專利名稱：可控金屬氧化物避雷器動(dòng)作特性試驗(yàn)裝置和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及可控金屬氧化物避雷器技術(shù)，尤其涉及一種可控金屬氧 化物避雷器動(dòng)作特性試驗(yàn)裝置和方法。
背景技術(shù)：
根據(jù)特高壓交流輸電系統(tǒng)對(duì)深度降低操作過(guò)電壓水平的需求和操作 過(guò)電壓常規(guī)限制措施在經(jīng)濟(jì)性和運(yùn)行可靠性方面存在的不足，提出了可 控金屬氧化物避雷器的概念。在下文中，將可控金屬氧化物避雷器簡(jiǎn)稱
為可控避雷器?？煽乇芾灼鞯慕Y(jié)構(gòu)如圖1所示，MOAl、 MOA2分別 為受控元件和固定元件；K為開(kāi)關(guān)，可采用晶閘管或間隙?？煽乇芾灼?的工作原理是通過(guò)K靈活控制避雷器電阻片接入數(shù)量以改變避雷器 伏安特性。在系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)，K斷開(kāi)，MOA1和MOA2共同限壓， 通過(guò)提高其額定電壓(例如，常規(guī)避雷器額定電壓為828kV，可控避雷 器額定電壓可選為890kV)以減小避雷器運(yùn)行荷電率(例如，可控避雷 器運(yùn)行荷電率從常規(guī)避雷器的77%降低到71%)。暫態(tài)情況下，K導(dǎo) 通，MOAl被短接，MOA2殘壓低，以深度降低系統(tǒng)操作過(guò)電壓。
但是，現(xiàn)有技術(shù)中對(duì)可控避雷器及其晶閘管開(kāi)關(guān)K在工作電壓、 工頻過(guò)電壓、操作過(guò)電壓和雷電過(guò)電壓下工作原理的描述僅限于理論分 析，其正確與否尚需試驗(yàn)檢驗(yàn)。目前，國(guó)內(nèi)外僅有針對(duì)常規(guī)避雷器的工 頻電壓耐受試驗(yàn)、操作沖擊電壓試驗(yàn)和雷電沖擊電壓試驗(yàn)的標(biāo)準(zhǔn)，且上 述標(biāo)準(zhǔn)均是為檢驗(yàn)常規(guī)避雷器的絕緣性能，并不能直接用來(lái)檢驗(yàn)可控避 雷器的各種電壓應(yīng)力下的動(dòng)作特性。目前，對(duì)于可控避雷器這一新型設(shè) 備，并無(wú)現(xiàn)成的試驗(yàn)方法和試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)可以遵循，因此，需要針對(duì)可控避 雷器的特點(diǎn)制定新的試驗(yàn)方法和試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，本發(fā)明要解決的一個(gè)技術(shù)問(wèn)題是提供一種可控避雷器動(dòng) 作特性試驗(yàn)裝置。
本發(fā)明提供一種可控避雷器動(dòng)作特性試驗(yàn)裝置，包括沖擊電壓發(fā) 生器，沖擊電壓發(fā)生器具有高壓輸出端和低壓輸出端，可控避雷器試品 連接在該高壓輸出端和低壓輸出端之間；分壓器， 一端與沖擊電壓發(fā)生 器的高壓輸出端相連， 一端接地；波形記錄裝置，連接在分壓器的輸出 端。其中，沖擊電壓發(fā)生器包括零級(jí)支路，包括波頭電阻和波尾電 阻，該波頭電阻和波尾電阻串聯(lián)在沖擊電壓發(fā)生器的高壓輸出端和低壓 輸出端之間；隔離球隙，隔離球隙的一端連接到波頭電阻和波尾電阻的 連接點(diǎn)； 一級(jí)支路，具有一級(jí)高壓輸出端和一級(jí)低壓輸出端，包括一 級(jí)主電容器，連接在所述一級(jí)高壓輸出端和一級(jí)低壓輸出端之間；點(diǎn)火 球隙，連接在一級(jí)高壓輸出端和地之間；充電電阻，連接在一級(jí)低壓輸 出端和地之間；保護(hù)電阻、高壓硅堆和試驗(yàn)變壓器，所述保護(hù)電阻、高 壓硅堆和試驗(yàn)變壓器的次級(jí)線圏依次串聯(lián)連接在一級(jí)高壓輸出端和地之 間；調(diào)壓器，調(diào)壓器和試驗(yàn)變壓器的初級(jí)線圏并聯(lián)連接。隔離球隙的另 一端連接在所述一級(jí)低壓輸出端。
