng)點(diǎn)火裝置輸出端與沖擊電壓發(fā)生器的點(diǎn)火球隙的接地端連接。
[0007]沖擊電壓發(fā)生器由沖擊側(cè)調(diào)壓器、沖擊側(cè)工頻變壓器、沖擊側(cè)保護(hù)電阻、高壓硅堆、點(diǎn)火球隙、沖擊電容、波尾電阻、波頭電阻、負(fù)載電容所構(gòu)成，工頻電壓產(chǎn)生裝置由工頻側(cè)調(diào)壓器，工頻側(cè)工頻變壓器、工頻側(cè)保護(hù)電阻所構(gòu)成。
[0008]自動(dòng)點(diǎn)火裝置由電壓采集單元、信號(hào)處理單元、單片機(jī)、信號(hào)控制單元、高壓脈沖產(chǎn)生單元所構(gòu)成。
[0009]可控的工頻疊加沖擊試驗(yàn)裝置進(jìn)行試驗(yàn)的方法包括以下步驟:
[0010]I)選定所需的工頻電壓與沖擊電壓幅值以及沖擊疊加到工頻的相位，通過分壓器-示波器連接到被試品高壓端監(jiān)測(cè)被試品高壓端的電壓波形；
[0011]2)將工頻側(cè)保護(hù)電阻與工頻側(cè)工頻變壓器斷開，通過調(diào)節(jié)點(diǎn)火球隙的距離來滿足作用到被試品高壓端的沖擊電壓幅值；
[0012]3)將斷開的連接線重新連上，將工頻電壓的幅值調(diào)節(jié)到一定幅值，再將沖擊電壓發(fā)生器的點(diǎn)火球隙的距離調(diào)整到點(diǎn)火球隙自動(dòng)擊穿與不擊穿的臨界電壓；
[0013]4)接通自動(dòng)點(diǎn)火裝置電源，通過單片機(jī)調(diào)節(jié)觸發(fā)延遲角使之滿足沖擊疊加到工頻的相位要求，調(diào)節(jié)控制信號(hào)的高電平時(shí)間來控制高壓脈沖產(chǎn)生單元產(chǎn)生高壓脈沖的持續(xù)時(shí)間使之滿足點(diǎn)火球隙單次觸發(fā)點(diǎn)火；
[0014]5)試驗(yàn)完成后，先斷開自動(dòng)點(diǎn)火裝置的電源，再將沖擊電壓發(fā)生器的調(diào)壓器回零，工頻電壓產(chǎn)生裝置的調(diào)壓器回零，將沖擊電容的殘余電荷放掉。
[0015]本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn):
[0016]沖擊電壓發(fā)生器與工頻電壓產(chǎn)生裝置之間通過耦合電容連接，能保證沖擊電壓發(fā)生器產(chǎn)生的沖擊電壓波形經(jīng)過耦合電容之后不發(fā)生畸變，從而作用在被試品高壓端。
[0017]自行搭建沖擊電壓發(fā)生器，方便負(fù)載電容與耦合電容之間的配合，防止工頻電壓竄入沖擊電壓發(fā)生器。
[0018]自動(dòng)點(diǎn)火裝置的輸出端接點(diǎn)火球隙接地端，能避免沖擊電壓侵入到自動(dòng)點(diǎn)火裝置中，從而保護(hù)自動(dòng)點(diǎn)火裝置。
[0019]自動(dòng)點(diǎn)火裝置通過單片機(jī)編程，從而控制高壓脈沖來觸發(fā)點(diǎn)火球隙自動(dòng)擊穿，實(shí)現(xiàn)沖擊疊加到工頻的相位的可控、可調(diào)。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0020]圖1為本發(fā)明可控的工頻疊加沖擊試驗(yàn)裝置原理圖
[0021]圖2為本發(fā)明可控的工頻疊加沖擊試驗(yàn)裝置中的自動(dòng)點(diǎn)火裝置的結(jié)構(gòu)框圖
[0022]1、沖擊電壓發(fā)生器，2、工頻電壓產(chǎn)生裝置，3、耦合電容，4、被試品，5、自動(dòng)點(diǎn)火裝置，6、沖擊側(cè)調(diào)壓器，7、沖擊側(cè)工頻變壓器，8、沖擊側(cè)保護(hù)電阻，9、高壓硅堆，10、點(diǎn)火球隙，
