CN102246052B - 高压脉冲检验系统的系统部件的装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种最好用于电力变压器质量保证的高压脉冲检验系统的系统部件的装置。依据本发明，为空间组合系统部件提出一种具有仅一个系统部件共用的顶端电极的共用主框架。

Description

高压脉冲检验系统的系统部件的装置

技术领域

本发明涉及一种最好用于电力变压器质量保证的高压脉冲检验系统的系统部件的装置。

背景技术

高压检验遵循的目的是，借助人工产生的脉冲式冲击模拟三相电网中的瞬间过压。在此方面，传统上在例如通过雷击引起的外部过压与由于电网内的开关过程产生的内部电路过压之间存在区别。大量的过压现象为检验目的还原为标准化的雷电冲击和电路冲击电压。为这些检验电压确定描述确定的公差内部电压上升、峰值和下降的特性参数。在需要模拟非常迅速的电压变化影响的切断雷电冲击电压时，作为其他特性参数还补充了截断有效时间。要求、电压形状及其参数的确定在ICE 60060-1中有所定义。根据所实施的标准检验，为此使用的高压脉冲检验系统包括脉冲发生器和辅助部件，如截断火花间隙、分压器和过冲补偿部件。

为产生所需的脉冲式冲击电压，数十年来市场上出现了也称为马克思(Marx)发生器的马克思倍增电路。由同名发明人1923年开发并以编号DE 455933申请专利的电路类型以多个电路级构成，其中，每个级串联一个冲击电容和一个开关机构，特别是开关火花间隙并与冲击电容和开关机构并联一个电阻以及为此串联一个电阻。在此方面，两个依次级这样相互连接，使其可以并联充电和串联放电。

冲击电容借助充电直流电压充电。环接的充电电阻在这种情况下不仅限制充电电流，而且还允许电容器借助火花间隙短时间串联。火花间隙的放电距离这样选择，使其在达到最大充电电压的情况下还不被直接击穿。

所有冲击电容充电到电压的其似稳的终值后，最下面的火花间隙点火，因此被击穿。最近的火花间隙上现在存在双倍的充电电压，从而该火花间隙安全点火。与所使用的级数量无关，放电过程由于此前点火的级充电电压的叠加而一直延续到下一级。

按照这种方式，可以产生非常短的持续时间并同时大振幅的冲击电压脉冲，它们特别适用于高压技术中的检验目的和试验并证实电磁相容性中的绝缘配合和抗干扰性。

例如DE 196 39 023也公开了借助附加电路提高上述马克思发生器的极限负荷电容，方法是在负载电容，也就是试样上过冲期间，达到过冲衰减后重新上升的电压降。也称为串联过冲补偿部件的附加电路因此不是减少过冲的原因，而是补偿负载电容，即特别是试样上的过冲。过冲补偿部件由-个补偿电容和至少一个与其并联的放电电阻或放电火花间隙组成，其中，附加电路与检验对象以串联方式环接到马克思倍增电路内。除了与检验对象串联的过冲补偿部件外，公开的还有将这种过冲补偿部件与试样以并联的结构构成。与刚才介绍的结构不同的是，在这样构成的过冲补偿部件中，补偿电容和至少一个放电电阻或放电火花间隙串联设置。

此外，为模拟运行状态的过压负载并为验证高压部件的绝缘强度，还需要将检验对象如已经提到的那样施加切断的冲击脉冲电压。对于这种标准检验所需的分布来说，必须将所施加的电压在从电压波开始起所要求的几微秒的流逝时间的公差内断开。这一点在技术上采用截断火花间隙实现，正如长期以来由现有技术例如DD 143 130已经公开的那样。

