CN104237751B - 防雷装置工频续流遮断能力的测试装置 - Google Patents

Abstract

一种防雷装置工频续流遮断能力的测试装置，包括：工频振荡回路、高压冲击电路、机械联动装置、采样电阻和分压装置；工频振荡回路包括依次连接的工频电感、第一球隙、工频电容，高压冲击电路包括依次连接的波形调节器、第二球隙、冲击电容，工频振荡回路的工频电感、高压冲击电路、分压装置分别与两个接入端并联连接，其中一个接入端还串接有采样电阻，机械联动装置分别与第一球隙和第二球隙连接，其中，所述接入端为用于连接待测防雷装置的接入端；机械联动装置用于通过调节第一球隙和第二球隙的距离控制工频振荡回路和高压冲击电路放电时刻，将高压冲击电路的放电时刻控制在工频振荡回路的设定相位时刻。本方案可以提高试验成功率。

Description

防雷装置工频续流遮断能力的测试装置

技术领域

本发明涉及检测技术领域，特别是涉及一种防雷装置的防雷装置工频续流遮断能力的测试装置。

背景技术

针对电力线路避雷装置(避雷器)的工频续流遮断能力试验发达国家已展开长期的研究，目前已研制出测试线路避雷器工频续流遮断能力的大型试验装置，该装置集成雷电冲击和工频电源，真实模拟挂网运行线路避雷器遭受雷击的实际工况，但其同步控制方法是通过单片机或PLC控制系统来控制断路器合闸分闸来实现的，耗资和设备占用空间巨大。同时需要分别测试断路器的固有合闸时间与分闸时间以及点火装置的点火时间等等，需要按照一定的时序进行精确控制执行才能确保试验成功，试验失效率比较高。

目前还公开了一种同步控制方法，通过采集短路电流，通过A/D转换后预测电流曲线，预测出短路电流过零点时刻，从而在过零点前发出同步控制脉冲，使点火球隙在预订的时刻击穿动作。该方法是通过单片机或PLC控制系统控制低压电子电路进行数据采集、计算发出同步控制指令，存在电磁兼容设计困难，功能实现复杂等缺点。在高压冲击作用下，低压电子控制电路及微机控制系统容易受到干扰而失效。

发明内容

基于此，有必要针对试验失效率比较高的问题，提供一种防雷装置工频续流遮断能力的测试装置。

一种防雷装置工频续流遮断能力的测试装置，包括：工频振荡回路、高压冲击电路、机械联动装置、采样电阻和分压装置；

所述工频振荡回路包括依次连接的工频电感、第一球隙、工频电容，所述高压冲击电路包括依次连接的波形调节器、第二球隙、冲击电容，工频振荡回路的工频电感、高压冲击电路、分压装置分别与两个接入端并联连接，其中一个接入端还串接有采样电阻，机械联动装置分别与第一球隙和第二球隙连接，其中，所述接入端为用于连接待测防雷装置的接入端；

所述机械联动装置用于通过调节第一球隙和第二球隙的距离控制工频振荡回路和高压冲击电路放电时刻，将高压冲击电路的放电时刻控制在工频振荡回路的设定相位时刻；所述工频振荡回路用于提供额定电压和额定电流；所述波形调节器用于调节不同标准的冲击电压波形；所述采样电阻用于采集待测防雷装置的电流波形，所述分压装置用于采集待测防雷装置两端的电压波形。

上述防雷装置工频续流遮断能力的测试装置，采用机械联动装置调节工频振荡回路和高压冲击电路中的球隙距离来控制两个回路的投入时间，从而实现冲击电压投入的时刻在工频振荡电压设定相位范围内可控，真实模拟出电力系统防雷装置的实际工况。解决了目前对于电力系统防雷装置的工频续流遮断能力试验测试技术复杂、抗干扰能力差、试验失效率高等缺陷，满足了高压测试中高电压、大电流的测试要求，可以正确、有效地对电力系统防雷装置的工频续流遮断能力进行测试和评估，特别是对电力系统带串联间隙线路防雷装置的工频续流遮断能力进行测试和评估。相对于工频电压源取自系统试验变电站的技术手段，该试验装置具备制作成本低、占地面积小、运维简单、测试费用低廉等优点，可有效避免在试验过程中给电网运行带来安全隐患。

