CN207424170U - 一种直流叠加冲击电压试验装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型采用一阶冲击电压回路，便于更换波头电阻、波头电容、波尾电阻和波尾电容，方便调节冲击电压波头和波尾时间，使其可输出宽范围、细调节的冲击电压上升率，满足电晕向流注放电转化所需临界电压上升率的试验要求，将波尾电阻通过球形电极与直流电压回路分开，同时，增加了触发器，解决了高电位侧触发信号引入的问题，当需要接入冲击电压时，触发器的输出使得第一球形电极和第二球形电极之间的第一球隙导通，同时，第一球隙导通放电导致第三球形电极和第四球形电极之间的第二球隙的电压绝对值增大，使得第二球隙击穿导通，波尾电阻接入回路，解决了现有的装置不能良好模拟雷暴过程电场变化、实验精度不够和球形电极导通不稳定的技术问题。
Description
技术领域
本实用新型涉及高压试验装置领域，尤其涉及一种直流叠加冲击电压试验装置。
背景技术
随着我国电网电压等级不断提升以及特高压输电快速发展，输变电设施高度显著增加，雷暴过程中电晕放电形成的空间电荷对防雷性能的影响更为凸显。开展电晕放电向流注放电的转化研究，对揭示电晕放电对雷击过程的影响机理，以及指导输变电设施的防雷工程优化设计具有重要的理论和实践意义。
流注放电是雷云下行先导发展过程中形成上行先导的首要条件，揭示电晕放电对雷击过程影响的关键是研究电晕放电向流注放电的转化机理和条件，是目前雷击放电机理研究热点。研究结果表明当雷云下行先导发展到一定高度时，目标物电场集中处的电压上升率达到某一临界值时，电晕放电便转化为流注放电。
但是目前转化条件是基于诸多假设条件的仿真与理论推导，不能良好的模拟实际雷暴过程电场变化，且当前的高压直流冲击试验装置设计不合理，容易因为电阻分压影响实验精度，同时，球形电极导通不稳定，导致了现有的装置不能良好模拟雷暴过程电场变化、实验精度不够和球形电极导通不稳定的技术问题。
实用新型内容
本实用新型公开了一种直流叠加冲击电压试验装置，解决了现有的装置不能良好模拟雷暴过程电场变化、实验精度不够和球形电极导通不稳定的技术问题。
本实用新型提供了一种直流叠加冲击电压试验装置，包括：工频变压器、高压整流硅堆、阻尼电阻、波尾电容、第一球形电极、触发器、第二球形电极、波尾电阻、第三球形电极、第四球形电极、波头电阻、波头电容、反向保护硅堆、限流电阻和直流高压发生器；
所述工频变压器的第一端与所述高压整流硅堆的负极电连接；
所述高压整流硅堆的正极分别与所述阻尼电阻的第一端和所述波尾电容的第一端电连接；
所述阻尼电阻的第二端与所述第一球形电极电连接，所述触发器的输出端与所述第一球形电极电连接；
所述第二球形电极分别与所述波头电阻的第一端和所述第三球形电极电连接，所述第一球形电极和第二球形电极非接触设置；
所述第四球形电极与所述波尾电阻的第一端电连接，所述第三球形电极和所述第四球形电极非接触设置；
所述波头电阻的第二端分别与所述波尾电容的第二端和所述反向保护硅堆的正极电连接；
所述反向保护硅堆的负极与所述限流电阻的第一端电连接；
所述限流电阻的第二端与所述直流高压发生器的第一端电连接；
所述工频变压器的第二端、所述波尾电容的第二端、所述波尾电阻的第二端、所述波头电容的第二端和所述直流高压发生器的第二端接地。
优选地，还包括：滤波电容和滤波电阻；
所述滤波电阻的第一端与所述限流电阻的第二端电连接，所述滤波电阻的第二端与所述直流高压发生器的第一端电连接，所述限流电阻的第二端通过所述滤波电阻与所述直流高压发生器的第一端电连接；
所述滤波电容的第一端与所述限流电阻的第二端电连接，所述滤波电容的第二端接地。