此外在高压脉冲检验系统中，与马克思倍增电路的最后一级除了检验对象外还连接电容阻尼的脉冲分压器，其将级放电时产生的雷电脉冲电压降到可以由测量和记录装置处理的数值。

高压脉冲检验系统所使用的所有这些系统部件均具有可观的空间延伸并必须彼此以取决于电压电平预先规定的最小距离设置在检验场内。此外，携带电压的元件与检验场边界之间同样必须遵守确定的取决于电压的最小距离。整个高压脉冲检验系统的占地需求因此显著。此外，许多变压器制造厂家为更换检验对象必须移动整个高压脉冲检验系统。在这种情况下，马克思发生器和其他三个辅助部件必须单个通过检验厂房运动并作为高压脉冲检验系统重新组装和设置。这一过程费时且不便操作。

发明内容

本发明的目的在于，降低辅助部件，特别是截断火花间隙、过冲补偿部件和分压器电压造成的空间延伸并因此减少整个高压脉冲检验系统的占地需求，以便可以使检验厂房更加高效地运行。本发明的目的此外在于，减少所要实现的导电连接的数量并因此节省设备运营商设置高压脉冲检验系统的时间。

该目的通过一种具有第一权利要求特征的高压脉冲检验系统的系统部件的装置得以实现。从属权利要求特别是涉及本发明具有优点的进一步构成。

本发明的总体思路在于，迄今为止单独的主框架和单个辅助部件各自的顶端电极通过具有一个辅助部件共用顶端电极的共用主框架取代。此外，所有辅助部件的连接区使用一个共用的电连接点。通过辅助部件的连接区组合在一个共用的连接点上，它们在该区域内实施检验期间具有同一电压水平。因此为高压脉冲检验系统的运行与发生器并与检验对象仅需一个连接。此外，通过辅助部件结构上组合在一个共用的主框架内，第一次可以使几年来要求减少占地需求的高压脉冲检验系统的设备运营商实现简单的可运输性和由此带来的缩短安装时间。高压脉冲检验系统的大面积延伸迄今为止的原因在于各自辅助部件的顶端电极之间取决于电压预先规定的大距离。但为通过主框架上唯一的顶端电极取代多个这些顶端电极和此外辅助部件空间上组合在主框架内，需要解决以下技术问题：

通过辅助部件仅空间上组合存在对分压器的精度产生不利影响的附加寄生电容。分压器在此方面必须这样确定，使所实施的测量尽管出现大的寄生电容仍表现出高精度。这一点一方面依据本发明通过辅助部件确定的空间设置实现，从而寄生的电容作用很小，另一方面通过明确确定所使用的辅助部件内部的电容，从而产生的总电容允许精确测量，以及此外通过适当选择分压器电容和分压器电阻实现。但由于上述的调整可能性缺少线性关系，本文献中为确定这些参数仅使用近似模式，这样导致寄生电容的变量必须通过模拟进行估计。这些模拟随后在研究试验中进行验证，整体因此是一种迭代过程。

此外通过辅助部件的空间组合分散产生的电磁场，以有效防止出现的电压击穿。特别是截断火花间隙的点燃与复杂的瞬间过程相关。在此方面，截断火花间隙短时间携带零电位，而其余的辅助部件由于其本身的电容造成仍施加高电压。磁场控制因此必须进行如下优化，防止分压器与截断火花间隙或过冲补偿部件与截断火花间隙之间电压击穿，为此需要大范围的磁场计算。但因为利用大多数的磁场计算程序只能计算固定的，但不是强变化磁场的瞬间情况，所以为此在模拟与结构转换之间需要迭代过程。在这种情况下事实证明具有优点的是，过冲补偿部件和分压器利用附加的环彼此电屏蔽。

虽然申请人的公司文献3.62/4中第一次公天了截断火花间隙与雷电冲击开关脉冲的分压器一体化，但在该装置上不能像本发明中那样同时利用两个辅助部件。该现有技术中所公开的截断火花间隙通常此外具有由电阻和电容组合的电堆并因此具有与电容阻尼的分压器相同的部件。如果火花间隙没有点燃，由此截断火花间隙的电堆可以作为分压器转换功能。但这一点在反向连接中也意味着检验时必须存在附加的分压器，如果电压波截断，也就是火花间隙点燃的话。从该公司文献中没有看到对辅助部件空间组合的解决方案。