附图说明

图1为本发明防雷装置工频续流遮断能力的测试装置实施例的结构示意图；

图2为本发明防雷装置工频续流遮断能力的测试装置应用实例的结构示意图。

具体实施方式

下面结合实施例及附图对本发明作进一步详细说明，但本发明的实施方式不限于此。

如图1所示，为本发明防雷装置工频续流遮断能力的测试装置实施例的结构示意图，包括：工频振荡回路110、高压冲击电路120、机械联动装置130、采样电阻140和分压装置150；

所述工频振荡回路110包括依次连接的工频电感111、第一球隙112、工频电容113，所述高压冲击电路120包括依次连接的冲击电容121、第二球隙122、波形调节器123，工频振荡回路110的工频电感111、高压冲击电路120、分压装置150分别与两个接入端并联连接，其中一个接入端还串接有采样电阻，机械联动装置分别与第一球隙和第二球隙连接，其中，所述接入端为用于连接待测防雷装置的接入端；

其中，工频电感111、第一球隙112、工频电容113构成的是一个回路。工频振荡回路110作为工频电压源与两个接入端并联，可以是回路中工频电感两端分别与两个接入端连接。高压冲击电路120与两个接入端并联连接可以是依次连接的冲击电容121、第二球隙122、波形调节器123的两端分别与两个接入端连接，即可以是波形调节器的输出端与一个接入端连接，由于另一个接入端与取样电阻串接，因此，冲击电容的一端与取样电阻连接。

所述机械联动装置用于通过调节第一球隙和第二球隙的距离控制工频振荡回路和高压冲击电路放电时刻，将高压冲击电路的放电时刻控制在工频振荡回路的设定相位时刻；所述工频振荡回路用于提供额定电压和额定电流；所述波形调节器用于调节不同标准的冲击电压波形；所述采样电阻用于采集待测防雷装置的电流波形，所述分压装置用于采集待测防雷装置两端的电压波形。

本实施例利用机械联动装置调节不同回路的球隙距离控制工频振荡回路与冲击电路的放电时刻，设计出一种安全可靠、简单易行、不受冲击电压干扰的电力系统防雷装置工频续流遮断能力的测试装置。该装置可提供各种电压等级下的冲击电压和短时工频续流，真实模拟防雷装置在遭受过电压冲击过程中的实际工况，尤其可以模拟雷击事件发生在工频电网的不同相位时测试防雷装置工频续流的切断能力测试。为电力系统相关的生产技术监督、质量检验提供快捷、有效的检测手段。特别是，待测防雷装置为带串联间隙线路防雷装置时，可以提高试验成功率。

机械联动装置的作用是通过调节第一球隙和第二球隙的距离控制工频振荡回路和高压冲击电路放电时刻，从而将高压冲击电路的放电时刻控制在工频振荡回路的设定相位时刻。因此，只要可以调节第一球隙和第二球隙的距离的装置都可以。在其中一个实施例中，还提供一种具体的机械联动装置。所述机械联动装置包括定绝缘板、动绝缘板和用于动绝缘板滑动的滑动杆；

动绝缘板与定绝缘板平行设置，并通过滑动杆连接，所述定绝缘板分别与第一球隙的其中一个球型电极和第二球隙的其中一个球型电极连接，所述动绝缘板分别对应与第一球隙的另一个球型电极和第二球隙的另一个球型电极连接。

第一球隙的两个球型电极直径相同，且位置相对。同理，第二球隙的两个球型电极直径相同，且位置相对。第一球隙其中一个球型电极固定在定绝缘板上，另一个球型电极固定在动绝缘板相对应的位置。第二球隙其中一个球型电极固定在定绝缘板上，另一个球型电极固定在动绝缘板相对应的位置。从而通过机械联动装置实现在待测防雷装置承受高压冲击前后的时刻始终保持待测防雷装置两端施加有工频振荡电压，通过工频振荡回路球隙(第一球隙)和高压冲击回路球隙(第二球隙)距离的调节可精确控制两者之间的延时时间，也即实现冲击电压投入的时刻在工频振荡电压相位0°～90°范围内可控，真实模拟出电力系统防雷装置的实际运行工况。

