CN217769485U - 一种试验变压器过电压保护装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种试验变压器过电压保护装置，包括：电压比较电路，连接在试验变压器的一个电容分压器C1一端，用于对电容分压器C1输出的电压与设定的阈值电压进行比较，当电容分压器C1输出的电压超过阈值电压时，电压比较器产生触发信号；放大电路，连接在电压比较器的输出端和试验变压器的另一个电容分压器C2一端，用于在接收到触发信号后对电容分压器C2的输出信号进行放大；晶闸管电路，并联在试验变压器的低压侧，包括晶闸管，晶闸管的门极G与放大电路的输出端连接，放大电路放大后的信号控制晶闸管电路导通。本实用新型摒弃了采用大电阻的方式，同时也提高了保护的可靠性和放电速度。
Description
技术领域
本实用新型涉及电力电子技术领域，特别涉及一种试验变压器过电压保护装置。
背景技术
不同于电力变压器，负载闪络与击穿对试验变压器是常态。负载击穿的表现为过流，而负载闪络表现为过电压，过电压的种类相对繁杂，对于试验变压器而言，对其影响最大的是因负载闪络放电而生产的恢复过电压。
负载闪络每次从熄灭到燃弧，都会生产一个新的恢复电压。发生多次负载闪络后，其恢复过电压会产生多次瞬态分量，即谐波分量。大型试验变压器的电压高，容量大，过电压产生的能量也就大，无法通过控制箱/柜中一个或少数几个过电压继电器进行保护。
传统试验中，对试验变压器的过电压保护是球隙放电。球隙放电主要是将一个阻值很高的无感电阻(电感的存在会使波阻抗增大)串联在高压回路，电阻的阻值一般为每伏0.1Ω，而将球隙并联在被试品上用于限制过电压的倍数，避雷器则并联在低压和励磁绕组上用于限制冲击截波。球隙放电存在以下不足：1)回路阻抗Zk值达不到要求，加上球隙的分散性，致使其保护不可靠。只有Zk与试验回路阻抗电压处于同一数量级时，其保护才可靠。然而每伏0.1Ω的电阻很难满足这个要求。2)较低的Zk值降低了放电通道在负载闪络时的时间常数，致使回路储能不能很快释放。这样就造成多次电弧起燃和熄灭，进而进一步推升过电压。3)每伏0.1Ω的电阻器对于制造和使用者来说，都是十分大的数值。而且电压等级越高，该电阻器就越庞大。
实用新型内容
本实用新型实施例提供了一种试验变压器过电压保护装置，用以解决现有技术中采用球隙放电存在的保护不可靠、能量释放速度慢以及电阻器较大的问题。
一方面，本实用新型实施例提供了一种试验变压器过电压保护装置，包括：
电压比较电路，连接在试验变压器的一个电容分压器C1一端，用于对电容分压器C1输出的电压与设定的阈值电压进行比较，当电容分压器C1输出的电压超过阈值电压时，电压比较器产生触发信号；
放大电路，连接在电压比较器的输出端和试验变压器的另一个电容分压器C2一端，用于在接收到触发信号后对电容分压器C2的输出信号进行放大；
晶闸管电路，并联在试验变压器的低压侧，包括晶闸管，晶闸管的门极G与放大电路的输出端连接，放大电路放大后的信号控制晶闸管电路导通。
在一种可能的实现方式中，还包括：输入电路，连接在电容分压器C1和电容分压器C2的输出端，用于将电容分压器C1和电容分压器C2输出的信号分别输送至电压比较电路和放大电路。
在一种可能的实现方式中，晶闸管电路包括两个并联的晶闸管支路，每个晶闸管支路均由多个方向相同的晶闸管依次连接形成，两个晶闸管支路中的晶闸管方向相反。
在一种可能的实现方式中，还包括：逻辑开关电路，输入端与放大电路的输出端连接，两个输出端分别与两个晶闸管支路中晶闸管的门极G连接，逻辑开关电路用于控制放大后的信号输入至晶闸管电路中的一个晶闸管支路或另一个晶闸管支路。
在一种可能的实现方式中，还包括：断路器，串联在试验变压器的低压侧，断路器的控制端与电压比较器的输出端连接，断路器在触发信号的控制下断开。
在一种可能的实现方式中，晶闸管的频率为工频的3-5倍。
本实用新型中的一种试验变压器过电压保护装置，具有以下优点：