此外在本发明的框架内完全可以设想，三个可能的辅助部件的仅两个空间组合在一个共用的主框架内，因为例如过冲补偿部件的使用不应视为功能上强制需要的，而是仅提高所产生的雷电冲击电压的质量。也可以设想辅助部件的其他组合可能性。

附图说明

下面借助附图举例对该装置进行详细说明。其中：

图1示出高压脉冲检验系统的系统部件依据本发明的装置示意图；

图2a和2b示出高压脉冲检验系统的系统部件依据本发明的装置优选实施方式。

具体实施方式

图1示出用于容纳辅助部件如截断火花间隙2、分压器3或过冲补偿部件4的辅助部件依据本发明的主框架1。辅助部件在图1中出于概览的原因仅示意示出。主框架1在此方面为可靠直立具有例如由相互连接的钢管5、6和7组成的三角形的底部区。截断火花隙2、分压器3和过冲补偿部件4设置在主框架1的各自角点上并与其导电连接。此外，相应辅助部件的上端借助导电的横架8、9和10机械固定。再与横架8、9和10连接例如可以作为环构成的顶端电极11。导电横架8、9和10因此既满足机械保持顶端电极11的任务，也在辅助部件与顶端电极11之间产生电位均衡。顶端电极11在所示的实施例中这样确定尺寸，使外圆周从设置在各自角点上的辅助部件伸出。但这种尺寸可以取决于各自的使用情况、与实验室墙壁或实验室天花板的距离或电压电平变化并因此仅为举例。在本发明的框架内，完全可以设想三个可能的辅助部件的仅两个固定在三角形底部区的各自角点上，或另一方面依据本发明的主框架1结构上变为具有辅助部件的仅两个容纳处。此外，辅助部件通过一个共用的连接点在导电横架8、9和10的区域内导电连接并在该区域内具有相同的电压水平。

图2a和2b示出本发明的优选实施方式，其中主框架1的底部区与图1不同，不是三角形，而是纵向延伸，也就是直线地构成。附加固定在主框架1上侧面的悬臂架12、13、14和15负责不同框架结构的可靠直立。对这种实施方式也适用仅具有两个辅助部件的容纳处构成。

因此依据本发明的总体思路的所有主框架构成均列入本申请书，它们可以使迄今为止单独的主框架和单个辅助部件各自的顶端电极通过具有一个辅助部件共用的顶端电极的主框架取代。

Claims (6)

1.一种用于高压脉冲检验系统的系统部件的装置，高压脉冲检验系统借助人工产生的脉冲式冲击模拟三相电网中的瞬间过压，所述用于高压脉冲检验系统的系统部件的装置包括脉冲发生器和辅助部件，辅助部件即是截断火花隙(2)、分压器(3)和过冲补偿部件(4)，其特征在于，至少两个辅助部件设置在具有对于辅助部件而言唯一的顶端电极(11)的共用主框架(1)上。

2.按权利要求1所述的装置，其特征在于，主框架(1)由相互三角形连接的钢管(5、6和7)的底部区形成，主框架(1)的底部区的各角点上具有用于辅助部件的容纳处，并且相应辅助部件的上端借助导电的横架(8、9和10)机械固定为使得因此在辅助部件与顶端电极(11)之间既产生机械连接，也产生电位均衡。

3.按权利要求1所述的装置，其特征在于，主框架(1)的底部区直线地构成，主框架(1)上侧面固定多个悬臂架(12、13、14和15)，直线的主框架具有用于辅助部件的至少两个容纳处，并且相应辅助部件的上端借助导电的横架(8、9和10)机械固定为使得因此在辅助部件与顶端电极(11)之间既产生机械连接，也产生电位均衡。

4.按权利要求1或2所述的装置，其特征在于，所述唯一的顶端电极(11)固定在导电的横架(8、9和10)上。

5.按权利要求1至3之一所述的装置，其特征在于，顶端电极(11)构造为环。

6.按权利要求1至3之一所述的装置，其特征在于，在导电的横架(8、9和10)的区域内具有共用的连接点，用作为用于所有辅助部件的电连接接口。