优选地，还包括：整流电阻；
所述整流电阻的第一端与所述高压整流硅堆的正极电连接，所述整流电阻的第二端分别与所述阻尼电阻的第一端和所述波尾电容的第一端电连接，所述高压整流硅堆的正极通过所述整流电阻分别与所述阻尼电阻的第一端和所述波尾电容的第一端电连接。
优选地，所述触发器为光纤触发器。
优选地，所述光纤触发器具体包括：脉冲发生模块、屏蔽箱和金属针；
所述脉冲发生模块设置于所述屏蔽箱内，所述脉冲发生模块的输出端通过所述金属针与所述第一球形电极电连接。
优选地，所述第二球形电极、所述第三球形电极、所述波头电阻、所述波头电容、所述反向保护硅堆、所述限流电阻、所述直流高压发生器、所述滤波电容和所述滤波电阻分别采用绝缘支架支撑。
优选地，所述绝缘支架为四脚环氧塑料支架。
优选地，所述四脚环氧塑料支架的高度为1.2米。
优选地，所述阻尼电阻、所述波尾电阻、所述波头电阻、所述限流电阻、所述滤波电阻和所述整流电阻皆为高压无感电阻。
优选地，所述直流高压发生器为负极性直流高压发生器。
从以上技术方案可以看出，本实用新型具有以下优点：
本实用新型提供了一种直流叠加冲击电压试验装置，包括：工频变压器、高压整流硅堆、阻尼电阻、波尾电容、第一球形电极、触发器、第二球形电极、波尾电阻、第三球形电极、第四球形电极、波头电阻、波头电容、反向保护硅堆、限流电阻和直流高压发生器；所述工频变压器的第一端与所述高压整流硅堆的负极电连接；所述高压整流硅堆的正极分别与所述阻尼电阻的第一端和所述波尾电容的第一端电连接；所述阻尼电阻的第二端与所述第一球形电极电连接，所述触发器的输出端与所述第一球形电极电连接；所述第二球形电极分别与所述波头电阻的第一端和所述第三球形电极电连接，所述第一球形电极和第二球形电极非接触设置；所述第四球形电极与所述波尾电阻的第一端电连接，所述第三球形电极和所述第四球形电极；所述波头电阻的第二端分别与所述波尾电容的第二端和所述反向保护硅堆的正极电连接；所述反向保护硅堆的负极与所述限流电阻的第一端电连接；所述限流电阻的第二端与所述直流高压发生器的第一端电连接；所述工频变压器的第二端、所述波尾电容的第二端、所述波尾电阻的第二端、所述波头电容的第二端和所述直流高压发生器的第二端接地。
本实用新型采用一阶冲击电压回路，便于更换波头电阻、波头电容、波尾电阻和波尾电容，可以方便调节冲击电压的波头和波尾时间，使得本实用新型可输出宽范围、细调节的冲击电压上升率，满足电晕向流注放电转化所需临界电压上升率的试验研究要求，将波尾电阻通过球形电极与直流电压回路间隔分开，避免当直流电压回路输出直流电压的时候因为波尾电阻分压导致直流电压回路输出的电压与直流高压发生器输出的电压不一致，同时，为了避免一阶冲击电压回路触发球隙的问题，增加了触发器，当需要接入冲击电压时，触发器的输出使得第一球形电极和第二球形电极之间的第一球隙导通，同时，第一球隙导通放电导致第三球形电极和第四球形电极之间的第二球隙的电压绝对值增大，使得第二球隙击穿导通，波尾电阻接入回路，解决了现有的装置不能良好模拟雷暴过程电场变化、实验精度不够和球形电极导通不稳定的技术问题。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
图1为本实用新型实施例中提供的一种直流叠加冲击电压试验装置的电路图；
图2为本实用新型实施例中提供的光纤触发装置的结构图；
附图标记如下：
1、工频变压器；2、高压整流硅堆；3、整流电阻；4、阻尼电阻；5、波尾电容；6、第一球隙；7、触发器；8、第二球隙；9、波尾电阻；10、波头电阻；11、波头电容；12、反向保护硅堆；13、限流电阻；14、滤波电容；15、滤波电阻；16、直流高压发生器；17、屏蔽箱；18、金属针。
