CN201532403U - 一种冲击电流发生器 - Google Patents

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董勤晓
李国富
刘之方
余辉
李会兵
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中国电力科学研究院
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Abstract

本实用新型公开了一种冲击电流发生器,包括一个充电回路和一个放电测量回路,所述的充电回路由充电变压器、硅堆、保护电阻和脉冲电容器组依次电连接组成;所述的放电测量回路由脉冲电容器组、可控硅、整回路的电感和电阻、试品MOV阀片及阀片电流分流器依次电连接组成;在脉冲电容器组的两端并联测量其充电电压的电阻分压器;在试品MOV阀片的两端并联测量其残压的电阻分压器;在试品MOV阀片的后面串联测量其电流的分流器;一可控硅触发信号源的控制输出端接可控硅的触发端。其可以用于精确测试非线性电阻片(阀片)在冲击电流下的残压,在测量精度和测试速度上能解决大规模限压器生产的要求,输出冲击电流稳定,测量阀片残压的准确度和分辨率高。

Description

一种冲击电流发生器
技术领域
[0001] 本实用新型属电力电子技术领域,尤其涉及一种冲击电流发生器。
背景技术
[0002] 自2001年开始,本申请人中国电力科学研究院开始自主研发超高压交流输电线路串补(可控串补)装置的相关设备,目前已使所有串补相关设备实现具有自主知识产权的国产化。而串补用大容量金属氧化物限压器(MOV)是需国产化的串补关键设备之一,在国内,除了本申请人中国电力科学研究院高压所生产了串补用大容量金属氧化物限压器
(MOV)夕卜,还没有其他厂家生产串补用MOV。故在此之前还没有大规模、精确测量MOV阀片在冲击电流下残压的技术手段,也没有用于精确测量阀片残压的冲击电流发生器的研制。[0003] MOV阀片具有十分平坦的非线性伏安特性,MOV采用多柱并联型式后,所面临的重要问题是如何能够均匀地将配合电流分配到各阀片柱,以便使各柱的能耗和温升基本相同。在串补工程中阀片的配合电流是根据具体工程应用计算出来的,一般在几百安培的水平,因此阀片在配合电流下的残压是进行限压器合理配片的基础。
[0004] 目前避雷器阀片在冲击电流下残压的测试精度无法满足串补用MOV的配片要求,而避雷器雷电冲击残压是设备绝缘配合的基础,对电网安全运行影响很大,故亟待解决对其测量的问题。在国外,串补用MOV的配片方法各不相同,对阀片残压的测试方法也不相同,而且MOV的相关技术是各厂家的技术秘密,其保密性很强,无法查阅到相关精确测量阀片残压的资料。
[0005] 影响MOV分流特性的主要问题是如何保证配片用原始数据的准确测量,因此需要
研制能够稳定输出冲击电流并能精确测量阀片残压的冲击电流发生器。
[0006] 传统的冲击电流发生器一般采用气体火花间隙作为开关元件,火花间隙放电存在
比较大的分散性,无法精确控制发生器的放电电压;间隙导通后,电容器通过火花间隙迅
速放电,电容器上的电压迅速降低,当电压降低到一定程度后,间隙的气体绝缘介质强度恢
复,火花间隙熄灭,无法维持回路的导通,这样无法得到在极小电流下流经阀片的电压、电
流数据。为获得全电流段的测量数据,亦应对冲击电流发生器的开关元件改进。
发明内容
[0007] 本实用新型的目的是提供一种冲击电流发生器,可以用于精确测试非线性电阻片(阀片)在冲击电流下的残压。
[0008] 为实现上述目的,本实用新型采取以下设计方案:
[0009] —种冲击电流发生器,包括一个充电回路和一个放电测量回路,所述的充电回路由充电变压器、硅堆、保护电阻和脉冲电容器组依次电连接组成;所述的放电测量回路由脉冲电容器组、可控硅、整回路的电感和电阻、试品MOV阀片及阀片电流分流器依次电连接组成;在脉冲电容器组的两端并联测量其充电电压的电阻分压器;在试品MOV阀片的两端并联测量其残压的电阻分压器;在MOV阀片试品的后端串联测量其电流的分流器;一可控硅触发信号源的控制输出端接可控硅的触发端。
[0010] 为本实用新型冲击电流发生器可以应用于多个国产串补工程中限压器阀片的测 试,在测量精度和测试速度上能解决大规模限压器生产的要求。同时该试验装置还可用于 其他避雷器阀片在操作冲击下的试验,如特高压避雷器阀片的试验。该冲击电流发生器中 开关的设计方案不仅可以用于避雷器阀片试验装置,还可以用于其他需要精确控制触发电 压的场合,以及需要提供小冲击电流的场合。该冲击电流发生器把高电压技术与电力电子 技术紧密结合的设计思路会在其他场合得到更加广泛的应用。 [0011] 本实用新型的优点在于:
[0012] 1、输出冲击电流稳定,测量阀片残压的准确度和分辨率高; [0013] 2、应用范围广。
附图说明
[0014] 图1为本实用新型冲击电流发生器构成电原理图。 [0015] 图2为本实用新型冲击电流发生器实施应用原理图。
[0016] 图中:T为充电变压器;D为硅堆;r为保护电阻;C为脉冲电容器组;Th为可控硅;
L及R为整个回路的电感和电阻,包括回路中所加入的调波电感和电阻,以及电容器、回路 连线、分流器等在内的电感和电阻;0为试品M0V阀片和R2组成测量电容器C充电电压 的电阻分压器;R3和&组成测量阀片残压的电阻分压器;S为测量流经阀片电流的分流器; CR0为示波器。
[0017] 下面结合附图及具体实施例对本实用新型做进一步详细说明: 具体实施方式
[0018] 参阅图1所示,本实用新型冲击电流发生器包括一个充电回路和一个放电测量回 路,充电回路由充电变压器T、硅堆D、保护电阻r和脉冲电容器组C依次电连接组成;所述 的放电测量回路由脉冲电容器组C、可控硅Th、整回路的电感L和电阻R、试品M0V阀片0及 阀片电流分流器S依次电连接组成;在脉冲电容器组C的两端并联测量其充电电压的电阻 分压器&、1?2 ;在试品M0V阀片0的两端并联测量其残压的电阻分压器R3、R4 ;在试品MOV阀
片0的后面串联测量其电流的分流器S ;—可控硅触发信号源的控制输出端接可控硅Th的
触发端。
[0019] 其中:L及R为整个回路的电感和电阻,包括回路中所加入的调波电感和电阻,以
及电容器、回路连线、分流器等在内的电感和电阻。
[0020] 为实现测量,在电阻分压器R2的两端接入一示波器CR0。
[0021] 本实用新型冲击电流发生器采用可控硅Th作为冲击电流发生器的开关元件,通 过触发信号来控制可控硅的导通,从而给MOV阀片准确施加冲击电流;由于可控硅Th能够 在很小电流(mA级)下保持导通,可以获取在小电流下MOV阀片的伏安特性。因此本冲击 电流发生器能提供避雷器阀片在全电流段的电压、电流数据。
[0022] 为保证试验的安全性以及试验的速度,可控硅触发信号源的控制输出经光纤接到 可控硅Th的触发端,这样通过光纤保证了高压与低压的有效隔离以及能够有效屏蔽高压 信号对触发信号的干扰,光纤传输光信号到达可控硅触发端的光电转换电路板转换成电信
4号后触发可控硅导通。另本实用新型设置还采用一手控气动装置的夹具对MOV阀片实行夹 紧。
[0023] 本实用新型冲击电流发生器的工作过程是:首先由试验变压器T输出电压,通过 硅堆D整流后,再通过保护电阻r对脉冲电容器组C进行充电,等脉冲电容器组C的充电电 压到一定幅值后,触发可控硅Th导通,脉冲电容器组C通过整个回路的电感L和电阻R对 试品MOV阀片0放电,利用电阻分压器R3、R4和阀片电流分流器S测量试品MOV阀片0上的 电压u和电流i ,并直接送入计算机进行采集和处理,结构框图如图2所示。在本实施例中, 在电阻分压器R4的两端接入计算机数据采集卡,将分流器S的电流信号接入计算机数据采 集卡。
[0024] 本实用新型冲击电流发生器实现测量的工作原理是:根据IEC(国际电工委员会) 的有关规定以及串补工程用金属氧化物限压器对阀片的测试要求,试验装置产生的冲击电 流波形为30/80 s、幅值为1. 2kA。采用该试验装置对阀片进行一次冲击电流试验,利用数 据采集卡采集阀片的残压u和流过阀片的电流i,根据获得的数据拟合一条阀片伏安特性 曲线。当确定阀片的配合电流后,就可以通过拟合的曲线得到相应的残压值。这样为了预 测在配合电流以外的电流时(特别是小电流时)阀片柱之间的均流效果,可以通过拟合曲 线得到阀片在小电流段的伏安特性。
[0025] 为了提高测量的准确度和分辨率,可采用12位高速数据采集卡采集数据并直接 传入计算机进行数据处理。
[0026] 上述各实施例可在不脱离本实用新型的范围下加以若干变化,故以上的说明所包 含及附图中所示的结构应视为例示性,而非用以限制本实用新型的申请专利范围。

