CN106124900A - 条形导体的雷电冲击响应性能检测系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种条形导体的雷电冲击响应性能检测系统，包括：用于导电的接地板、模型导体、雷电冲击电流发生器和电压测量装置；所述模型导体为根据输电线路中杆塔的主材尺寸进行等比缩小的条形导体；所述接地板放置在地面，所述模型导体立于接地板上，所述模型导体的一端与所述接地板接触，所述模型导体的另一端通过雷电冲击电流发生器连接所述接地板，所述模型导体的另一端还通过电压测量装置连接所述接地板；所述雷电冲击电流发生器发出雷电冲击电流，所述电压测量装置测量所述雷电冲击电流模型通过导体时的电压参数，所述电压参数用于对模型导体的雷电冲击响应性能进行检测。上述条形导体的雷电冲击响应性能检测系统可以提高相应检测方案的全面性，具有较高的雷电冲击响应性能检测效果。
Description
技术领域
本发明涉及雷电检测技术领域，特别是涉及一种条形导体的雷电冲击响应性能检测系统。
背景技术
高压电气设备的杆塔等条形状电气设备的雷电冲击响应性能差异对高压电气设备的安全运行存在至关重要的影响，目前，上条形电气设备的雷电冲击响应性能检测主要基于传输线理论对电力系统电磁暂态过电压进行计算，具体是将各高压电气设备等效为RLC等元器件，再将相应条形电气设备和上述等效RLC元器件连成电路，进行仿真计算，以对条形电气设备的电压或者电流等性能进行检测，这样容易忽略高压电气设备和条形电气设备本身尺寸以及相应接地网对电磁暂态过程的影响。尤其是对于结构比较复杂的高压输电线路和变电站或换流站而言，传统的检测方案具有局限性，容易影响条形电气设备冲击响应性能的检测效果。
发明内容
基于此，有必要针对传统的条形电气设备冲击响应性能检测方案具有局限性，容易影响其雷电冲击响应性能的检测效果的技术问题，提供一种条形导体的雷电冲击响应性能检测系统。
一种条形导体的雷电冲击响应性能检测系统，包括：用于导电的接地板、模型导体、雷电冲击电流发生器和电压测量装置；所述模型导体为根据输电线路中杆塔的主材尺寸进行等比缩小的条形导体；
所述接地板放置在地面，所述模型导体立于接地板上，所述模型导体的一端与所述接地板接触，所述模型导体的另一端通过雷电冲击电流发生器连接所述接地板，所述模型导体的另一端还通过电压测量装置连接所述接地板；
所述雷电冲击电流发生器发出雷电冲击电流，所述电压测量装置测量所述雷电冲击电流模型通过导体时的电压参数，所述电压参数用于对条形导体的雷电冲击响应性能进行检测。
上述条形导体的雷电冲击响应性能检测系统，将雷电冲击电流发生器连接在模型导体和与接地网对应的接地板之间，利用上述雷电冲击电流发生器对模型导体施加雷电冲击电流，获取模型导体通过上述雷电冲击电流时的电压参数，用以根据上述电压参数进行条形导体的雷电冲击响应性能检测，使上述雷电冲击响应性能检测方案可以结合输电线路中杆塔的主材等条形电气设备的尺寸和接地网对电磁暂态雷电冲击流量电流的冲击响应进行检测，可以提高相应检测方案的全面性，具有较高的雷电冲击响应性能检测效果。
附图说明
图1为一个实施例的条形导体的雷电冲击响应性能检测系统结构示意图；
图2为一个实施例的模型导体示意图；
图3为一个实施例的条形导体的雷电冲击响应性能检测系统的平面投影图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明提供的条形导体的雷电冲击响应性能检测系统的具体实施方式进行详细阐述。