具体实施方式
本实用新型实施例公开了一种直流叠加冲击电压试验装置，解决了现有的装置不能良好模拟雷暴过程电场变化、实验精度不够和球形电极导通不稳定的技术问题。
请参阅图1和图2，本实用新型实施例中提供的一种直流叠加冲击电压试验装置的一个实施例，包括：工频变压器1、高压整流硅堆2、阻尼电阻4、波尾电容5、第一球形电极、触发器7、第二球形电极、波尾电阻9、第三球形电极、第四球形电极、波头电阻10、波头电容11、反向保护硅堆12、限流电阻13和直流高压发生器16；
工频变压器1的第一端与高压整流硅堆2的负极电连接；
高压整流硅堆2的正极分别与阻尼电阻4的第一端和波尾电容5的第一端电连接；
阻尼电阻4的第二端与第一球形电极电连接，触发器7的输出端与第一球形电极电连接；
第二球形电极分别与波头电阻10的第一端和第三球形电极电连接，第一球形电极和第二球形电极非接触设置；
第四球形电极与波尾电阻9的第一端电连接，第三球形电极和第四球形电极非接触设置；
波头电阻10的第二端分别与波尾电容5的第二端和反向保护硅堆12的正极电连接；
反向保护硅堆12的负极与限流电阻13的第一端电连接；
限流电阻13的第二端与直流高压发生器16的第一端电连接；
工频变压器1的第二端、波尾电容5的第二端、波尾电阻9的第二端、波头电容11的第二端和直流高压发生器16的第二端接地。
需要说明的是，本实施例中由工频变压器1、高压整流硅堆2、阻尼电阻4、波尾电容5、第一球形电极、触发器7、第二球形电极、波尾电阻9、第三球形电极、第四球形电极、波头电阻10、波头电容11组成一阶冲击电压回路；
由反向保护硅堆12、限流电阻13和直流高压发生器16组成直流高压回路；
一阶冲击电压回路中高压整流硅堆2对工频变压器1输出的交流电压进行整流，将交流电压整流成直流电压；
直流电压回路中反向保护硅堆12对直流高压回路的器件进行保护，避免因一阶冲击电压回路产生的冲击电压导致直流高压回路的器件损坏；
限流电阻13则避免当波头电容11被击穿时直流高压回路造成短路产生大电流，损坏器件；
本实施例中的直流叠加冲击电压试验装置采用一阶冲击电压回路，便于更换波头电阻10、波头电容11、波尾电阻9和波尾电容5，可以方便调节冲击电压的波头和波尾时间，使得本实施例中的直流叠加冲击电压试验装置可输出宽范围、细调节的冲击电压上升率，满足电晕向流注放电转化所需临界电压上升率的试验研究要求，将波尾电阻9通过球形电极与直流电压回路间隔分开，避免当直流电压回路输出直流电压的时候因为波尾电阻9分压导致直流电压回路输出的电压与直流高压发生器16输出的电压不一致，同时，为了避免一阶冲击电压回路触发球隙的问题，增加了触发器7，当需要接入冲击电压时，触发器7的输出使得第一球形电极和第二球形电极之间的第一球隙6导通，同时，第一球隙6导通放电导致第三球形电极和第四球形电极之间的第二球隙8的电压绝对值增大，使得第二球隙8击穿导通，波尾电阻9接入回路，解决了现有的装置不能良好模拟雷暴过程电场变化、实验精度不够和球形电极导通不稳定的技术问题。
进一步地，还包括：滤波电容14和滤波电阻15；
滤波电阻15的第一端与限流电阻13的第二端电连接，滤波电阻15的第二端与直流高压发生器16的第一端电连接，限流电阻13的第二端通过滤波电阻15与直流高压发生器16的第一端电连接；
滤波电容14的第一端与限流电阻13的第二端电连接，滤波电容14的第二端接地。
需要说明的是，增加滤波电容14和滤波电阻15可以将直流高压发生器16输出的电压滤波，消除20KHz的纹波，避免纹波覆盖放电电流。