Claims (5)

  1. 一种冲击电流发生器,包括一个充电回路和一个放电测量回路,所述的充电回路由充电变压器(T)、硅堆(D)、保护电阻(r)和脉冲电容器组(C)依次电连接组成;其特征在于:所述的放电测量回路由脉冲电容器组(C)、可控硅(Th)、整回路的电感(L)和电阻(R)、试品MOV阀片(O)及阀片电流分流器(S)依次电连接组成;在脉冲电容器组(C)的两端并联测量其充电电压的电阻分压器(R1、R2);在试品MOV阀片(O)的两端并联测量其残压的电阻分压器(R3、R4);在试品MOV阀片(O)的后面串联测量通过其电流的分流器(S);一可控硅触发信号源的控制输出端接可控硅(Th)的触发端。
  2. 2. 根据权利要求1所述的冲击电流发生器,其特征在于:可控硅触发信号源的控制输 出经光纤接到可控硅(Th)的触发端。
  3. 3. 根据权利要求1所述的冲击电流发生器,其特征在于:采用一手控气动装置的夹具夹紧M0V阀片。
  4. 4. 根据权利要求l所述的冲击电流发生器,其特征在于:在电阻分压器(R2)的两端接 入一示波器。
  5. 5. 根据权利要求l所述的冲击电流发生器,其特征在于:在电阻分压器(R4)的两端接入计算机数据采集卡,分流器(s)的电流信号接入计算机数据采集卡。
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