可以通过机械联动装置同时控制第一球隙的距离和第二球隙的距离。还可以通过设置电极来移动球型电极，从而控制第一球隙的距离与第二球隙的距离的差距。即还包括电极，所述球型电极与电极可移动连接，所述电极固定在定绝缘板或动绝缘板上，所述电极用于调节第一球隙的初始间距和第二球隙的初始间距的差距，其中，第一球隙的初始间距小于第二球隙的初始间距。

在其中一个实施例中，还包括气动装置和气缸，在气动装置的驱动下，所述气缸推动动绝缘板沿着滑动杆向定绝缘板移动。可以通过气缸推动动绝缘板沿着滑动杆向定绝缘板快速移动，从而使得第一球隙和第二球隙的空间距离快速缩短，直至第一球隙导通放电，第二球隙随后发生冲击放电。

在其中一个实施例中，还包括充电装置，所述充电装置用于将工频电容和冲击电容分别充电至各自的额定电压。

在其中一个实施例中，所述设定相位时刻的相位范围为0°～90°。从而实现冲击电压放电时刻在工频振荡电压相位0°～90°范围内可控，真实模拟出电力系统防雷装置的实际工况。

在其中一个实施例中，还包括第三球隙，所述第三球隙设于工频振荡回路和高压冲击电路之间；所述第三球隙用于隔离工频电压通过。第三球隙的作用是允许高电压等级的冲击电压通过，限制工频电压通过，避免工频电压向冲击回路放电。

在其中一个实施例中，还包括检测装置，所述检测装置分别与取样电阻和分压装置连接，所述检测装置用于获取电流波形和电压波形，判断待测防雷装置是否在第一设定时间导通，并且是否在第二设定时间切断工频续流。从而验证其过压防护功能是否满足实际生产需求。

取样电阻用来测量待测防雷装置(试品)中流过的电流，冲击电压施加在试品两端，试品的特性决定了其在遭受过电压时击穿导通，导通回路中有冲击电流流过。同时在冲击电压发生过程中，工频振荡电压始终施加在试品的两端，该电源通过冲击电压建立的导通通道持续放电，形成工频续流。通过电流检测取样电阻与冲击分压装置可获取测试对象两端支路的电压、电流波形，判断测试对象是否正确动作导通，是否在要求时间内切断工频续流，计算分断电流幅值大小等技术参数，从而验证其过电压防护功能是否满足实际生产需要。

以上实施方式中的各种技术特征可以任意进行组合，只要特征之间的组合不存在冲突或矛盾，但是限于篇幅，未进行一一描述，因此上述实施方式中的各种技术特征的任意进行组合也属于本说明书公开的范围。

本实施列举其中一种组合进行说明，如图2所示，包括：工频电容210、工频电感220、冲击电容230、冲击波形调节器240、第一球隙(工频球隙)250、第二球隙(冲击球隙)260、第三球隙(工频隔离球隙)270、限流元件280、采样电阻290、定绝缘板310、动绝缘板320、电极330、滑动杆340、气缸350。利用LC振荡回路参数配置来提供电力系统电网额定电压和额定电流。通过机械联动装置把工频振荡回路和高压冲击回路结合在一起，通过调节联动装置不同回路中的球隙距离来控制两个回路的投入时刻，从而实现冲击电压投入的时刻在工频振荡电压相位0°～90°范围内可控，真实模拟出电力系统防雷装置的实际工况，有效、正确测试出防雷装置的工频续流遮断能力。

首先通过外接的充电装置将工频电容210和冲击电容230分别充电至各自的额定电压。工频球隙250与冲击球隙260的初始状态处于分断状态，分别隔离工频电容210与冲击电容230的放电通道。在气动装置的驱动下，气缸350推动动绝缘板320沿着滑动杆340向定绝缘板310快速移动，从而使得工频球隙250和冲击球隙260的空间距离快速缩短。由于工频球隙(第一球隙)的初始间距小于冲击球隙(第二球隙)的初始间距，则工频球隙250先发生接触导通，工频电容与工频电感形成工频50Hz工频振荡。在工频振荡回路起振后经过一定的延时，冲击电容通过冲击回路球隙放电对试品形成高压冲击。通过调整工频球隙250和冲击球隙260初始状态的位置，可以控制冲击球隙260发生冲击放电时刻发生在工频球隙250导通放电之后，延时时间可控，从而实现冲击电压放电时刻发生在工频振荡电源相位的0°～90°之间可控。