采用晶闸管电路作为控制试验变压器的低压侧短路开关，当高压侧输出电压过高时，晶闸管电路将低压侧短路，防止高电压对试验变压器造成损坏，且晶闸管的频率足够高，能够满足通断需求。本实用新型摒弃了采用大电阻的方式，同时也提高了保护的可靠性和放电速度。
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的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本实用新型实施例提供的一种试验变压器过电压保护装置的组成示意图；
图2为采用本实用新型实施例提供的一种试验变压器过电压保护装置前后的试验变压器输出电压波形。
具体实施方式
下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
图1为本实用新型实施例提供的一种试验变压器过电压保护装置的组成示意图。本实用新型实施例提供了一种试验变压器过电压保护装置，包括：
电压比较电路，连接在试验变压器的一个电容分压器C1一端，用于对电容分压器C1输出的电压与设定的阈值电压进行比较，当电容分压器C1输出的电压超过阈值电压时，电压比较器产生触发信号；
放大电路，连接在电压比较器的输出端和试验变压器的另一个电容分压器C2一端，用于在接收到触发信号后对电容分压器C2的输出信号进行放大；
晶闸管电路，并联在试验变压器的低压侧，包括晶闸管，晶闸管的门极G与放大电路的输出端连接，放大电路放大后的信号控制晶闸管电路导通。
示例性地，试验变压器T包括低压侧线圈、高压侧线圈、保护电阻R、电容分压器C1和C2以及被试品C0，连接方式如图1所示。图1中TT表示调压器，X1和X2均为限流电抗器。
电压比较器的阈值电压可以设置为试验变压器的额定输出电压的60％-80％，当电容分压器C1的输出电压低于该阈值电压时，保护装置不会动作，以防止保护装置在被试品C0出现低能量放电时发生误动作。当被试品C0出现闪络时，电容分压器C2的输出信号频率明显高于工频，该信号直接进入放大电路中。放大电路主要包括运算放大器，其用于在接收到触发信号后开始上电工作，并将电容分压器C2输出的闪络信号进行功率放大，以对晶闸管电路中的晶闸管通断进行控制。在试验变压器处在正常工作状态时，电容分压器C1输出的电压低于阈值电压，此时放大电路未上电，因此输出低电平，晶闸管电路处在截止状态，从调压器TT输出的电源经过低压侧线圈。而在试验变压器出现闪络时，电容分压器C1输出的电压超过阈值电压，电压比较器输出高电平，使放大电路上电工作，放大电路对闪络信号进行功率放大后输出高电平，晶闸管电路在高电平的控制下转换至导通状态，从调压器TT输出的电源被晶闸管电路短路，不会流经低压侧线圈，避免造成低压侧的损坏。
在本实用新型的实施例中，还包括：输入电路，连接在电容分压器C1和电容分压器C2的输出端，用于将电容分压器C1和电容分压器C2输出的信号分别输送至电压比较电路和放大电路。
在本实用新型的实施例中，晶闸管电路包括两个并联的晶闸管支路，每个晶闸管支路均由多个方向相同的晶闸管依次连接形成，两个晶闸管支路中的晶闸管方向相反。
示例性地，由调压器TT输入的电源为交流电，因此电流方向时刻发生变化，采用两个相反方向的晶闸管支路可以使任何方向的电流都能被短路，达到保护低压侧的目的。
在本实用新型的实施例中，还包括：逻辑开关电路，输入端与放大电路的输出端连接，两个输出端分别与两个晶闸管支路中晶闸管的门极G连接，逻辑开关电路用于控制放大后的信号输入至晶闸管电路中的一个晶闸管支路或另一个晶闸管支路。
示例性地，由于晶闸管支路有两个，因此需要逻辑开关电路在适宜的时间控制需要的晶闸管支路导通，及时起到保护低压侧的作用。逻辑开关电路与两个晶闸管支路中每个晶闸管的门极G均连接，以控制一个晶闸管支路中的多个晶闸管同时导通或截止。
在本实用新型的实施例中，还包括：断路器，串联在试验变压器的低压侧，断路器的控制端与电压比较器的输出端连接，断路器在触发信号的控制下断开。
