CN204578489U - 一种电弧电压测量分压器限幅装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种电弧电压测量分压器限幅装置，包括第一电容、第二电容、第三电容、GDT管和TVS管，所述第一电容、第二电容和第三电容串联，所述第一电容远离第二电容的一端为输入端，第三电容远离第二电容的一端接地，第二电容和第三电容之间设有输出端，所述GDT管与第二电容和第三电容并联，所述TVS管与第三电容并联，所述GDT管的击穿电压大于TVS管的击穿电压。本实用新型使用选择的GDT管、TVS管击穿电压差，利用附加的第二电容，将快速响应、限幅电压稳定的要求由TVS管来满足，将大功率的要求由GDT管满足，从而使限幅装置的电容量小，可靠性提高。

Description

一种电弧电压测量分压器限幅装置

技术领域

本实用新型属于限幅装置领域，具体涉及一种电弧电压测量分压器限幅装置。

背景技术

在高压交流断路器的研究中，需使用分压器对断路器开断过程中的电弧电压进行测量。而分压器中的限幅装置是保证分压器正常运行的重要一环。常用的限幅装置是在分压器的输出端并联气体放电管(GDT)、单个或多个瞬态二极管(TVS管)、TVS管+限流电阻等,电气原理分别见图1、图2、图3。

对图1所示电路，GDT具有功率大、寄生电容小的优点，但动作电压的离散性较大，一般为±20％；动作电压高，一般大于75V；响应速度慢，一般为几微秒，对分压比大的分压器即使响应速度慢一些，输出电压不会出现危险电压，但对小分压比的弧压分压器，若响应速度慢，输出端可能会出现危险电压。因而此种电路结构不适合弧压分压器。

对图2所示电路，TVS管具有响应快、动作电压准确的优点，但不能同时做到大功率和低电容，大功率型TVS管的结电容一般为纳法级，低电容型TVS管的功率一般为1.5kW以下。为解决TVS管功率小的缺点，常使用多只TVS管串并联，由于半导体器件的分散性，多只TVS管串并联需解决均压均流问题,且 体积较大；同时，低电容型的TVS管，单只电容约100pF，多只TVS管并联，造成限幅装置的电容变大，对分压比大的分压器，由于低压臂本身电容量大，限幅装置电容对测量性能的影响不明显，但对小分压比的弧压分压器，低压臂本身电容小，限幅装置电容会影响分压器性能。

对图3所示电路，当TVS管的击穿后，TVS管可等效为一个动态电阻，因而流过限幅支路的电流是变化的，且电流变化较大，因此限流电阻上的电压变化较大。限幅装置的限幅电压为TVS管钳位电压加上限流电阻上的电压，所以造成限幅电压波动较大，即限幅电压不稳定。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题便是针对上述现有技术的不足，提供一种电弧电压测量分压器限幅装置，采用合理选择GDT、TVS管的击穿电压，利用增加的附加元件的方案，能发挥GDT、TVS管各自的优点，满足弧压分压器用限幅装置的要求，达到响应快速、功率大、限幅电压准确、可靠性高、电容尽量小的目的。

本实用新型所采用的技术方案是：一种电弧电压测量分压器限幅装置，包括第一电容、第二电容、第三电容、GDT管和TVS管，所述第一电容、第二电容和第三电容串联，所述第一电容远离第二电容的一端为输入端，第三电容远离第二电容的一端接地，第二电容和第三电容之间设有输出端，所述第一电容和第二电容之间、第二电容和第三电容之间、第三电容和接地端之间均设有串联电阻，所述GDT管与第二电容和第三电容并联，靠近第二电容的一端为A点，所述TVS管与第三电容并联，靠近第三电容的一端为B点，所述GDT管的击穿 电压大于TVS管的击穿电压。

作为优选，所述第二电容、第三电容、GDT管和TVS管均设置于绝缘壳体内，所述绝缘壳体上表面和下表面分别设有上绝缘盖和下绝缘盖。

作为优选，所述第二电容和第三电容之间设有铜板。

作为优选，所述GDT管的引脚外表面设有热缩绝缘管。

本实用新型的有益效果在于：使用选择的GDT管、TVS管击穿电压差，利用附加的第二电容，将快速响应、限幅电压稳定的要求由TVS管来满足，将大功率的要求由GDT管满足，从而使限幅装置的电容量小，可靠性提高。

