一種避雷器沖擊特性試驗(yàn)裝置及試驗(yàn)方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種避雷器沖擊特性試驗(yàn)裝置及試驗(yàn)方法，工頻電源經(jīng)變壓器升壓，通過(guò)高壓硅堆和充電電阻對(duì)電容器并聯(lián)充電，由球隙放電，使得電容器串聯(lián)，產(chǎn)生高電壓和大電流，施加到試品上。本發(fā)明解決了對(duì)整只避雷器雷電和操作沖擊特性的測(cè)量問(wèn)題，解決對(duì)多只并聯(lián)避雷器的電流分布測(cè)量問(wèn)題，解決在同一套試驗(yàn)裝置可以產(chǎn)生雷電沖擊電壓波、操作沖擊電壓波、雷電沖擊電流波及操作沖擊電流波的4種標(biāo)準(zhǔn)波形問(wèn)題，以及各種沖擊電壓和電流波形參數(shù)的測(cè)量和存儲(chǔ)，為避雷器的可靠運(yùn)行提供了有力的試驗(yàn)數(shù)據(jù)和保證。
【專(zhuān)利說(shuō)明】一種避雷器沖擊特性試驗(yàn)裝置及試驗(yàn)方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及避雷器試驗(yàn)，特別涉及一種避雷器沖擊特性試驗(yàn)裝置及試驗(yàn)方法。

【背景技術(shù)】
[0002]避雷器是電力系統(tǒng)的重要保護(hù)電器，已在電力系統(tǒng)中廣泛應(yīng)用，避雷器沖擊特性決定著避雷器的保護(hù)水平，避雷器沖擊特性參數(shù)的測(cè)量和研宄對(duì)避雷器與電力系統(tǒng)參數(shù)的配合和保護(hù)是非常重要的。避雷器沖擊特性的試驗(yàn)?zāi)壳笆窃诒芾灼鞯谋壤龁卧蠝y(cè)量，并乘以比例系數(shù)來(lái)得到整只避雷器的沖擊特性，其測(cè)量避雷器的沖擊特性的精確度不高，對(duì)于沖擊電壓和沖擊電流特性試驗(yàn)需要多套試驗(yàn)裝置。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的在于解決上述問(wèn)題，提供一種避雷器沖擊特性試驗(yàn)裝置及試驗(yàn)方法。
[0004]為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn):
[0005]一種避雷器沖擊特性試驗(yàn)裝置，包括變壓器、高壓硅堆以及一組或多組串聯(lián)的用于產(chǎn)生模擬雷擊和操作的沖擊電壓或沖擊電流的試驗(yàn)裝置單元；工頻電源經(jīng)變壓器升壓后，通過(guò)高壓硅堆對(duì)試驗(yàn)裝置單元進(jìn)行充電；試驗(yàn)裝置單元放電時(shí)，通過(guò)調(diào)波電感將沖擊電壓或沖擊電流施加在試品上。
[0006]每一組試驗(yàn)裝置單元包括2個(gè)充電電阻、2個(gè)電容器、I個(gè)球隙、I個(gè)波頭阻抗和I個(gè)波尾阻抗；變壓器的高壓端分別通過(guò)高壓硅堆和2個(gè)充電電阻連接到兩電容器的充電端上，其中一個(gè)電容器的低壓端與波頭阻抗的高壓端相連，波頭阻抗的低壓端與變壓器的低壓端相連，并接地；另一個(gè)電容器的低壓端連接到波尾阻抗的高壓端上，波尾阻抗的低壓端與波頭阻抗的高壓端相連；兩電容器的充電端通過(guò)球隙相連。
[0007]前一組試驗(yàn)裝置單元的兩電容器的充電端分別與后一組試驗(yàn)裝置單元的兩充電電阻相連，前一組試驗(yàn)裝置單元的波尾阻抗的高壓端與后一組試驗(yàn)裝置單元的波頭阻抗的低壓端相連；最后一組試驗(yàn)裝置單元的波尾阻抗的高壓端作為輸出端，并通過(guò)調(diào)波電感將沖擊電壓和沖擊電流施加到試品上。