根據(jù)本發(fā)明的可控避雷器動(dòng)作特性試驗(yàn)裝置的一個(gè)實(shí)施例，還包括 至少一個(gè)次級(jí)支路。該次級(jí)支路，具有次級(jí)高壓輸出端和次級(jí)低壓輸出 端，包括次級(jí)主電容器，連接在次級(jí)高壓輸出端和次級(jí)低壓輸出端之 間；次級(jí)球隙和阻尼電阻，串聯(lián)連接在次級(jí)高壓輸出端和上一級(jí)低壓輸 出端之間；兩只充電電阻，分別連接在次級(jí)和上一級(jí)高壓輸出端之間和 次級(jí)和上一級(jí)低壓輸出端之間。
根據(jù)本發(fā)明的可控避雷器動(dòng)作特性試驗(yàn)裝置的一個(gè)實(shí)施例，還包括 球隙距離控制裝置，用于調(diào)整各級(jí)支路中球隙的距離。
本發(fā)明要解決的另一個(gè)技術(shù)問(wèn)題是提供一種可控避雷器動(dòng)作特性試 驗(yàn)方法。
本發(fā)明提供一種可控避雷器動(dòng)作特性試驗(yàn)方法，包括設(shè)定所述沖 擊電壓發(fā)生器中球隙距離，對(duì)可控避雷器試品施加峰值高于所述可控避
5雷器試品動(dòng)作閾值的沖擊電壓，記錄所述可控避雷器試品動(dòng)作時(shí)刻的電
壓值；逐步增加所述沖擊電壓發(fā)生器中球隙距離，對(duì)可控避雷器試品施 加峰值高于所述可控避雷器試品動(dòng)作閾值的沖擊電壓，記錄所述可控避
雷器試品動(dòng)作時(shí)刻的電壓值；以上述多次測(cè)量獲得的所述可控避雷器試 品動(dòng)作時(shí)刻的電壓值的平均值作為所述可控避雷器試品動(dòng)作時(shí)刻的電壓值。
進(jìn)一步，該方法還包括首先設(shè)定沖擊電壓發(fā)生器中球隙距離，對(duì) 可控避雷器試品施加峰值稍低于所述可控避雷器試品動(dòng)作閾值的沖擊電 壓，如果所述可控金屬氧化物避雷器試品動(dòng)作，記錄所述可控避雷器試 品 動(dòng)作時(shí)刻的電壓值。
進(jìn)一步，該方法還包括對(duì)記錄的所述可控避雷器試品動(dòng)作時(shí)刻的 電壓值進(jìn)行溫度和/或濕度校正。
本發(fā)明的可控避雷器動(dòng)作特性試驗(yàn)裝置和方法實(shí)現(xiàn)了可控避雷器在 工頻、操作和雷電沖擊電壓下的動(dòng)作特性的試驗(yàn)，具有很好的系統(tǒng)等效 性，能夠檢驗(yàn)可控避雷器在實(shí)際系統(tǒng)中各種電壓下的動(dòng)作特性。


圖l示出可控避雷器的結(jié)構(gòu)圖2示出根據(jù)可控避雷器工作原理繪制的伏安特性曲線；
圖3示出工頻電壓下可控避雷器動(dòng)作特性試驗(yàn)電路圖4示出根據(jù)本發(fā)明的沖擊電壓下可控避雷器動(dòng)作特性試驗(yàn)電路
圖5示出根據(jù)本發(fā)明的可控金屬氧化物避雷器動(dòng)作特性試驗(yàn)方法的 一個(gè)實(shí)施例的流程圖。
具體實(shí)施例方式
下面參照附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)行更全面的描述，其中說(shuō)明本發(fā)明的示例 性實(shí)施例。
圖2示出根據(jù)可控避雷器工作原理繪制的伏安特性曲線。在圖2中，曲線2為可控避雷器的伏安特性曲線，作為對(duì)比，曲線l為常規(guī)避 雷器的伏安特性曲線；其中，常規(guī)避雷器額定電壓為828kV，可控避雷 器額定電壓可選為890kV。
工作電壓或工頻過(guò)電壓下K斷開(kāi)，MOA1和MOA2串聯(lián)共同承 擔(dān)電壓，可控避雷器工作于圖2中的區(qū)域A。可控避雷器運(yùn)行荷電率從 常規(guī)避雷器的77%降低到71 % ，以提高避雷器長(zhǎng)期運(yùn)行可靠性。