11、沖擊電容，12、波尾電阻，13、波頭電阻，14、負(fù)載電容，15、工頻側(cè)保護(hù)電阻，16、工頻側(cè)工頻變壓器，17、工頻側(cè)調(diào)壓器，18、電壓采集單元，19、信號(hào)處理單元，20、單片機(jī)，21、信號(hào)控制單元，22、高壓脈沖產(chǎn)生單元。

【具體實(shí)施方式】
[0023]下面通過實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行具體的描述:有必要在此指出的是本實(shí)施例只用于對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步說明，不能理解為對(duì)本發(fā)明保護(hù)范圍的限制。該領(lǐng)域的技術(shù)熟練人員可以根據(jù)上述本發(fā)明的內(nèi)容做出一些非本質(zhì)的改進(jìn)和調(diào)整。
[0024]實(shí)施例
[0025]可控的工頻疊加沖擊試驗(yàn)裝置如圖1所示，該裝置由沖擊電壓發(fā)生器1、工頻電壓產(chǎn)生裝置2、耦合電容3、被試品4、自動(dòng)點(diǎn)火裝置5構(gòu)成，其中沖擊電壓發(fā)生器I輸出端與耦合電容3輸入端連接，耦合電容3輸出端與工頻電壓產(chǎn)生裝置2輸出端、被試品4高壓端連接，自動(dòng)點(diǎn)火裝置5輸入端與工頻側(cè)調(diào)壓器17 —次側(cè)連接，自動(dòng)點(diǎn)火裝置5輸出端與沖擊電壓發(fā)生器I的點(diǎn)火球隙10的接地端連接。
[0026]沖擊電壓發(fā)生器I由沖擊側(cè)調(diào)壓器6、沖擊側(cè)工頻變壓器7、沖擊側(cè)保護(hù)電阻8、高壓硅堆9、點(diǎn)火球隙10、沖擊電容11、波尾電阻12、波頭電阻13、負(fù)載電容14所構(gòu)成，工頻電壓產(chǎn)生裝置2由工頻側(cè)調(diào)壓器17、工頻側(cè)工頻變壓器16、工頻側(cè)保護(hù)電阻15所構(gòu)成。
[0027]自動(dòng)點(diǎn)火裝置5由電壓采集單元18、信號(hào)處理單元19、單片機(jī)20、信號(hào)控制單元21、高壓脈沖產(chǎn)生單元22所構(gòu)成。
[0028]本裝置所使用的波頭、波尾電阻為無感電阻，所使用的電容為沖擊電容，所使用的保護(hù)電阻為水阻，所使用的調(diào)壓器、變壓器、單片機(jī)等均為普通產(chǎn)品，其中各種元件的參數(shù)根據(jù)試驗(yàn)的沖擊和工頻電壓的幅值要求以及被試品參數(shù)決定。特別注意的是，改變沖擊電壓幅值，即調(diào)節(jié)點(diǎn)火球隙的距離時(shí)，要保證沖擊電容的殘余電荷已經(jīng)放掉。
[0029]可控的工頻疊加沖擊試驗(yàn)裝置進(jìn)行試驗(yàn)的方法包括以下步驟:
[0030]I)選定所需的工頻電壓與沖擊電壓幅值以及沖擊疊加到工頻的相位，通過分壓器-示波器連接到被試品4高壓端監(jiān)測(cè)被試品高壓端的電壓波形；
[0031]2)將工頻側(cè)保護(hù)電阻15與工頻側(cè)工頻變壓器16斷開，通過調(diào)節(jié)點(diǎn)火球隙10的距離來滿足作用到被試品4高壓端的沖擊電壓幅值；
[0032]3)將斷開的連接線重新連上，通過調(diào)節(jié)工頻側(cè)調(diào)壓器17將工頻電壓的幅值調(diào)節(jié)到選定的幅值，再通過調(diào)節(jié)沖擊側(cè)調(diào)壓器6將沖擊電壓發(fā)生器I的點(diǎn)火球隙10的距離調(diào)整到其自動(dòng)擊穿與不擊穿的臨界電壓值；
[0033]4)接通自動(dòng)點(diǎn)火裝置5電源，通過單片機(jī)20調(diào)節(jié)觸發(fā)延遲角使之滿足沖擊疊加到工頻的相位要求，調(diào)節(jié)控制信號(hào)的高電平時(shí)間來控制高壓脈沖產(chǎn)生單元22產(chǎn)生高壓脈沖的持續(xù)時(shí)間，使之滿足點(diǎn)火球隙10單次觸發(fā)點(diǎn)火；