[0008]在產(chǎn)生沖擊電壓波時(shí)，波頭阻抗采用電阻；在產(chǎn)生沖擊電流波時(shí)，波頭阻抗采用電感。
[0009]在產(chǎn)生操作沖擊電流波時(shí)，調(diào)波電感連接在試驗(yàn)裝置上，在產(chǎn)生其它沖擊波時(shí)用金屬導(dǎo)線將調(diào)波電感短路。
[0010]所述試品串聯(lián)有分流器，分流器上連接有用于測(cè)量通過(guò)試品的電流波形和幅值的第一測(cè)量單元；試品的兩端并聯(lián)有第二分壓器，第二分壓器上連接有用于測(cè)量施加在試品兩端的電壓波形和幅值的第二測(cè)量單元；第一組試驗(yàn)裝置單元的兩電容器的充電端與地之間分別連接有一個(gè)第一分壓器，兩第一分壓器上連接有用于測(cè)量電容器的充電電壓波形和幅值的第三測(cè)量單元；試品的兩端還并聯(lián)有用于提高操作沖擊電壓試驗(yàn)時(shí)試驗(yàn)裝置效率的負(fù)載電容器。
[0011]所述試品為I只或多只并聯(lián)的避雷器，分流器采用電阻分流器或電流互感器線圈，且個(gè)數(shù)與避雷器個(gè)數(shù)相對(duì)應(yīng)。
[0012]所述第一分壓器采用電阻分壓器；第二分壓器在測(cè)量沖擊電壓波時(shí)采用阻容分壓器，在測(cè)量試品通過(guò)沖擊電流波的殘壓時(shí)采用陡波分壓器。
[0013]所述第一測(cè)量單元、第二測(cè)量單元以及第三測(cè)量單元均采用采集卡采集第二分壓器和第一分壓器的電壓波形以及分流器的電流波形，并對(duì)電流波形進(jìn)行分析和計(jì)算，確定各并聯(lián)避雷器的電流分布系數(shù)；第一測(cè)量單元、第二測(cè)量單元和第三測(cè)量單元上還設(shè)置有向上位計(jì)算機(jī)提供通訊的接口。
[0014]一種采用權(quán)利要求所述試驗(yàn)裝置的避雷器沖擊特性試驗(yàn)方法，包括以下步驟:
[0015]I)先合工頻電源，工頻電源經(jīng)變壓器升壓，通過(guò)高壓硅堆和充電電阻對(duì)電容器并聯(lián)充電，通過(guò)第一分壓器和第三測(cè)量單元控制充電電壓；
[0016]2)然后通過(guò)控制球隙放電，使得電容器電氣上串聯(lián)，產(chǎn)生高電壓和大電流，施加到試品上；
[0017]3)通過(guò)調(diào)整波頭阻抗、波尾阻抗及調(diào)波電感的參數(shù)來(lái)獲得施加在試品上的雷電沖擊電壓波、操作沖擊電壓波、雷電沖擊電流波及操作沖擊電流波；
[0018]4)第一測(cè)量單元分別采集各分流器的電流波形和幅值，把通過(guò)試品電流波形參數(shù)采集到計(jì)算機(jī)中進(jìn)行分析和存儲(chǔ)；對(duì)于多只并聯(lián)的避雷器，能夠得到各并聯(lián)試品在不同電流波下的電流分布；第二測(cè)量單元采集第二分壓器的電壓波形和幅值；
[0019]5)第一測(cè)量單元、第二測(cè)量單元和第三測(cè)量單元通過(guò)通訊電纜、光纖或無(wú)線通訊的方式把采集通過(guò)試品的電壓、電流波形參數(shù)和計(jì)算結(jié)果傳輸?shù)缴衔挥?jì)算機(jī)中。
[0020]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益效果:
[0021]本發(fā)明由多個(gè)試驗(yàn)裝置單元串聯(lián)，產(chǎn)生高的沖擊電壓和沖擊電流；通過(guò)調(diào)整波頭阻抗、波尾阻抗及調(diào)波電感的參數(shù)來(lái)獲得施加在試品上的不同的沖擊電壓和沖擊電流的波形。實(shí)現(xiàn)了在同一套試驗(yàn)裝置對(duì)整只避雷器雷電和操作沖擊特性進(jìn)行測(cè)量，以及多只并聯(lián)避雷器的電流分布的測(cè)量。本發(fā)明解決了對(duì)整只避雷器雷電和操作沖擊特性的測(cè)量問(wèn)題、對(duì)多只并聯(lián)避雷器的電流分布測(cè)量問(wèn)題，在同一套試驗(yàn)裝置可以產(chǎn)生雷電沖擊電壓波、操作沖擊電壓波、雷電沖擊電流波及操作沖擊電流波的4種標(biāo)準(zhǔn)波形，以及各種沖擊電壓和電流波形參數(shù)的測(cè)量和存儲(chǔ)，為避雷器的可靠運(yùn)行提供了有力的試驗(yàn)數(shù)據(jù)和保證。

【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0022]圖1為本發(fā)明的電路原理圖。
[0023]圖中:1為包括變壓器；2為高壓硅堆；3為第一分壓器；4為充電電阻；5為電容器；6為波頭阻抗；7為波尾阻抗；8為球隙；9為調(diào)波電感；10為負(fù)載電容器；11為第二分壓器；12為試品；13為分流器；14為第一測(cè)量單元；15為第二測(cè)量單元；16為第三測(cè)量單元；17為試驗(yàn)裝置單元。

【具體實(shí)施方式】
[0024]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)的說(shuō)明:
[0025]參見(jiàn)圖1本發(fā)明試驗(yàn)裝置，包括變壓器1、高壓硅堆2、第一分壓器3、充電電阻4、電容器5、波頭阻抗6、波尾阻抗7、球隙8、調(diào)波電感9、負(fù)載電容器10、第二分壓器11、試品12、分流器13、第一測(cè)量單元14、第二測(cè)量單元15、第三測(cè)量單元16、試驗(yàn)裝置單元17。
[0026]工頻電源經(jīng)變壓器I升壓，通過(guò)高壓硅堆2和充電電阻4對(duì)電容器5并聯(lián)充電，由球隙8放電，使得電容器5串聯(lián)，產(chǎn)生高電壓和大電流，施加到試品12上，通過(guò)調(diào)整波頭阻抗6、波尾阻抗7及調(diào)波電感9的參數(shù)來(lái)獲得施加在試品12上的不同的沖擊電壓和沖擊電流的波形；調(diào)整波頭阻抗6、波尾阻抗7、及調(diào)波電感9的參數(shù)，可以產(chǎn)生雷電沖擊電壓波、操作沖擊電壓波、雷電沖擊電流波及操作沖擊電流波。波頭阻抗7，在產(chǎn)生標(biāo)準(zhǔn)沖擊電壓波時(shí)，波頭阻抗7采用電阻；在產(chǎn)生沖擊電流波時(shí)，波頭阻抗7采用電感。調(diào)波電感9，在產(chǎn)生操作沖擊電流波時(shí)，連接在試驗(yàn)裝置上，在產(chǎn)生其它沖擊波時(shí)，用金屬導(dǎo)線將調(diào)波電感9短路。負(fù)載電容器10是用來(lái)提高操作沖擊電壓試驗(yàn)時(shí)試驗(yàn)裝置的效率；第一測(cè)量單元14利用采集卡，分別采集各分流器13的電流波形和幅值，把通過(guò)試品12電流波形參數(shù)采集到計(jì)算機(jī)中進(jìn)行分析和存儲(chǔ)，對(duì)多只并聯(lián)的避雷器，可得到各并聯(lián)試品在不同電流波下的電流分布；分流器13采用電阻分流器或電流互感器線圈。試品12，為I?8只避雷器。第二測(cè)量單元15利用采集卡，采集第二分壓器11的電壓波形和幅值，第二分壓器11，測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)沖擊電壓波時(shí)采用阻容分壓器，測(cè)量試品12通過(guò)沖擊電流波的殘壓時(shí)采用陡波分壓器。第三測(cè)量單元16利用采集卡，采集第一分壓器3的電壓波形和幅值，第一分壓器3采用電阻分壓器。第二測(cè)量單元15和第三測(cè)量單元16包括采集卡，利用采集卡分別采集第二分壓器11和第一分壓器3的電壓波形。第一測(cè)量單元14包括采集卡，利用采集卡分別采集分流器13的電流波形，并進(jìn)行分析和計(jì)算，確定各并聯(lián)避雷器的電流分布系數(shù)。第一測(cè)量單元14、第二測(cè)量單元15和第三測(cè)量單元16設(shè)置有向上位計(jì)算機(jī)提供通訊的接口。
[0027]試驗(yàn)裝置單元17由2個(gè)充電電阻4、2個(gè)電容器5、1個(gè)波頭電阻6、1個(gè)波尾電阻7、I個(gè)球隙8組成。試驗(yàn)裝置可由I?40試驗(yàn)裝置單元17串聯(lián)，產(chǎn)生200kV?8000kV的沖擊電壓和0.1kA?40kA沖擊電流。
[0028]本發(fā)明第一分壓器3接在電容器的高壓端與地之間，用來(lái)測(cè)量電容器的充電電壓；球隙8放電，使得電容器5串聯(lián)，產(chǎn)生高電壓和大電流，施加到試品12上，通過(guò)調(diào)整波頭阻抗6、波尾阻抗7及調(diào)波電感9的參數(shù)來(lái)獲得施加在試品12上的不同的沖擊電壓和沖擊電流的波形；試品12并聯(lián)有第二分壓器11，用來(lái)測(cè)量試品的電壓；試品12串聯(lián)有分流器13，用來(lái)測(cè)量試品的電流；試品12也可為多個(gè)避雷器并聯(lián)，每個(gè)并聯(lián)避雷器串聯(lián)有分流器13ο
[0029]本發(fā)明試驗(yàn)方法如下:
[0030]進(jìn)行試驗(yàn)時(shí)，先合工頻電源，工頻電源經(jīng)變壓器I升壓，通過(guò)高壓硅堆2和充電電阻4對(duì)電容器5并聯(lián)充電，通過(guò)第一分壓器3和第三測(cè)量單元16控制充電電壓。然后通過(guò)控制球隙8放電，使得電容器5串聯(lián)，產(chǎn)生高電壓和大電流，施加到試品12上。通過(guò)調(diào)整波頭阻抗6、波尾阻抗7及調(diào)波電感9的參數(shù)來(lái)獲得施加在試品12上的不同的沖擊電壓和沖擊電流的波形，負(fù)載電容器10是用來(lái)提高操作沖擊電壓試驗(yàn)時(shí)試驗(yàn)裝置的效率。第一測(cè)量單元14利用采集卡，分別采集各分流器13的電流波形和幅值，把通過(guò)試品12電流波形參數(shù)采集到計(jì)算機(jī)中進(jìn)行分析和存儲(chǔ)，對(duì)多只并聯(lián)的避雷器，可得到各并聯(lián)試品在不同電流波下的電流分布。第二測(cè)量單元15利用采集卡，采集第二分壓器11的電壓波形和幅值。
[0031]進(jìn)一步，在產(chǎn)生標(biāo)準(zhǔn)沖擊電壓波時(shí)，波頭阻抗7采用電阻，在產(chǎn)生沖擊電流波時(shí)，波頭阻抗7采用電感；在產(chǎn)生操作沖擊電流波時(shí)，將調(diào)波電感9連接在試驗(yàn)裝置上；第一分壓器3采用電阻分壓器；所述第二分壓器11，測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)沖擊電壓波時(shí)采用阻容分壓器，測(cè)量試品12通過(guò)沖擊電流波的殘壓時(shí)采用陡波分壓器；分流器13采用電阻分流器或電流互感器線圈；第一測(cè)量單元14、第二測(cè)量單元15和第三測(cè)量單元16設(shè)置有向上位計(jì)算機(jī)提供通訊的接口，通過(guò)通訊電纜、光纖及無(wú)線通訊把采集通過(guò)試品12的電壓、電流波形參數(shù)和計(jì)算結(jié)果傳輸?shù)缴衔挥?jì)算機(jī)中。
[0032]以上內(nèi)容僅為說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)思想，不能以此限定本發(fā)明的保護(hù)范圍，凡是按照本發(fā)明提出的技術(shù)思想，在技術(shù)方案基礎(chǔ)上所做的任何改動(dòng)，均落入本發(fā)明權(quán)利要求書(shū)的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種避雷器沖擊特性試驗(yàn)裝置，其特征在于:包括變壓器(I)、高壓硅堆(2)以及一組或多組串聯(lián)的用于產(chǎn)生模擬雷擊的沖擊電壓或沖擊電流的試驗(yàn)裝置單元(17);工頻電源經(jīng)變壓器(I)升壓后，通過(guò)高壓硅堆(2)對(duì)試驗(yàn)裝置單元(17)進(jìn)行充電；試驗(yàn)裝置單元(17)放電時(shí)，通過(guò)調(diào)波電感(9)將沖擊電壓或沖擊電流施加在試品(12)上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的避雷器沖擊特性試驗(yàn)裝置，其特征在于:每一組試驗(yàn)裝置單元(17)包括2個(gè)充電電阻(4)、2個(gè)電容器(5)、1個(gè)球隙(8)、1個(gè)波頭阻抗(6)和I個(gè)波尾阻抗(7);變壓器⑴的高壓端分別通過(guò)高壓硅堆(2)和2個(gè)充電電阻(4)連接到兩電容器(5)的充電端上，其中一個(gè)電容器(5)的低壓端與波頭阻抗(6)的高壓端相連，波頭阻抗(6)的低壓端與變壓器⑴的低壓端相連，并接地；另一個(gè)電容器(5)的低壓端連接到波尾阻抗(7)的高壓端上，波尾阻抗(7)的低壓端與波頭阻抗(6)的高壓端相連；兩電容器(5)的充電端通過(guò)球隙⑶相連。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的避雷器沖擊特性試驗(yàn)裝置，其特征在于:前一組試驗(yàn)裝置單元(17)的兩電容器(5)的充電端分別與后一組試驗(yàn)裝置單元(17)的兩充電電阻相連，前一組試驗(yàn)裝置單元(17)的波尾阻抗(7)的高壓端與后一組試驗(yàn)裝置單元的波頭阻抗(6)的低壓端相連；最后一組試驗(yàn)裝置單元(17)的波尾阻抗(7)的高壓端作為輸出端，并通過(guò)調(diào)波電感(9)將沖擊電壓和沖擊電流施加到試品(12)上。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的避雷器沖擊特性試驗(yàn)裝置，其特征在于:在產(chǎn)生沖擊電壓波時(shí)，波頭阻抗(7)采用電阻；在產(chǎn)生沖擊電流波時(shí)，波頭阻抗(7)采用電感。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的避雷器沖擊特性試驗(yàn)裝置，其特征在于:在產(chǎn)生操作沖擊電流波時(shí)，調(diào)波電感(9)連接在試驗(yàn)裝置上，在產(chǎn)生其它沖擊波時(shí)用金屬導(dǎo)線將調(diào)波電感(9)短路。
6.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的避雷器沖擊特性試驗(yàn)裝置，其特征在于:所述試品(12)串聯(lián)有分流器(13)，分流器(13)上連接有用于測(cè)量通過(guò)試品(12)的電流波形和幅值的第一測(cè)量單元(14);試品(12)的兩端并聯(lián)有第二分壓器(11)，第二分壓器(11)上連接有用于測(cè)量施加在試品(12)兩端的電壓波形和幅值的第二測(cè)量單元(14);第一組試驗(yàn)裝置單元(17)的兩電容器(5)的充電端與地之間分別連接有一個(gè)第一分壓器(3)，兩第一分壓器(3)上連接有用于測(cè)量電容器的充電電壓波形和幅值的第三測(cè)量單元(16);試品(12)的兩端還并聯(lián)有用于提高操作沖擊電壓試驗(yàn)時(shí)試驗(yàn)裝置效率的負(fù)載電容器。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的避雷器沖擊特性試驗(yàn)裝置，其特征在于:所述試品(12)為I只或多只并聯(lián)的避雷器，分流器(13)采用電阻分流器或電流互感器線圈，且個(gè)數(shù)與避雷器個(gè)數(shù)相對(duì)應(yīng)。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的避雷器沖擊特性試驗(yàn)裝置，其特征在于:所述第一分壓器(3)采用電阻分壓器；第二分壓器(11)在測(cè)量沖擊電壓波時(shí)采用阻容分壓器，在測(cè)量試品(12)通過(guò)沖擊電流波的殘壓時(shí)采用陡波分壓器。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的避雷器沖擊特性試驗(yàn)裝置，其特征在于:所述第一測(cè)量單元(14)、第二測(cè)量單元(15)以及第三測(cè)量單元(16)均采用采集卡采集第二分壓器(11)和第一分壓器(16)的電壓波形以及分流器(13)的電流波形，并對(duì)電流波形進(jìn)行分析和計(jì)算，確定各并聯(lián)避雷器的電流分布系數(shù)；第一測(cè)量單元(14)、第二測(cè)量單元(15)和第三測(cè)量單元(16)上還設(shè)置有向上位計(jì)算機(jī)提供通訊的接口。
10.一種采用權(quán)利要求6所述試驗(yàn)裝置的避雷器沖擊特性試驗(yàn)方法，其特征在于，包括以下步驟: 1)先合工頻電源，工頻電源經(jīng)變壓器(I)升壓，通過(guò)高壓硅堆(2)和充電電阻(4)對(duì)電容器(5)并聯(lián)充電，通過(guò)第一分壓器(3)和第三測(cè)量單元(16)控制充電電壓； 2)然后通過(guò)控制球隙(8)放電，使得電容器(5)電氣上串聯(lián)，產(chǎn)生高電壓和大電流，施加到試品(12)上; 3)通過(guò)調(diào)整波頭阻抗(6)、波尾阻抗(7)及調(diào)波電感(9)的參數(shù)來(lái)獲得施加在試品(12)上的雷電沖擊電壓波、操作沖擊電壓波、雷電沖擊電流波及操作沖擊電流波； 4)第一測(cè)量單元(14)分別采集各分流器(13)的電流波形和幅值，把通過(guò)試品(12)電流波形參數(shù)采集到計(jì)算機(jī)中進(jìn)行分析和存儲(chǔ)；對(duì)于多只并聯(lián)的避雷器，能夠得到各并聯(lián)試品在不同電流波下的電流分布；第二測(cè)量單元(15)采集第二分壓器(11)的電壓波形和幅值； 5)第一測(cè)量單元(14)、第二測(cè)量單元(15)和第三測(cè)量單元(16)通過(guò)通訊電纜、光纖或無(wú)線通訊的方式把采集通過(guò)試品(12)的電壓、電流波形參數(shù)和計(jì)算結(jié)果傳輸?shù)缴衔挥?jì)算機(jī)中。
【文檔編號(hào)】G01R31/12GK104502819SQ201410826691
【公開(kāi)日】2015年4月8日 申請(qǐng)日期:2014年12月25日 優(yōu)先權(quán)日:2014年12月25日
【發(fā)明者】何計(jì)謀, 苗發(fā)金, 祝嘉喜, 李小社 申請(qǐng)人:中國(guó)西電電氣股份有限公司