参考图1，图1所示为一个实施例的条形导体的雷电冲击响应性能检测系统结构示意图，包括：用于导电的接地板11、模型导体12、雷电冲击电流发生器13和电压测量装置14；所述模型导体12模型导体为根据输电线路中杆塔的主材尺寸进行等比缩小的条形导体；
所述接地板11放置在地面，所述模型导体12立于接地板上，所述模型导体12的一端与所述接地板11接触，所述模型导体12的另一端通过雷电冲击电流发生器13连接所述接地板11，所述模型导体12的另一端还通过电压测量装置14连接所述接地板11；
所述雷电冲击电流发生器13发出雷电冲击电流，所述电压测量装置14测量所述雷电冲击电流流过模型导体12时的电压参数，所述电压参数用于对条形导体的雷电冲击响应性能进行检测。
上述条形导体的雷电冲击响应性能可以通过雷电冲击电流流过模型导体12时的电压参数表征，比如模型导体的另一端与接地板之间的电压大小、大于某一值(比如设定的安全值等)的电压持续时间，电压信号的上升沿时间和下降沿时间等电压参数可以表明相应条形导体在遭受瞬态雷电放电现象(雷电冲击电流)时表现出的雷电冲击响应性能，根据电压测量设备获取的电压参数，可以对相应条形导体的雷电冲击响应性能进行相应检测，以获取条形导体在施加雷电冲击电流后的相关性能。
上述模型导体12可以为研究结构更为复杂的输电线路杆塔而抽象出的对杆塔主材尺寸进行等比缩小的导体。
上述接地板11可以采用具有导电性能的金属板，比如铝板或者铜版等。将接地板11平铺在地面，与相应地面保持接触。上述模型导体12是根据待测的输电线路中的杆塔等条形电气设备进行缩小后的条状模型，模型导体的横截面可以为圆形或者矩形等。模型导体12需要立于相应的接地板11上，可以用木架或者塑料架等绝缘支架支撑模型导体12，使模型导体12垂直立于上述接地板11上，并使模型导体11的一端与所述接地板12相互接触。雷电冲击电流发生器13为可以发出雷电冲击电流的冲击电流源，上述雷电冲击电流发生器13发出的一次雷电冲击电流通常持续50～100μs(微秒)，波头陡度高，可达50kA/s(千安每秒)，属于高频冲击波。上述电压测量装置14可以包括能测量或者获取模型导体两端电压值大小、电压波形特征信息(上升沿时间或者下降沿时间等)等电压参数的电压测量表或者示波器等装置。向模型导体加入雷电冲击电流发生器13发出的雷电冲击电流时，模型导体12与接地板11两端的电压参数(如大小，上升沿时间或者下降沿时间等)，可以表征相应条形电气设备的雷电冲击响应性能。
本实施例提供的条形导体的雷电冲击响应性能检测系统，根据相关圆柱设备的尺寸进行等比缩小得到模型导体12，将雷电冲击电流发生器13连接在模型导体12和与接地网对应的接地板11之间，利用上述雷电冲击电流发生器13对模型导体施加雷电冲击电流，获取模型导体12通过上述雷电冲击电流时的电压参数，用以根据上述电压参数进行条形导体的雷电冲击响应性能检测，使上述雷电冲击响应性能检测方案可以结合输电线路中杆塔的主材等条形电气设备的尺寸和接地网对电磁暂态雷电冲击流量电流的冲击响应进行检测，可以提高相应检测方案的全面性，具有较高的雷电冲击响应性能检测效果。
在一个实施例中，上述条形导体的雷电冲击响应性能检测系统，还可以包括用于导电的测量引线；
所述测量引线用于连接模型导体的另一端和雷电冲击电流发生器，雷电冲击电流发生器和接地板，模型导体的另一端和电压测量装置，以及电压测量装置和接地板。
上述测量引线用于将相应条形导体的雷电冲击响应性能检测系统的各个部分连接起来。其中，连接在模型导体的另一端和雷电冲击电流发生器之间以及雷电冲击电流发生器和接地板之间的测量引线可以称为电流引线，连接在模型导体的另一端和电压测量装置之间以及电压测量装置和接地板之间的测量引线可以称为电压引线。测量引线可以包括裸铜线或者其他金属导线等导电性能良好的导线。将上述测量引线自然放置时，上述测量引线为笔直的。