[0034]5)試驗(yàn)完成后，先斷開自動(dòng)點(diǎn)火裝置5的電源，再將沖擊側(cè)調(diào)壓器6回零，工頻側(cè)調(diào)壓器17回零，將沖擊電容11的殘余電荷放掉。
【權(quán)利要求】
1.可控的工頻疊加沖擊試驗(yàn)裝置，其特征在于該裝置由沖擊電壓發(fā)生器(I)、工頻電壓產(chǎn)生裝置(2)、耦合電容(3)、被試品(4)、自動(dòng)點(diǎn)火裝置(5)構(gòu)成，沖擊電壓發(fā)生器(I)輸出端與耦合電容(3)輸入端連接，耦合電容(3)輸出端與工頻電壓產(chǎn)生裝置(2)輸出端和被試品(4)高壓端連接，自動(dòng)點(diǎn)火裝置(5)輸入端與工頻側(cè)調(diào)壓器(17) —次側(cè)連接，自動(dòng)點(diǎn)火裝置(5)輸出端與沖擊電壓發(fā)生器(I)的點(diǎn)火球隙(10)的接地端連接。
2.如權(quán)利要求1所述可控的工頻疊加沖擊試驗(yàn)裝置，其特征在于沖擊電壓發(fā)生器(I)由沖擊側(cè)調(diào)壓器(6)、沖擊側(cè)工頻變壓器(7)、沖擊側(cè)保護(hù)電阻(8)、高壓硅堆(9)、點(diǎn)火球隙(10)、沖擊電容(11)、波尾電阻(12)、波頭電阻(13)、負(fù)載電容(14)構(gòu)成。
3.如權(quán)利要求1所述可控的工頻疊加沖擊試驗(yàn)裝置，其特征在于自動(dòng)點(diǎn)火裝置(5)由電壓采集單元(18)、信號(hào)處理單元(19)、單片機(jī)(20)、信號(hào)控制單元(21)、高壓脈沖產(chǎn)生單元(22)構(gòu)成。
4.使用如權(quán)利要求1?3之一所述可控的工頻疊加沖擊試驗(yàn)裝置進(jìn)行試驗(yàn)的方法，其特征在于該方法包括以下步驟: 1)選定所需的工頻電壓與沖擊電壓幅值以及沖擊疊加到工頻的相位，通過分壓器-示波器連接到被試品(4)高壓端監(jiān)測(cè)被試品高壓端的電壓波形； 2)將工頻側(cè)保護(hù)電阻(15)與工頻側(cè)工頻變壓器(16)斷開，通過調(diào)節(jié)點(diǎn)火球隙(10)的距離來滿足作用到被試品⑷高壓端的沖擊電壓幅值； 3)將斷開的連接線重新連上，通過調(diào)節(jié)工頻側(cè)調(diào)壓器(17)將工頻電壓的幅值調(diào)節(jié)到選定的幅值，再通過調(diào)節(jié)沖擊側(cè)調(diào)壓器(6)將沖擊電壓發(fā)生器(I)的點(diǎn)火球隙(10)的距離調(diào)整到其自動(dòng)擊穿與不擊穿的臨界電壓值； 4)接通自動(dòng)點(diǎn)火裝置(5)電源，通過單片機(jī)(20)調(diào)節(jié)觸發(fā)延遲角使之滿足沖擊疊加到工頻的相位要求，調(diào)節(jié)控制信號(hào)的高電平時(shí)間來控制高壓脈沖產(chǎn)生單元(22)產(chǎn)生高壓脈沖的持續(xù)時(shí)間，使之滿足點(diǎn)火球隙(10)單次觸發(fā)點(diǎn)火； 5)試驗(yàn)完成后，先斷開自動(dòng)點(diǎn)火裝置(5)的電源，再將沖擊側(cè)調(diào)壓器￠)回零，工頻側(cè)調(diào)壓器(17)回零，將沖擊電容(11)的殘余電荷放掉。
【文檔編號(hào)】G01R31/12GK104297647SQ201410550645
【公開日】2015年1月21日 申請(qǐng)日期:2014年10月16日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月16日
【發(fā)明者】周凱, 何珉, 冉立, 黃明, 熊慶 申請(qǐng)人:四川大學(xué)