操作過(guò)電壓下在特高壓輸電系統(tǒng)中，操作過(guò)電壓波頭時(shí)間Tf較 長(zhǎng)， 一般為600~450(His， 卯°/。以上的Tf > 1000ns。晶閘管開(kāi)關(guān)K的 開(kāi)通時(shí)間Tgt—般為1到幾u(yù)s，遠(yuǎn)小于操作過(guò)電壓的波頭時(shí)間，K的響 應(yīng)時(shí)間完全可以滿足限制操作過(guò)電壓的要求。當(dāng)可控避雷器所承受的操 作過(guò)電壓值超過(guò)其觸發(fā)閾值時(shí)，K導(dǎo)通，MOAl被短接，可控避雷器工 作于圖2中曲線2的區(qū)域B， MOA2殘壓較低，可將操作過(guò)電壓限制到 較低水平。
雷電侵入波過(guò)電壓下統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)表明，約85%的雷電流波頭長(zhǎng)度在 l~5ns內(nèi)，平均為2.6jis。該雷電流所產(chǎn)生的雷電4曼入波過(guò)電壓的波頭 時(shí)間Th普遍在l~4ps內(nèi)。當(dāng)雷電侵入波過(guò)電壓的幅值上升至可控避雷 器的動(dòng)作閾值時(shí)，晶閘管開(kāi)關(guān)才開(kāi)始響應(yīng)，然后經(jīng)過(guò)Tgt的開(kāi)通時(shí)間 后，真正進(jìn)入導(dǎo)通狀態(tài)。設(shè)雷電侵入波過(guò)電壓幅值上升至可控避雷器動(dòng) 作閾值所需的時(shí)間為T(mén)，晶閘管開(kāi)關(guān)的開(kāi)通時(shí)間Tgt，晶閘管開(kāi)關(guān)實(shí)際 進(jìn)入導(dǎo)通狀態(tài)所需的時(shí)間為(T+Tgt)，兩者之和往往大于雷電侵入波過(guò) 電壓的波頭時(shí)間Th,晶閘管開(kāi)關(guān)的響應(yīng)速度無(wú)法滿足限制雷電侵入波 過(guò)電壓的要求。此時(shí)，MOA1和MOA2串聯(lián)共同限壓，可控避雷器工 作于圖2中曲線2的區(qū)域C。由于避雷器額定電壓較常規(guī)避雷器高，避 雷器殘壓增加，同樣幅值的雷電侵入波過(guò)電壓下，設(shè)備上的雷電過(guò)電壓 會(huì)升高，可通過(guò)優(yōu)化避雷器的安裝數(shù)量和位置限制電氣設(shè)備上的雷電過(guò) 電壓，使其小于雷電沖擊耐受水平。
下面首先介紹可控避雷器在工頻電壓下動(dòng)作特性的試驗(yàn)。 圖3示出工頻電壓下可控避雷器動(dòng)作特性試驗(yàn)電路圖。如圖3所 示，該試驗(yàn)電路包括工頻試驗(yàn)電壓源10、開(kāi)關(guān)11、試驗(yàn)變壓器12、試
7品13、分壓器14和波形記錄儀15。在電壓源IO和開(kāi)關(guān)11之間還串聯(lián) 有電源等效內(nèi)阻抗(簡(jiǎn)稱內(nèi)阻)Zs。各個(gè)組件之間的連接關(guān)系如圖3所 示，電壓源10、電阻Zs和開(kāi)關(guān)11串聯(lián)在變壓器12的初級(jí)線圏的兩 端，試品13并聯(lián)在變壓器12的次級(jí)線圏的兩端，分壓器14的一端與 變壓器12的高壓輸出端相連，另一端接地，波形記錄4義15連接在分壓 器14的輸出端。
可控避雷器在運(yùn)行過(guò)程中要承受工頻電壓(工作電壓和工頻過(guò)電 壓)的作用，可控避雷器在工頻電壓下的動(dòng)作準(zhǔn)確性直接關(guān)系到固定元 件MOA2的能量吸收與耐受性能，因此需要對(duì)工頻電壓下可控避雷器 的動(dòng)作準(zhǔn)確性進(jìn)行試驗(yàn)研究。
本試驗(yàn)主要用于測(cè)試可控避雷器在超過(guò)其動(dòng)作閾值U0的工頻電壓 下的動(dòng)作特性。試驗(yàn)采用高電壓工頻試驗(yàn)電壓源及其調(diào)節(jié)和測(cè)試支路， 試驗(yàn)電路如圖3所示。要求工頻試驗(yàn)電壓源的試驗(yàn)電壓值遠(yuǎn)大于U0， 頻率在48Hz和62Hz之間，且近似于正弦波；分壓器等測(cè)量設(shè)備應(yīng)滿 足GB/T 16927.2的要求。