冲击电容230通过冲击球隙260放电通道放电，经过冲击波形调节器240形成满足试验条件的各种标准冲击电压波形，同时击穿工频隔离球隙270，将电压施加在待测防雷装置的两端，导致待测防雷装置动作形成放电通道。由于工频球隙250率先导通，工频电容210与工频电感220发生LC振荡，形成工频电压源，该工频电压源在待测防雷装置遭受冲击电压作用的整个过程中一直存在。在冲击电压发生后，工频电压源通过待测防雷装置的冲击电压放电通道持续放电，形成工频续流，直至待测防雷装置自恢复至绝缘高阻状态，切断工频续流。

电极330固定在定、动绝缘板上，用于固定和调节球隙初始间距，兼具导电作用。工频隔离球隙270用于高电压等级的冲击电压通过而限制工频电压通过，避免工频电压向冲击回路放电。限流元件280的作用用于限制冲击电压作用在工频回路的冲击电流幅值。采样电阻290用于采集待测防雷装置中通过的冲击电流和工频续流电流幅值。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (8)

1.一种防雷装置工频续流遮断能力的测试装置，其特征在于，包括：工频振荡回路、高压冲击电路、机械联动装置、采样电阻和分压装置；

所述工频振荡回路包括依次连接的工频电感、第一球隙、工频电容，所述高压冲击电路包括依次连接的波形调节器、第二球隙、冲击电容，工频振荡回路的工频电感、高压冲击电路、分压装置分别与两个接入端并联连接，其中一个接入端还串接有采样电阻，机械联动装置分别与第一球隙和第二球隙连接，其中，所述接入端为用于连接待测防雷装置的接入端；

所述机械联动装置用于通过调节第一球隙和第二球隙的距离控制工频振荡回路和高压冲击电路放电时刻，将高压冲击电路的放电时刻控制在工频振荡回路的设定相位时刻；所述工频振荡回路用于提供额定电压和额定电流；所述波形调节器用于调节不同标准的冲击电压波形；所述采样电阻用于采集待测防雷装置的电流波形，所述分压装置用于采集待测防雷装置两端的电压波形；所述设定相位时刻的相位范围为0°～90°。

2.根据权利要求1所述的防雷装置工频续流遮断能力的测试装置，其特征在于，所述机械联动装置包括定绝缘板、动绝缘板和用于动绝缘板滑动的滑动杆；

动绝缘板与定绝缘板平行设置，并通过滑动杆连接，所述定绝缘板分别与第一球隙的其中一个球型电极和第二球隙的其中一个球型电极连接，所述动绝缘板分别对应与第一球隙的另一个球型电极和第二球隙的另一个球型电极连接。

3.根据权利要求2所述的防雷装置工频续流遮断能力的测试装置，其特征在于，还包括电极，所述球型电极与电极可移动连接，所述电极固定在定绝缘板或动绝缘板上，所述电极用于调节第一球隙的初始间距和第二球隙的初始间距的差距，其中，第一球隙的初始间距小于第二球隙的初始间距。

4.根据权利要求2所述的防雷装置工频续流遮断能力的测试装置，其特征在于，还包括气动装置和气缸，在气动装置的驱动下，所述气缸推动动绝缘板沿着滑动杆向定绝缘板移动。

5.根据权利要求1至4任意一项所述的防雷装置工频续流遮断能力的测试装置，其特征在于，还包括充电装置，所述充电装置用于将工频电容和冲击电容分别充电至各自的额定电压。

6.根据权利要求1至4任意一项所述的防雷装置工频续流遮断能力的测试装置，其特征在于，还包括第三球隙，所述第三球隙设于工频振荡回路和高压冲击电路之间；所述第三球隙用于隔离工频电压通过。

7.根据权利要求1至4任意一项所述的防雷装置工频续流遮断能力的测试装置，其特征在于，还包括检测装置，所述检测装置分别与取样电阻和分压装置连接，所述检测装置用于获取电流波形和电压波形，判断待测防雷装置是否在第一设定时间导通，并且是否在第二设定时间切断工频续流。

8.根据权利要求1至4任意一项所述的防雷装置工频续流遮断能力的测试装置，其特征在于，所述待测防雷装置为带串联间隙线路防雷装置。