作为一个实施例，上述测量引线可以为裸铜线。
裸铜线具有较为优良的导电性能，利用裸铜线连接雷电冲击响应性能检测装置的各个部分，可以进一步提高相应雷电冲击响应性能检测装置的检测性能。
作为一个实施例，上述测量引线的直径范围可以为0.3至1.2毫米。
将测量引线自然放置时，上述测量引线为笔直的，测量引线的直径可以为0.3毫米、1.1毫米或者1.2毫米等值，也可以设置为0.3至1.2毫米之间的其他值。
作为一个实施例，上述模型导体与所述测量引线垂直连接；其中各条与模型导体连接的测量引线均垂直于模型导体；其中各条与模型导体连接的测量引线可以相互垂直。
上述模型导体、各个测量引线(电流引线或者电压引线)之间的连接可以如图1所示，各条测量引线均垂直于垂直导体，上述各条测量引线之间也可以相互垂直。
本实施例中，各条测量引线均垂直于垂直导体，上述各条测量引线之间也相互垂直，可以减少相互之间的磁耦合对测量结果的影响。
在一个实施例中，上述模型导体的形状可以为长条形，所述模型导体的横截面为圆形，所述模型导体的长度与横截面的直径之比在区间[10,20]上。
上述区间[10,20]表示10至20的闭区间，模型导体的长度与横截面的直径之比可以为10，也可以为20，还可以为10至20之间的其他值。
作为一个实施例，上述模型导体的示意图可以如图2所示，图2中，模型导体的长度为0.9m(米)，横截面直径可以为5mm(毫米)。
作为一个实施例，上述接地板的形状可以为矩形，所述接地板的任一边长大于所述模型导体的长度，所述接地板包括铝板。
本实施例中，接地板采用矩形铝板，且接地板的任一边长大于所述模型导体的长度，可以进一步保证上述接地板的接地性能。
在一个实施例中，上述接地板可以为3米*4.8米接地板。
作为一个实施例，上述条形导体的雷电冲击响应性能检测系统的平面投影图以及相应的尺寸可以如图3所示，如图3所示，接地板的形状为矩形铝板，上述接地板的长为4.8m，宽为3m，模型导体的直径为5mm，电压引线和电流引线的直径均为0.3mm，上述条形导体与接地板垂直接触，其垂点距接地板较长的边1.2m，垂点距接地板较短的边1.5m，电压引线平行与接地板的部分长1.5m，电流引线平行于接地板的部分长2.4m。在接地板上安装模型导体的试验回路后还应留有一定的空间，以防止干扰。
在一个实施例中，上述雷电冲击电流发生器发出上升沿为1.2us的雷电冲击电流，所述电压测量装置的带宽为200兆赫兹。
本实施例中，还可以接入电流测量装置测量模型导体顶端通过的电流。电流测量装置和电压测量装置的相关标准可以包括：选择输入电容小于2pF(皮法)，带宽200MHz(兆赫兹)的高压差分探头；选择输入阻抗为50Ω(欧姆)，测量带宽为200MHz的电流探头；电流测量装置和电压测量装置的探头可以用木架等绝缘支架固定，比如置于相应支架上方，用于测量模型导体顶端电压和/或电流；电压测量引线(电压引线)和电流测量引线(电流引线)均拉直，且电压引线、电流引线和简单导体两两垂直，以减少相互之间的磁耦合对测量结果的影响；为匹配冲击源(雷电冲击电流发生器)的上升沿时间(ns级别)，可以选择带宽500MHz，采样率5GS/s的两台示波器对测量波形进行存贮和展示；为避免示波器通道间的相互干扰，电压和电流可以分两次单独进行测量。