首先，根據(jù)可控避雷器的實(shí)際系統(tǒng)中的安裝方式將試品的受控部分 安裝在低壓側(cè)或高壓側(cè)，并將試品放置在和實(shí)際系統(tǒng)相同高度的金屬支 架上，按試驗(yàn)電路圖3進(jìn)行接線。給試品緩慢加壓，直至可控避雷器動(dòng) 作，然后迅速將電壓降至0,測(cè)量可控避雷器動(dòng)作時(shí)的電壓U,并記錄 相應(yīng)的波形；重復(fù)上述步驟，對(duì)每次U的測(cè)量結(jié)果均進(jìn)行溫度和濕度校 正，最后求U多次測(cè)量結(jié)果的平均值作為可控避雷器及其晶閘管開(kāi)關(guān)在 工頻電壓下的動(dòng)作電壓。
圖4示出根據(jù)本發(fā)明的沖擊電壓下可控避雷器動(dòng)作特性試驗(yàn)電路 圖。如圖4所示，可控避雷器動(dòng)作特性試驗(yàn)裝置包括沖擊電壓發(fā)生器 21、分壓器24和波形記錄裝置25。其中，沖擊電壓發(fā)生器21具有高壓 輸出端1和低壓輸出端2，可控避雷器試品23并聯(lián)連接在高壓輸出端1 和低壓輸出端2之間；分壓器24—端與沖擊電壓發(fā)生器21的高壓輸出 端1相連，另一端接地；波形記錄裝置25連接在分壓器24的輸出端。
沖擊電壓發(fā)生器21包括零級(jí)支路、 一級(jí)支路和次級(jí)支路212。其
8中，零級(jí)支路包括串聯(lián)在高壓輸出端1和低壓輸出端2的波頭電阻Rf 和波尾電阻Rt，以及零級(jí)球隙(隔離球隙)gO;零級(jí)球隙g0的一端連 接到波頭電阻Rf與波尾電阻Rt的連接點(diǎn)。 一級(jí)支路具有高壓輸出端
(1-1)和低壓輸出端(2-1)。 一級(jí)支路包括調(diào)壓器AT和試驗(yàn)變壓器 T;在試驗(yàn)變壓器T的高壓輸出端和一級(jí)支路的高壓輸出端(1-1)之間 串聯(lián)連接有高壓硅堆D、保護(hù)電阻r，在調(diào)壓器的低壓輸出端和一級(jí)支 路的低壓輸出端(2-1)之間連接有充電電阻R，在一級(jí)支路的高壓輸 出端(1-1)和低壓輸出端(2-1)之間連接有一級(jí)主電容器Cl; 一級(jí)支 路還包括點(diǎn)火球隙gl，點(diǎn)火球隙gl的一端連接到調(diào)壓器的低壓輸出 端，另一端連接到高壓輸出端(1-1)。次級(jí)支路212位于一級(jí)支路和零 級(jí)支路之間。次級(jí)支路212包括串聯(lián)連接在上一級(jí)支路高壓輸出端(1-
(n-l))和次級(jí)支路高壓輸出端(l-n)之間的充電電阻R，串接在上一 級(jí)支路低壓輸出端(2- (n-l))和次級(jí)支路低壓輸出端(2-n)之間的充 電電阻R，串接在上一級(jí)支路低壓輸出端(2- (n-l))和次級(jí)支路高壓 輸出端(l-n)之間的阻尼電阻rd和次級(jí)球隙gn，串接在次級(jí)支路高壓 輸出端(l-n)和低壓輸出端(2-n)之間的次級(jí)主電容器Cn。
如圖4所示，試驗(yàn)變壓器T和高壓硅堆D構(gòu)成整流電源，經(jīng)過(guò)保 護(hù)電阻r及充電電阻R向主電容器Cl Cn充電，充電到U，出現(xiàn)在球 隙gl gn上的電位差也為U，假若事先把球間隙距離調(diào)到稍大于U，球 間隙不會(huì)放電。當(dāng)需要產(chǎn)生沖擊電壓時(shí)，可向點(diǎn)火球隙gl的針極送去 一脈沖電壓，針極和球皮之間產(chǎn)生一小火花，引起點(diǎn)火球隙放電，于是 電容器Cl的上極板經(jīng)gl接地，點(diǎn)(2-1)的電位由地電位變?yōu)?U。電 容器C1與下一級(jí)電容器C2之間有充電電阻R隔開(kāi)，R比較大，在gl -汰電瞬間，點(diǎn)(1-2)和點(diǎn)(2-2)電位不可能突然改變，點(diǎn)(1-2)電位 仍為+U，球隙g2上的電位差突然上升到2U， g2馬上放電，于是點(diǎn)