示例性地，当电压比较器确定电容分压器C1的输出电压过大时，产生触发信号。该触发信号一方面控制放大电路开始上电工作，另一方面还能控制断路器Q断开，将电源输入切断，进一步确保试验变压器的安全。
在本实用新型的实施例中，晶闸管的频率为工频的3-5倍。
示例性地，当被试品C0发生闪络时，由于介质间隙的极性效应，闪络发生在交流电压的正半波，闪络频率为工频(即50Hz)的3～10倍，即150-500Hz。而且，发生触电事故时，触电时间越长，对触电人员的伤害就越大。晶闸管20微妙的关断时间对触电人员的保护也是安全的，基于工作频率和关断时间两重考虑，选500Hz快速晶闸管作为试验变过电压保护的主要器件是适宜的。采用本实用新型的保护装置前后的试验变压器输出电压如2所示，其中a)为采用本实用新型的保护装置前的试验变压器输出电压，b)为采用本实用新型的保护装置后的试验变压器输出电压。
尽管已描述了本实用新型的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本实用新型范围的所有变更和修改。
显然，本领域的技术人员可以对本实用新型进行各种改动和变型而不脱离本实用新型的精神和范围。这样，倘若本实用新型的这些修改和变型属于本实用新型权利要求及其等同技术的范围之内，则本实用新型也意图包含这些改动和变型在内。
Claims (6)
1.一种试验变压器过电压保护装置，其特征在于，包括：
电压比较电路，连接在试验变压器的一个电容分压器C1一端，用于对电容分压器C1输出的电压与设定的阈值电压进行比较，当电容分压器C1输出的电压超过所述阈值电压时，所述电压比较器产生触发信号；
放大电路，连接在所述电压比较器的输出端和试验变压器的另一个电容分压器C2一端，用于在接收到所述触发信号后对电容分压器C2的输出信号进行放大；
晶闸管电路，并联在试验变压器的低压侧，包括晶闸管，所述晶闸管的门极G与所述放大电路的输出端连接，所述放大电路放大后的信号控制所述晶闸管电路导通。
2.根据权利要求1所述的一种试验变压器过电压保护装置，其特征在于，还包括：
输入电路，连接在电容分压器C1和电容分压器C2的输出端，用于将电容分压器C1和电容分压器C2输出的信号分别输送至电压比较电路和放大电路。
3.根据权利要求1所述的一种试验变压器过电压保护装置，其特征在于，所述晶闸管电路包括两个并联的晶闸管支路，每个所述晶闸管支路均由多个方向相同的晶闸管依次连接形成，两个所述晶闸管支路中的晶闸管方向相反。
4.根据权利要求3所述的一种试验变压器过电压保护装置，其特征在于，还包括：
逻辑开关电路，输入端与所述放大电路的输出端连接，两个输出端分别与两个所述晶闸管支路中晶闸管的门极G连接，所述逻辑开关电路用于控制放大后的信号输入至所述晶闸管电路中的一个晶闸管支路或另一个晶闸管支路。
5.根据权利要求1所述的一种试验变压器过电压保护装置，其特征在于，还包括：
断路器，串联在试验变压器的低压侧，所述断路器的控制端与所述电压比较器的输出端连接，所述断路器在所述触发信号的控制下断开。
6.根据权利要求1所述的一种试验变压器过电压保护装置，其特征在于，所述晶闸管的频率为工频的3-5倍。
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| CN217769485U true CN217769485U (zh) | 2022-11-08 |
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| CN202221871927.9U Active CN217769485U (zh) | 2022-07-14 | 2022-07-14 | 一种试验变压器过电压保护装置 |
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