进一步地，还包括：整流电阻3；
整流电阻3的第一端与高压整流硅堆2的正极电连接，整流电阻3的第二端分别与阻尼电阻4的第一端和波尾电容5的第一端电连接，高压整流硅堆2的正极通过整流电阻3分别与阻尼电阻4的第一端和波尾电容5的第一端电连接。
需要说明的是，通过整流电阻3和波尾电容5的配合，可以将经过高压整流硅堆2的直流电压进一步调整波形；
工频变压器1通过高压整流硅堆2、整流电阻3对波尾电容5进行充电，当波尾电容5电压稳定后，通过外部给触发装置一个触发信号，将触发第一球隙6导通，同时击穿第二球隙8，将波尾电阻9接入回路中。冲击电压通过波头电阻10施加至波头电容11高压端，在原有的直流电压上叠加冲击电压波形。
进一步地，触发器7为光纤触发器7。
需要说明的是，触发器7的通讯方式可以有多种，如有线触发器7和无线触发器7，因为使用光纤进行通讯的时候可以避免信号被干扰，所以此处选用光纤触发器7，避免外界因素对触发信号的干扰。
进一步地，光纤触发器7具体包括：脉冲发生模块、屏蔽箱17和金属针18；
脉冲发生模块设置于屏蔽箱17内，脉冲发生模块的输出端通过金属针18与第一球形电极电连接。
需要说明的是，光纤触发器7不能接地。
进一步地，第二球形电极、第三球形电极、波头电阻10、波头电容11、反向保护硅堆12、限流电阻13、直流高压发生器16、滤波电容14和滤波电阻15分别采用绝缘支架支撑。
需要说明的是，因为直流电压回路的电压较高，因此需要保证直流电压回路的器件与地面保持绝缘。
进一步地，绝缘支架为四脚环氧塑料支架。
进一步地，四脚环氧塑料支架的高度为1.2米。
进一步地，阻尼电阻4、波尾电阻9、波头电阻10、限流电阻13、滤波电阻15和整流电阻3皆为高压无感电阻。
需要说明的是，无感即是无感值的意思，这里的无感是指电阻上的感抗值非常小了，可以忽略不计，普通具有高感抗的电阻在使用中容易产生震荡，损坏回路中的其他器件
进一步地，直流高压发生器16为负极性直流高压发生器16。
需要说明的是，直流叠加冲击电压试验装置输出电压的直流分量、冲击电压的时间参数幅值均可独立调节，从而满足不同的直流分量、冲击电压幅值与电压上升率的要求；
负极性直流高压发生器16与滤波电路的滤波电阻15连接，直流电压滤波后通过限流电阻13、反向保护硅堆12将负极性直流高压施加至波头电容11，此时输出电压为负极性直流电压；
工频变压器1通过高压整流硅堆2、整流电阻3对波尾电容5进行充电，当波尾电容5电压稳定后，传递给光纤触发装置一个触发信号，将触发第一球隙6导通，同时击穿第二球隙8，将波尾电阻9接入回路中，冲击电压通过波头电阻10施加至波头电容11高压端，在原有的负极性直流电压上叠加负极性冲击电压波形；
采用一阶冲击电压回路，便于更换波头电阻10、波头电容11、波尾电阻9和波尾电容5，可以方便调节冲击电压的波头和波尾时间，使得本实施例中的直流叠加冲击电压试验装置可输出宽范围、细调节的冲击电压上升率，满足电晕向流注放电转化所需临界电压上升率的试验研究要求，将波尾电阻9通过球形电极与直流电压回路间隔分开，避免当直流电压回路输出直流电压的时候因为波尾电阻9分压导致直流电压回路输出的电压与直流高压发生器16输出的电压不一致，同时，为了避免一阶冲击电压回路触发球隙的问题，增加了触发器7，当需要接入冲击电压时，触发器7的输出使得第一球形电极和第二球形电极之间的第一球隙6导通，同时，第一球隙6导通放电导致第三球形电极和第四球形电极之间的第二球隙8的电压绝对值增大，使得第二球隙8击穿导通，波尾电阻9接入回路，解决了现有的装置不能良好模拟雷暴过程电场变化、实验精度不够和球形电极导通不稳定的技术问题。