(1-2)電位突然變?yōu)?2U。同理，g3、 g4......gn也跟著放電，電容器
Cl-Cn就串聯(lián)起來(lái)了。最后，隔離球隙gO也》文電，此時(shí)，輸出電壓為 Cl~Cn上的電壓總和，為-nU。上述一系列過(guò)程可被概括為"電容器 并聯(lián)充電，而后串聯(lián)放電"，由并聯(lián)變成串聯(lián)是靠一組球隙來(lái)達(dá)到的。R在充電時(shí)起電路的連接作用，在放電時(shí)又起隔離作用。rd是防止回路內(nèi) 部發(fā)生振蕩用的。保護(hù)電阻r一般比R大一數(shù)量級(jí)，不僅保護(hù)硅堆，還 可使各級(jí)電容器的充電電壓比較均勻。該沖擊電壓發(fā)生器所產(chǎn)生的沖擊 電壓波形上升部分的快慢與Rf有關(guān)，Rf稱為波頭電阻；沖擊電壓波形 下降部分的快慢與Rt有關(guān)，Rt稱為波尾電阻。Rf小，上升快；Rt 大，下降慢。
根據(jù)本發(fā)明的可控金屬氧化物避雷器動(dòng)作特性試驗(yàn)裝置的一個(gè)實(shí)施 例，還包括球隙距離控制裝置，用于調(diào)整各級(jí)支路中球隙的距離。
本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以理解，根據(jù)不同試驗(yàn)的需要，上述可控避雷 器動(dòng)作特性試驗(yàn)電路圖可以包括一個(gè)或多個(gè)次級(jí)支路212，各個(gè)次級(jí)支
路包括相同的組件。當(dāng)包括多個(gè)次級(jí)支路212時(shí)，各個(gè)次級(jí)支路之間的 連接關(guān)系和圖4中次級(jí)支路與一級(jí)支路的連接關(guān)系類似，第一個(gè)次級(jí)支 路如圖4示出的和一級(jí)支路相連，最后一個(gè)次級(jí)支路如圖4示出的和零 級(jí)支路相連。從上面的描述可以看出，次級(jí)支路具有將電壓差累加的作 用。同樣，根據(jù)不同試驗(yàn)的需要，上述可控避雷器動(dòng)作特性試驗(yàn)電路圖 也可以不包括次級(jí)支路212,此時(shí)， 一級(jí)支路的第一輸出端和零級(jí)支路 中的零級(jí)球隙的另一端直接連接。
圖5示出根據(jù)本發(fā)明的可控金屬氧化物避雷器動(dòng)作特性試驗(yàn)方法的 一個(gè)實(shí)施例的流^^圖。
如圖5所示，在步驟502，設(shè)定所述沖擊電壓發(fā)生器中球隙距離， 對(duì)可控金屬氧化物避雷器試品施加峰值高于所述可控金屬氧化物避雷器 試品動(dòng)作閾值的沖擊電壓，記錄所述可控金屬氧化物避雷器試品動(dòng)作時(shí) 刻的電壓值；
在步驟504，逐步增加所述沖擊電壓發(fā)生器中球隙距離，對(duì)可控金 屬氧化物避雷器試品施加峰值高于所述可控金屬氧化物避雷器試品動(dòng)作 閾值的沖擊電壓，記錄所述可控金屬氧化物避雷器試品動(dòng)作時(shí)刻的電壓 值；
在步驟506，以上述多次測(cè)量獲得的所述可控金屬氧化物避雷器試 品動(dòng)作時(shí)刻的電壓值的平均值作為所述可控金屬氧化物避雷器試品動(dòng)作時(shí)刻的電壓值。
根據(jù)本發(fā)明的動(dòng)作特性試驗(yàn)方法的一個(gè)實(shí)施例，在步驟502之前， 可以首先設(shè)定沖擊電壓發(fā)生器中球隙距離，對(duì)可控金屬氧化物避雷器試 品施加峰值稍低于所述可控金屬氧化物避雷器試品動(dòng)作閾值的沖擊電 壓，如果所述可控金屬氧化物避雷器試品動(dòng)作，記錄所述可控金屬氧化 物避雷器試品動(dòng)作時(shí)刻的電壓值；其中上述的稍低于例如是比動(dòng)作閾值 低1 % ~ 10 % 。
下面結(jié)合圖4中的電路以及本發(fā)明的動(dòng)作特性試驗(yàn)方法，具體描述 對(duì)于操作沖擊電壓和雷電沖擊電壓的試驗(yàn)。
首先介紹可控避雷器在250/2500 ius標(biāo)準(zhǔn)波形操作沖擊電壓下動(dòng)作 特性的試驗(yàn)方法。