上述雷电冲击电流发生器的相关标准可以包括：选择电流或者电压波形上升时间5ns，脉宽300ns，阻抗50Ω，电压幅值100V-4000V，最大电流5A(安培)试验冲击源；将冲击源连接于电压测量引线下方，且与地面保持绝缘，电源的输出信号通过电缆或裸铜线连接至导体的顶端。
在一个实施例中，上述条形导体的雷电冲击响应性能检测系统，还可以包括处理器，所述处理器连接所述电压测量装置；所述处理器获取电压测量装置测量的电压参数，并根据所述电压参数对条形导体的雷电冲击响应性能进行检测。
上述处理器可以通过数据线连接相应的电压测量装置，还可以通过无线通信方式与相应的电压测量装置进行通信，比如将电压测量装置连接无线通信模块，使电压测量装置通过无线通信模块连接相应的处理器等等。
本实施例利用处理器获取模型导体的电压参数进行杆塔等条形电气设备对应的条形导体的雷电冲击响应性能的检测，可以提高相应的检测效率，
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
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 (10)
1.一种条形导体的雷电冲击响应性能检测系统，其特征在于，包括：用于导电的接地板、模型导体、雷电冲击电流发生器和电压测量装置；所述模型导体为根据输电线路中杆塔的主材尺寸进行等比缩小的条形导体；
所述接地板放置在地面，所述模型导体立于接地板上，所述模型导体的一端与所述接地板接触，所述模型导体的另一端通过雷电冲击电流发生器连接所述接地板，所述模型导体的另一端还通过电压测量装置连接所述接地板；
所述雷电冲击电流发生器发出雷电冲击电流，所述电压测量装置测量所述雷电冲击电流模型通过导体时的电压参数，所述电压参数用于对条形导体的雷电冲击响应性能进行检测。
2.根据权利要求1所述的条形导体的雷电冲击响应性能检测系统，其特征在于，还包括用于导电的测量引线；
所述测量引线用于连接模型导体的另一端和雷电冲击电流发生器，雷电冲击电流发生器和接地板，模型导体的另一端和电压测量装置，以及电压测量装置和接地板。
3.根据权利要求2所述的条形导体的雷电冲击响应性能检测系统，其特征在于，所述测量引线为裸铜线。
4.根据权利要求2所述的条形导体的雷电冲击响应性能检测系统，其特征在于，所述测量引线的直径范围为0.3至1.2毫米。
5.根据权利要求2所述的条形导体的雷电冲击响应性能检测系统，其特征在于，所述模型导体与所述测量引线垂直连接；其中各条与模型导体连接的测量引线均垂直于模型导体。
6.根据权利要求1所述的条形导体的雷电冲击响应性能检测系统，其特征在于，所述模型导体的形状为长条形，所述模型导体的横截面为圆形，所述模型导体的长度与横截面的直径之比在区间[10,20]上。
7.根据权利要求6任一项所述的条形导体的雷电冲击响应性能检测系统，其特征在于，所述接地板的形状为矩形，所述接地板的任一边长大于所述模型导体的长度，所述接地板包括铝板。
8.根据权利要求1至7任一项所述的条形导体的雷电冲击响应性能检测系统，其特征在于，所述接地板为3米*4.8米接地板。
9.根据权利要求1至7任一项所述的条形导体的雷电冲击响应性能检测系统，其特征在于，所述雷电冲击电流发生器发出上升沿为1.2us的雷电冲击电流，所述电压测量装置的带宽为200兆赫兹。
10.根据权利要求1至7任一项所述的条形导体的雷电冲击响应性能检测系统，其特征在于，还包括处理器，所述处理器连接所述电压测量装置；所述处理器获取电压测量装置测量的电压参数，并根据所述电压参数对条形导体的雷电冲击响应性能进行检测。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20161116 |