CN204578489U - 一种电弧电压测量分压器限幅装置 - Google Patents
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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
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。
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CN201520260146.XU CN204578489U (zh) | 2015-04-27 | 2015-04-27 | 一种电弧电压测量分压器限幅装置 |
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CN110501625A (zh) * | 2019-09-12 | 2019-11-26 | 荣信汇科电气技术有限责任公司 | 一种igbt饱和管压降在线测量电路 |
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