可控避雷器的一個(gè)主要目的是限制操作沖擊電壓，所以晶閘管開(kāi)關(guān) 在操作沖擊電壓下的動(dòng)作準(zhǔn)確性直接關(guān)系到可控避雷器對(duì)操作沖擊電壓 的限制效果，因此需要對(duì)操作沖擊電壓下晶閘管開(kāi)關(guān)的動(dòng)作準(zhǔn)確性進(jìn)行研究。
本試驗(yàn)主要用于測(cè)試可控避雷器在超過(guò)其動(dòng)作閾值的操作沖擊電壓 下的動(dòng)作特性和受控部分(MOA1和K等)的安裝位置、試品放置高 度、及操作沖擊電壓波頭時(shí)間對(duì)可控避雷器動(dòng)作特性的影響。試驗(yàn)采用 高電壓操作沖擊電壓發(fā)生器及其調(diào)節(jié)和測(cè)試回路，試驗(yàn)電路如圖4所 示。要求操作沖擊電壓源的試驗(yàn)電壓峰值遠(yuǎn)大于U0;分壓器等測(cè)量設(shè) 備應(yīng)滿足GB/T 16927.2的要求。
本發(fā)明方法的試驗(yàn)步驟包括
(11) 根據(jù)可控避雷器的實(shí)際系統(tǒng)中的安裝方式將試品的受控部分 安裝在低壓側(cè)或高壓側(cè)，并將試品放置在和實(shí)際系統(tǒng)相同高度的金屬支 架上，按試驗(yàn)電路圖4進(jìn)行接線。
(12) 調(diào)整操作沖擊電壓發(fā)生器的球隙距離，給試品施加峰值略低 于可控避雷器動(dòng)作閾值的操作沖擊電壓，觀察U的波形，看可控避雷器 動(dòng)作與否，如動(dòng)作，記錄U的波形和可控避雷器動(dòng)作時(shí)刻的電壓值。
(13) 適當(dāng)增加操作沖擊電壓發(fā)生器的球隙距離，給試品施加峰值高于可控避雷器動(dòng)作閾值的操作沖擊電壓，觀察u的波形和可控避雷器 的動(dòng)作情況，記錄u的波形和可控避雷器及其晶閘管開(kāi)關(guān)動(dòng)作時(shí)刻的電壓值。
重復(fù)步驟(13)多次，每次均適當(dāng)增加球隙距離，記錄U的測(cè)量結(jié) 果并進(jìn)行溫度和濕度校正，最后求U多次測(cè)量結(jié)果的平均值作為可控避 雷器及其晶閘管開(kāi)關(guān)在操作沖擊電壓下的動(dòng)作電壓。
其次，介紹可控避雷器在1.2/50 ns標(biāo)準(zhǔn)波形雷電沖擊電壓下動(dòng)作 特性的試驗(yàn)方法。
理論上，由于雷電沖擊電壓的波頭時(shí)間一般小于晶閘管開(kāi)關(guān)的開(kāi)通 延遲時(shí)間，可控避雷器的晶閘管開(kāi)關(guān)可能來(lái)不及在雷電沖擊過(guò)電壓下的 波頭時(shí)間內(nèi)開(kāi)通， 一般會(huì)在其波尾開(kāi)通，所以可控避雷器應(yīng)該無(wú)法限制 短波頭的雷電沖擊過(guò)電壓。為驗(yàn)證理論分析的正確性，本發(fā)明對(duì)可控避 雷器在雷電沖擊過(guò)電壓下的動(dòng)作特性進(jìn)行研究。
本試驗(yàn)主要用于測(cè)試可控避雷器在超過(guò)其動(dòng)作閾值的雷電沖擊電壓 下的動(dòng)作特性和受控部分(MOA1和K等)的安裝位置、試品放置高 度對(duì)可控避雷器動(dòng)作特性的影響。試驗(yàn)采用高電壓雷電沖擊電壓發(fā)生器 及其調(diào)節(jié)和測(cè)試回路，試驗(yàn)電路如圖4所示。要求雷電沖擊電壓源的試 驗(yàn)電壓峰值遠(yuǎn)大于U0;分壓器等測(cè)量設(shè)備應(yīng)滿足GB/T 16927.2的要 求。
本發(fā)明方法的試驗(yàn)步驟包括
(21) 根據(jù)可控避雷器的實(shí)際系統(tǒng)中的安裝方式將試品的受控部分 安裝在低壓側(cè)或高壓側(cè)，并將試品放置在和實(shí)際系統(tǒng)相同的高度的金屬 支架上，按試驗(yàn)電路圖4進(jìn)行接線。