以上对本实用新型所提供的一种直流叠加冲击电压试验装置进行了详细介绍，对于本领域的一般技术人员，依据本实用新型实施例的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上，本说明书内容不应理解为对本实用新型的限制。
Claims (10)
1.一种直流叠加冲击电压试验装置，其特征在于，包括：工频变压器、高压整流硅堆、阻尼电阻、波尾电容、第一球形电极、触发器、第二球形电极、波尾电阻、第三球形电极、第四球形电极、波头电阻、波头电容、反向保护硅堆、限流电阻和直流高压发生器；
所述工频变压器的第一端与所述高压整流硅堆的负极电连接；
所述高压整流硅堆的正极分别与所述阻尼电阻的第一端和所述波尾电容的第一端电连接；
所述阻尼电阻的第二端与所述第一球形电极电连接，所述触发器的输出端与所述第一球形电极电连接；
所述第二球形电极分别与所述波头电阻的第一端和所述第三球形电极电连接，所述第一球形电极和第二球形电极非接触设置；
所述第四球形电极与所述波尾电阻的第一端电连接，所述第三球形电极和所述第四球形电极非接触设置；
所述波头电阻的第二端分别与所述波尾电容的第二端和所述反向保护硅堆的正极电连接；
所述反向保护硅堆的负极与所述限流电阻的第一端电连接；
所述限流电阻的第二端与所述直流高压发生器的第一端电连接；
所述工频变压器的第二端、所述波尾电容的第二端、所述波尾电阻的第二端、所述波头电容的第二端和所述直流高压发生器的第二端接地。
2.根据权利要求1所述的一种直流叠加冲击电压试验装置，其特征在于，还包括：滤波电容和滤波电阻；
所述滤波电阻的第一端与所述限流电阻的第二端电连接，所述滤波电阻的第二端与所述直流高压发生器的第一端电连接，所述限流电阻的第二端通过所述滤波电阻与所述直流高压发生器的第一端电连接；
所述滤波电容的第一端与所述限流电阻的第二端电连接，所述滤波电容的第二端接地。
3.根据权利要求2所述的一种直流叠加冲击电压试验装置，其特征在于，还包括：整流电阻；
所述整流电阻的第一端与所述高压整流硅堆的正极电连接，所述整流电阻的第二端分别与所述阻尼电阻的第一端和所述波尾电容的第一端电连接，所述高压整流硅堆的正极通过所述整流电阻分别与所述阻尼电阻的第一端和所述波尾电容的第一端电连接。
4.根据权利要求1所述一种直流叠加冲击电压试验装置，其特征在于，所述触发器为光纤触发器。
5.根据权利要求4所述一种直流叠加冲击电压试验装置，其特征在于，所述光纤触发器具体包括：脉冲发生模块、屏蔽箱和金属针；
所述脉冲发生模块设置于所述屏蔽箱内，所述脉冲发生模块的输出端通过所述金属针与所述第一球形电极电连接。
6.根据权利要求2所述一种直流叠加冲击电压试验装置，其特征在于，所述第二球形电极、所述第三球形电极、所述波头电阻、所述波头电容、所述反向保护硅堆、所述限流电阻、所述直流高压发生器、所述滤波电容和所述滤波电阻分别采用绝缘支架支撑。
7.根据权利要求6所述一种直流叠加冲击电压试验装置，其特征在于，所述绝缘支架为四脚环氧塑料支架。
8.根据权利要求7所述一种直流叠加冲击电压试验装置，其特征在于，所述四脚环氧塑料支架的高度为1.2米。
9.根据权利要求3所述的一种直流叠加冲击电压试验装置，其特征在于，所述阻尼电阻、所述波尾电阻、所述波头电阻、所述限流电阻、所述滤波电阻和所述整流电阻皆为高压无感电阻。
10.根据权利要求1所述的一种直流叠加冲击电压试验装置，其特征在于，所述直流高压发生器为负极性直流高压发生器。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |