CN113125916A - 一种直流叠加冲击的避雷器试验装置 - Google Patents

一种直流叠加冲击的避雷器试验装置 Download PDF

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Abstract

一种直流叠加冲击的避雷器试验装置，包括冲击试验回路和直流试验回路，其中避雷器同时位于冲击试验回路和直流试验回路，以实现在直流基础上叠加冲击的功能，两个试验回路通过阻波电感和阻波二极管隔离，冲击试验回路主要由机械开关、调压器、试验变压器、高压硅堆、保护电阻、电容、球隙、调波电感、调波电阻等元件构成。直流试验回路主要由机械开关、调压器、试验变压器、保护电阻、高压硅堆、滤波电容、阻波电感、阻波二极管等元件组成。避雷器电阻片放在高低温试验箱中，通过调节试验箱的温度可以改变避雷器电阻片的温度。本发明填补了直流叠加冲击的避雷器试验装置及其研究领域的空白，可为国内外相关的直流避雷器产品提供直流叠加冲击试验。

Description

一种直流叠加冲击的避雷器试验装置
技术领域
本发明属于避雷器试验技术领域，特别涉及一种直流叠加冲击的避雷器试验装置。
背景技术
随着电力技术的发展，高压直流输电在远距离、大容量输电方面具有交流输电不可比拟的优势。避雷器作为电力系统重要的过电压保护设备，已广泛应用于高压直流输电线路。
目前，对于交流避雷器，为了考核避雷器的热稳定性，GB 11032-2010《交流无间隙金属氧化物避雷器》规定在出厂试验中必须要做动作负载试验，其中包含有在工频电压下对避雷器施加冲击。而对于直流避雷器，GB/T 22389-2008《高压直流换流站无间隙金属氧化物避雷器导则》并没有规定动作负载试验需要在直流电压下对避雷器施加冲击。从实际运行工况来看，直流避雷器在遭受雷电冲击时，不仅要承受正常的系统持续运行电压，还要承受雷电过电压，因此有必要研究避雷器在直流基础上叠加冲击的特性，来弥补当前研究的空缺。
发明内容
为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种直流叠加冲击的避雷器试验装置，以研究避雷器在直流基础上叠加冲击的特性。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：
一种直流叠加冲击的避雷器试验装置，包括冲击试验回路和直流试验回路，其中避雷器同时位于冲击试验回路和直流试验回路，以实现在直流基础上叠加冲击的功能。
所述避雷器的电阻片S放在高低温试验箱中，以调节电阻片S的温度，模拟外接环境温度的变化。
所述高低温试验箱的温度范围是-25℃～150℃。
所述冲击试验回路和直流试验回路通过阻波电感L2和阻波二极管D2隔离。
所述冲击试验回路由充电回路和放电回路组成，充电回路由试验变压器一T2、高压硅堆一D1、保护电阻一R1和电容C1串联连接组成，放电回路由电容C1、球隙G、调波电感L1、调波电阻R2和避雷器的电阻片S串联连接组成，试验变压器一T2二次侧的交流高压经过高压硅堆一D1和保护电阻一R1为电容C1充电，当充至设定电压后，通过球隙G、调波电感L1和调波电阻R2对避雷器的电阻片S放电。
所述直流试验回路由整流滤波电路和阻波电路组成，整流滤波电路由试验变压器二T3、高压硅堆二D3、保护电阻二R3和滤波电容C2串联连接组成，阻波电路由阻波二极管D2和阻波电感L2串联连接组成，阻波电路串联连接在滤波电容C2和避雷器的电阻片S之间，试验变压器二T3二次侧的交流高压经由高压硅堆二D3整流、滤波电容C2滤波输出直流电压，利用阻波电感L2通低频阻高频的特点和阻波二极管D2单向导电性的特点阻止冲击波形传递给试验变压器二T3造成破坏。
所述试验变压器一T2和试验变压器二T3均为升压变压器，将一次侧的低电压变换为二次侧的高电压，所述试验变压器一T2配置有调压器一T1，试验变压器二T3配置有调压器二T4，调压器一T1和调压器二T4的作用是将一次侧的工频电压转换为二次侧可调的电压，所述调压器一T1的一次侧串接有机械开关一K1，二次侧与试验变压器一T2的一次侧连接，调压器二T4的一次侧串接有机械开关二K2，二次侧与试验变压器二T3的一次侧连接。
本发明试验装置可以有三种工作模式：直流工作模式、冲击工作模式和直流叠加冲击工作模式，其中：单独闭合机械开关一K1，进入冲击工作模式，测量避雷器在冲击电流下的相关参量；单独机械开关二K2，进入直流工作模式，测量避雷器在直流电压下的相关参量，同时闭合机械开关一K1和机械开关二K2，进入直流叠加冲击工作模式，测量避雷器在直流基础上叠加冲击的相关参量。
所述试验变压器一T2和试验变压器二T3均为油浸式变压器。
所述避雷器为氧化锌避雷器。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1.本发明填补了直流叠加冲击的避雷器试验装置及其研究领域的空白，可为国内外相关的直流避雷器产品提供直流叠加冲击试验。
2.本装置可以灵活设置多种工作模式，既可以单独工作在直流模式或冲击模式，又可以工作在直流叠加冲击模式。
附图说明
图1为本试验装置的连接示意图。
图2为本试验装置的电路图。
图3为冲击工作模式下氧化锌避雷器电阻片的电压电流波形图。
图4为直流工作模式下氧化锌避雷器电阻片的电压波形图。
图5为直流叠加冲击工作模式下氧化锌避雷器电阻片的电压电流波形图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例详细说明本发明的实施方式。
如图1所示，本发明一种直流叠加冲击的避雷器试验装置，包括冲击试验回路和直流试验回路，其中避雷器既在冲击试验回路，又在直流试验回路，以实现在直流基础上叠加冲击的功能。
本发明可将避雷器的电阻片S放在高低温试验箱中，以调节电阻片S的温度，模拟外接环境温度的变化，高低温试验箱的温度调节范围可在-25℃～150℃之间。
本发明的一种具体实现电路如图2所示，图中虚线框表示了高低温试验箱，其中：
冲击试验回路由充电回路和放电回路组成，充电回路由试验变压器一T2、高压硅堆一D1、保护电阻一R1和电容C1串联连接组成，放电回路由电容C1、球隙G、调波电感L1、调波电阻R2和避雷器的电阻片S串联连接组成，试验变压器一T2二次侧的交流高压经过高压硅堆一D1和保护电阻一R1为电容C1充电，当充至设定电压后，通过球隙G、调波电感L1和调波电阻R2对避雷器的电阻片S放电。
直流试验回路由整流滤波电路和阻波电路组成，整流滤波电路由试验变压器二T3、高压硅堆二D3、保护电阻二R3和滤波电容C2串联连接组成，阻波电路由阻波二极管D2和阻波电感L2串联连接组成，阻波电路串联连接在滤波电容C2和避雷器的电阻片S之间，试验变压器二T3二次侧的交流高压经由高压硅堆二D3整流、滤波电容C2滤波输出直流电压，利用阻波电感L2通低频阻高频的特点和阻波二极管D2单向导电性的特点阻止冲击波形传递给试验变压器二T3造成破坏。阻波电感L2和阻波二极管D2还起到了将冲击试验回路和直流试验回路隔离的作用。
避雷器电阻片S放在高低温试验箱X中，高低温试验箱X开两个孔洞，避雷器电阻片S的高低压端引出接线穿出这两个孔洞与直流试验回路、冲击试验回路相连接。
本发明中，试验变压器一T2和试验变压器二T3均可采用为油浸式变压器，二者均为升压变压器，将一次侧的低电压变换为二次侧的高电压，所述试验变压器一T2配置有调压器一T1，试验变压器二T3配置有调压器二T4，调压器一T1和调压器二T4的作用是将一次侧的工频电压转换为二次侧可调的电压，所述调压器一T1的一次侧串接有机械开关一K1，二次侧与试验变压器一T2的一次侧连接，调压器二T4的一次侧串接有机械开关二K2，二次侧与试验变压器二T3的一次侧连接。
本发明试验装置可以有三种工作模式：冲击工作模式、直流工作模式和直流叠加冲击工作模式。
以氧化锌避雷器为例，分别说明三种模式的具体工作过程、原理以及结果。三种模式均假设氧化锌避雷器电阻片S的环境温度为25℃。因此操作时首先将避雷器电阻片S放入高低温试验箱中，调节高低温试验箱的温度使箱内的温度保持在25℃。(备注：下面的试验结果均为环境温度25℃时的结果)。
冲击工作模式：先打开机械开关二K2，后闭合机械开关一K1。调节调压器一T1,使试验变压器一T2二次侧获得的交流高压经过高压硅堆一D1和保护电阻一R1为电容C1充电。当充至设定电压后，通过球隙G、调波电感L1和调波电阻R2对避雷器的电阻片S放电。冲击工作模式下氧化锌避雷器电阻片的电压电流波形如图3所示。在图3中，冲击电流波形为40/80μs，电流峰值为1343A。
直流工作模式：先打开机械开关一K1，后闭合机械开关二K2。调节调压器二T2，使试验变压器二T3二次侧获得的交流高压经由高压硅堆二D3整流、滤波电容C2滤波输出直流电压。直流工作模式下氧化锌避雷器电阻片的电压波形如图4所示。图4中的直流电压幅值为4261V，此处电压是氧化锌避雷器电阻片在85％荷电率下的工作电压。
直流叠加冲击工作模式：先闭合机械开关二K2，即可让氧化锌避雷器电阻片工作在直流电压下；后闭合机械开关一K1，即可让氧化锌避雷器电阻片在直流基础上叠加冲击。利用阻波电感L2和阻波二极管D2可以将冲击试验回路和直流试验回路相隔离。直流叠加冲击工作模式下氧化锌避雷器电阻片的电压电流波形如图5所示。在图5中，冲击电流波形为40/80μs，电流峰值为1343A。电压波形的起始上升电压为4261V，此电压为氧化锌避雷器电阻片在85％荷电率下的工作电压。