(22) 調(diào)整雷電沖擊電壓發(fā)生器的球隙距離，給試品施加峰值略低 于可控避雷器動(dòng)作閾值的雷電沖擊電壓，觀察U的波形，記錄U的波 形和可控避雷器動(dòng)作時(shí)刻的電壓值。
(23) 適當(dāng)增加操作沖擊電壓發(fā)生器的球隙距離，給試品施加峰值 高于可控避雷器動(dòng)作閾值的操作沖擊電壓，觀察U的波形和可控避雷器 的動(dòng)作情況，記錄U的波形和可控避雷器動(dòng)作時(shí)刻的電壓值。
12重復(fù)步驟(23)多次，每次均適當(dāng)增加球隙距離，記錄U的測(cè)量結(jié) 果并進(jìn)行溫度和濕度校正，最后總結(jié)可控避雷器動(dòng)作時(shí)刻的電壓值隨雷 電沖擊電壓峰值的變化規(guī)律。
本發(fā)明的可控避雷器動(dòng)作特性試驗(yàn)裝置和方法可以實(shí)現(xiàn)是可控避雷 器在工頻、操作和雷電沖擊電壓下的動(dòng)作特性的試驗(yàn)研究，檢驗(yàn)對(duì)可控 避雷器在不同電壓應(yīng)力下工作原理描述的正確性，為可控避雷器控制策
略的制定提供了試驗(yàn)依據(jù)。本發(fā)明的可控避雷器在工頻、操作和雷電電 壓下動(dòng)作特性試驗(yàn)方法的研究突破了常規(guī)避雷器試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)的限制，為如
何檢驗(yàn)可控避雷器這一新型設(shè)備的動(dòng)作性能和如何制定新的試驗(yàn)方法和 試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行了有益的探索。本發(fā)明的可控避雷器在工頻、操作和雷電 電壓下動(dòng)作特性試驗(yàn)方法具有很好的系統(tǒng)等效性，能夠全面檢驗(yàn)可控避 雷器在實(shí)際系統(tǒng)中各種電壓下的動(dòng)作特性。
本發(fā)明的描述是為了示例和描述起見(jiàn)而給出的，而并不是無(wú)遺漏的 或者將本發(fā)明限于所公開(kāi)的形式。很多修改和變化對(duì)于本領(lǐng)域的普通技 術(shù)人員而言是顯然的。選擇和描述實(shí)施例是為了更好說(shuō)明本發(fā)明的原理 和實(shí)際應(yīng)用，并且使本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員能夠理解本發(fā)明從而設(shè)計(jì)適 于特定用途的帶有各種修改的各種實(shí)施例。
權(quán)利要求
1.一種可控金屬氧化物避雷器動(dòng)作特性試驗(yàn)裝置，其特征在于，包括沖擊電壓發(fā)生器，所述沖擊電壓發(fā)生器具有高壓輸出端和低壓輸出端，所述可控金屬氧化物避雷器試品連接在所述高壓輸出端和低壓輸出端之間；分壓器，所述分壓器一端與所述沖擊電壓發(fā)生器的高壓輸出端相連，一端接地；波形記錄裝置，連接在所述分壓器的輸出端；其中，所述沖擊電壓發(fā)生器包括零級(jí)支路，包括波頭電阻和波尾電阻，所述波頭電阻和波尾電阻串聯(lián)在所述高壓輸出端和低壓輸出端之間；隔離球隙，所述隔離球隙的一端連接到所述波頭電阻和波尾電阻的連接點(diǎn)；一級(jí)支路，具有一級(jí)高壓輸出端和一級(jí)低壓輸出端，包括一級(jí)主電容器，所述一級(jí)主電容器連接在所述一級(jí)高壓輸出端和一級(jí)低壓輸出端之間；點(diǎn)火球隙，所述點(diǎn)火球隙連接在所述一級(jí)高壓輸出端和地之間；充電電阻，所述充電電阻連接在所述一級(jí)低壓輸出端和地之間；保護(hù)電阻、高壓硅堆和試驗(yàn)變壓器，所述保護(hù)電阻、高壓硅堆和試驗(yàn)變壓器的次級(jí)線圈依次串聯(lián)連接在一級(jí)高壓輸出端和地之間；調(diào)壓器，所述調(diào)壓器和所述試驗(yàn)變壓器的初級(jí)線圈并聯(lián)連接；所述隔離球隙的另一端連接在所述一級(jí)低壓輸出端。