附图说明

图1为分压器的输出端并联GDT管电气原理图；

图2为分压器的输出端并联单个或多个TVS管电气原理图；

图3为分压器的输出端并联TVS管和限流电阻电气原理图；

图4为本实用新型结构示意图；

图5为本实用新型主视图；

图6为图5中A-A向视图；

图7为本实用新型电气原理图；

图8为弧压分压器输入端电压波形图。

图中：1、GDT管；2、TVS管；3、第二电容；4、第三电容；5、串联电阻；6、上绝缘盖；7、下绝缘盖；8、铜板。

具体实施方式

下面将结合附图及具体实施例对本实用新型作进一步详细说明。

如图1、图2、图3、图4、图5、图6、图7和图8所示，一种电弧电压测量分压器限幅装置，包括第一电容、第二电容3、第三电容4、GDT管1和TVS管2，所述第一电容、第二电容3和第三电容4串联，所述第一电容远离第二电容3的一端为输入端，第三电容4远离第二电容3的一端接地，第二电容3和第三电容4之间设有输出端，所述第一电容和第二电容3之间、第二电容3和第三电容4之间、第三电容4和接地端之间均设有串联电阻5，所述GDT管1与第二电容3和第三电容4并联，靠近第二电容3的一端为A点，所述TVS管2与第三电容4并联，靠近第三电容4的一端为B点，所述GDT管1的击穿电压大于TVS管2的击穿电压。

本实施例中，所述第二电容3、第三电容4、GDT管1和TVS管2均设置于绝缘壳体内，所述绝缘壳体上表面和下表面分别设有上绝缘盖6和下绝缘盖7。

本实施例中，所述第二电容3和第三电容4之间设有铜板8。

本实施例中，所述GDT管1的引脚外表面设有热缩绝缘管。

弧压分压器输入端的电压波形见图8。图中的电弧电压为需要测量的电压，约为数kV；当断路器开断后，弧压分压器的输入电压从电弧电压经过数十微秒上升至TRV峰值，约为数百kV。

弧压分压器在测量电弧电压时，第一电容(C1)为高压臂，第二电容3(C2)和第三电容4(C3)组成低压臂，GDT管1、TVS管2均不动作，电弧电压按分压臂衰减后出现在输出端。断路器分断后，弧压分压器输入端电压开始上升，当上升至B点电压为TVS管2击穿电压时，TVS管2动作，输出电压限制并保持在TVS管2的钳位电压，输出端为TVS管2的钳位电压；此时TVS管2等效为 一个动态电阻，A点处的电压将按第二电容3与动态电阻串联后的阻抗参与分压。输入电压继续上升电压，当上升至A点电压为GDT管1的击穿电压时，GDT管1击穿，A点对地短路，A点电压为零，TVS管2停止工作，TVS管2承受的功率为零，输出端的电压为零伏。分压器的输入端电压继续按图8所示波形变化，当输入电压低于GDT管1的击穿电压时，GDT管1断开，当输入电压为相反极性且TVS管2动作时，开始下一个工作循环。

由上述原理可知，TVS管2仅承受TVS管2动作和GDT管1动作之间的功率，时间为几微秒。而在图2所示电路中，TVS管2承受功率的时间几乎与分压器使用时间一样长，达到几百毫秒。因此该方案对TVS管2的功率要求可大幅降低，使用单只TVS管2即可。在该方案中，GDT管1将承受大部分功率，而几kW的功率对于GDT管1来说很容易满足，且在大功率工况下，GDT管1的可靠性比TVS管2更高，因而该方案较图2方案可靠性更高。同时，使用单只TVS管2还可实现电容尽量小的要求。

由上述原理可知，基于对GDT管1、TVS管2选择时，使GDT管1的击穿电压大于TVS管2，因此先由TVS管2动作后限幅。而在图1所示电路中，是GDT管1动作限幅。因而该方案较图1方案具有响应快速、动作电压准确的优点。

Claims (4)

1.一种电弧电压测量分压器限幅装置，其特征在于：包括第一电容、第二电容(3)、第三电容(4)、GDT管(1)和TVS管(2)，所述第一电容、第二电容(3)和第三电容(4)串联，所述第一电容远离第二电容(3)的一端为输入端，第三电容(4)远离第二电容(3)的一端接地，第二电容(3)和第三电容(4)之间设有输出端，所述第一电容和第二电容(3)之间、第二电容(3)和第三电容(4)之间、第三电容(4)和接地端之间均设有串联电阻(5)，所述GDT管(1)与第二电容(3)和第三电容(4)并联，靠近第二电容(3)的一端为A点，所述TVS管(2)与第三电容(4)并联，靠近第三电容(4)的一端为B点，所述GDT管(1)的击穿电压大于TVS管(2)的击穿电压。

2.根据权利要求1所述的一种电弧电压测量分压器限幅装置，其特征在于：所述第二电容(3)、第三电容(4)、GDT管(1)和TVS管(2)均设置于绝缘壳体内，所述绝缘壳体上表面和下表面分别设有上绝缘盖(6)和下绝缘盖(7)。

3.根据权利要求1或2所述的一种电弧电压测量分压器限幅装置，其特征在于：所述第二电容(3)和第三电容(4)之间设有铜板(8)。

4.根据权利要求1或2所述的一种电弧电压测量分压器限幅装置，其特征在于：所述GDT管(1)的引脚外表面设有热缩绝缘管。