Claims (10)

1.一种直流叠加冲击的避雷器试验装置，其特征在于，包括冲击试验回路和直流试验回路，其中避雷器同时位于冲击试验回路和直流试验回路，以实现在直流基础上叠加冲击的功能。
2.根据权利要求1所述直流叠加冲击的避雷器试验装置，其特征在于，所述避雷器的电阻片S放在高低温试验箱中，以调节电阻片S的温度，模拟外接环境温度的变化。
3.根据权利要求2所述直流叠加冲击的避雷器试验装置，其特征在于，所述高低温试验箱的温度范围是-25℃～150℃。
4.根据权利要求1所述直流叠加冲击的避雷器试验装置，其特征在于，所述冲击试验回路和直流试验回路通过阻波电感L2和阻波二极管D2隔离。
5.根据权利要求1所述直流叠加冲击的避雷器试验装置，其特征在于，所述冲击试验回路由充电回路和放电回路组成，充电回路由试验变压器一T2、高压硅堆一D1、保护电阻一R1和电容C1串联连接组成，放电回路由电容C1、球隙G、调波电感L1、调波电阻R2和避雷器的电阻片S串联连接组成，试验变压器一T2二次侧的交流高压经过高压硅堆一D1和保护电阻一R1为电容C1充电，当充至设定电压后，通过球隙G、调波电感L1和调波电阻R2对避雷器的电阻片S放电。
6.根据权利要求5所述直流叠加冲击的避雷器试验装置，其特征在于，所述直流试验回路由整流滤波电路和阻波电路组成，整流滤波电路由试验变压器二T3、高压硅堆二D3、保护电阻二R3和滤波电容C2串联连接组成，阻波电路由阻波二极管D2和阻波电感L2串联连接组成，阻波电路串联连接在滤波电容C2和避雷器的电阻片S之间，试验变压器二T3二次侧的交流高压经由高压硅堆二D3整流、滤波电容C2滤波输出直流电压，利用阻波电感L2通低频阻高频的特点和阻波二极管D2单向导电性的特点阻止冲击波形传递给试验变压器二T3造成破坏。
7.根据权利要求6所述直流叠加冲击的避雷器试验装置，其特征在于，所述试验变压器一T2和试验变压器二T3均为升压变压器，将一次侧的低电压变换为二次侧的高电压，所述试验变压器一T2配置有调压器一T1，试验变压器二T3配置有调压器二T4，调压器一T1和调压器二T4的作用是将一次侧的工频电压转换为二次侧可调的电压，所述调压器一T1的一次侧串接有机械开关一K1，二次侧与试验变压器一T2的一次侧连接，调压器二T4的一次侧串接有机械开关二K2，二次侧与试验变压器二T3的一次侧连接。
8.根据权利要求6所述直流叠加冲击的避雷器试验装置，其特征在于，所述试验变压器一T2和试验变压器二T3均为油浸式变压器。
9.根据权利要求6所述直流叠加冲击的避雷器试验装置，其特征在于，试验装置有三种工作模式：直流工作模式、冲击工作模式和直流叠加冲击工作模式，其中：单独闭合机械开关一K1，进入冲击工作模式，测量避雷器在冲击电流下的相关参量；单独机械开关二K2，进入直流工作模式，测量避雷器在直流电压下的相关参量，同时闭合机械开关一K1和机械开关二K2，进入直流叠加冲击工作模式，测量避雷器在直流基础上叠加冲击的相关参量。
10.根据权利要求1至9任一权利要求所述直流叠加冲击的避雷器试验装置，其特征在于，所述避雷器为氧化锌避雷器。
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