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的可控金屬氧化物避雷器動(dòng)作特性試驗(yàn)裝置，其特征在于，還包括至少一個(gè)次級(jí)支路；所述次級(jí)支路，具有次級(jí)高壓輸出端和次級(jí)低壓輸出端，包括次級(jí)主電容器，連接在次級(jí)高壓輸出端和次級(jí)低壓輸出端之間；次級(jí)球隙和阻尼電阻，串聯(lián)連接在次級(jí)高壓輸出端和上一級(jí)低壓輸出端之間；兩只充電電阻，分別連接在次級(jí)和上一級(jí)高壓輸出端之間和次級(jí)和上一級(jí)j氐壓輸出端之間。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的可控金屬氧化物避雷器動(dòng)作特性試驗(yàn)裝置，其特征在于，還包括球隙距離控制裝置，用于調(diào)整各級(jí)支路中球隙的距離。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的可控金屬氧化物避雷器動(dòng)作特性試驗(yàn)裝置，其特征在于，所述波頭電阻，用來(lái)調(diào)節(jié)電壓波形上升部分的快慢；所述波尾電阻，用來(lái)調(diào)節(jié)電壓波形下降部分的快慢。
5. —種可控金屬氧化物避雷器動(dòng)作特性試驗(yàn)方法，其特征在于，包括設(shè)定所述沖擊電壓發(fā)生器中球隙距離，對(duì)可控金屬氧化物避雷器試品施加峰值高于所述可控金屬氧化物避雷器試品動(dòng)作閾值的沖擊電壓，記錄所述可控金屬氧化物避雷器試品動(dòng)作時(shí)刻的電壓值；逐步增加所述沖擊電壓發(fā)生器中球隙距離，對(duì)可控金屬氧化物避雷器試品施加峰值高于所述可控金屬氧化物避雷器試品動(dòng)作閾值的沖擊電壓，記錄所述可控金屬氧化物避雷器試品動(dòng)作時(shí)刻的電壓值；以上述多次測(cè)量獲得的所述可控金屬氧化物避雷器試品動(dòng)作時(shí)刻的電壓值的平均值作為所述可控金屬氧化物避雷器試品動(dòng)作時(shí)刻的電壓值。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的可控金屬氧化物避雷器動(dòng)作特性試驗(yàn)方法，其特征在于，還包括首先設(shè)定沖擊電壓發(fā)生器中球隙距離，對(duì)可控金屬氧化物避雷器試品施加峰值稍低于所述可控金屬氧化物避雷器試品動(dòng)作閾值的沖擊電壓，如果所述可控金屬氧化物避雷器試品動(dòng)作，記錄所述可控金屬氧化物避雷器試品動(dòng)作時(shí)刻的電壓值。
7. 根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的可控金屬氧化物避雷器動(dòng)作特性試驗(yàn)方法，其特征在于，還包括:對(duì)記錄的所述可控金屬氧化物避雷器試品動(dòng)作時(shí)刻的電壓值進(jìn)行溫度和/或濕度校正。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)一種可控金屬氧化物避雷器動(dòng)作特性試驗(yàn)裝置和方法。該方法包括通過(guò)調(diào)整沖擊電壓發(fā)生器中球隙距離，多次對(duì)可控金屬氧化物避雷器試品施加峰值高于可控金屬氧化物避雷器試品動(dòng)作閾值的沖擊電壓，通過(guò)記錄的試品動(dòng)作時(shí)刻的電壓值獲得可控避雷器試品動(dòng)作時(shí)刻的電壓值。本發(fā)明的可控避雷器在工頻、操作和雷電電壓下動(dòng)作特性試驗(yàn)方法具有很好的系統(tǒng)等效性，能夠全面檢驗(yàn)可控避雷器在實(shí)際系統(tǒng)中各種電壓下的動(dòng)作特性。
文檔編號(hào)G01R31/00GK101639507SQ20091008878
公開(kāi)日2010年2月3日 申請(qǐng)日期2009年7月16日 優(yōu)先權(quán)日2009年7月16日
發(fā)明者沈海濱, 陳秀娟, 陳維江 申請(qǐng)人:中國(guó)電力科學(xué)研究院