一種用于電氣設(shè)備局部放電試驗(yàn)的振蕩波產(chǎn)生裝置制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型提供了一種用于電氣設(shè)備局部放電試驗(yàn)的振蕩波產(chǎn)生裝置，包括第一開關(guān)組、第二開關(guān)組、第五開關(guān)、可輸出直流激勵(lì)電壓的電源、阻值可調(diào)的阻尼電阻以及LC振蕩電路，所述第一開關(guān)組包括第一開關(guān)及第四開關(guān)，第二開關(guān)組包括第二開關(guān)及第三開關(guān)；所述第一開關(guān)與第二開關(guān)組成的串聯(lián)電路、第三開關(guān)與第四開關(guān)組成的串聯(lián)電路以及電源之間相互并聯(lián)相連接；第一開關(guān)與第二開關(guān)之間的電路與第五開關(guān)的一端相連接，第三開關(guān)與第四開關(guān)之間的電路與第五開關(guān)的另一端相連接；所述阻尼電阻與LC振蕩電路串聯(lián)連接的串聯(lián)電路與第五開關(guān)并聯(lián)連接。本實(shí)用新型可以通過低電壓的直流激勵(lì)電源和電子開關(guān)產(chǎn)生高電壓試驗(yàn)振蕩波。
【專利說明】一種用于電氣設(shè)備局部放電試驗(yàn)的振蕩波產(chǎn)生裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種基于直流激勵(lì)的振蕩波的產(chǎn)生裝置，具體涉及一種用于電氣設(shè)備局部放電試驗(yàn)的振蕩波產(chǎn)生裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]電氣設(shè)備絕緣性能的基本檢測(cè)方法對(duì)電氣設(shè)備進(jìn)行正弦波耐壓及局部放電量測(cè)量，一般情況采用試驗(yàn)變壓器直接加載試驗(yàn)電壓的方法進(jìn)行試驗(yàn)。但當(dāng)被試品等效電容量很大和它的試驗(yàn)電壓很高時(shí)，通過試驗(yàn)變壓器加載試驗(yàn)電壓的容量會(huì)很大，導(dǎo)致現(xiàn)場(chǎng)無法完成試驗(yàn)，使得這種簡便易行方法失效。一種可行的技術(shù)方案就是采用振蕩波對(duì)電氣設(shè)備進(jìn)行正弦波耐壓及局部放電試驗(yàn)，可以減小試驗(yàn)設(shè)備的容量。
[0003]近年來，國內(nèi)外用于檢測(cè)的振蕩波設(shè)備是采用直流激勵(lì)的方式產(chǎn)生的。以電纜絕緣性能測(cè)試為例,可將電纜視為容性電氣設(shè)備,其基本測(cè)試試驗(yàn)原理如圖1所示。主要由直流充電電源DC、限流電阻R，電感L、阻尼電阻RP、被測(cè)試電氣設(shè)備的等效電容C和電子開關(guān)k組成。電子開關(guān)k閉合前，直流電源DC通過限流電阻R，阻尼電阻RP和電感L向電纜等效電容C充電，當(dāng)C充電到預(yù)定電壓值時(shí)，迅速閉合電子開關(guān)k，由電子開關(guān)、電感L、阻尼電阻RP和C形成串聯(lián)回路產(chǎn)生一個(gè)逐漸衰減的振蕩波f (t)，該振蕩波直接加在電氣設(shè)備的等效電容C上，測(cè)量等效電容C上的電壓信號(hào)就可以實(shí)現(xiàn)對(duì)被測(cè)試電纜(或電氣設(shè)備)的正弦波耐壓試驗(yàn)和局部放電量。
[0004]采用直流激勵(lì)獲得振蕩波的突出特點(diǎn)是簡單易行。但是，由于第一振蕩波f (t)的最高峰值等于直流充電電源DC的電壓值，當(dāng)要求試驗(yàn)振蕩波f(t)的電壓很高時(shí)，直流充電電源DC的電壓也要相應(yīng)提到很高，在具體實(shí)現(xiàn)時(shí)，元器件的成本、體積和元件控制電路都會(huì)變得異常復(fù)雜。因此，提高試驗(yàn)電壓等級(jí)變得困難。
[0005]基于上述存在的問題，采用直流激勵(lì)的方式來獲得振蕩波，由于成本和技術(shù)的原因，目前只能做到200kV以下的振蕩波產(chǎn)生裝置。專利200810124755.7介紹德國SEBAKMT公司OWTS HV150型局部放電檢測(cè)用直流激勵(lì)振蕩波產(chǎn)生裝置的試驗(yàn)電壓也只能做到150kV，在中國市場(chǎng)銷售價(jià)高達(dá)600萬人民幣，非常昂貴。
[0006]截止目前為止，國內(nèi)外至今還沒有高于250kV甚至IOOOkV的振蕩波產(chǎn)生裝置，隨著城市化進(jìn)程的快速推進(jìn)，對(duì)電網(wǎng)電壓等級(jí)的要求也越來越高，如何提高用于電氣設(shè)備局部放電試驗(yàn)用的振蕩波產(chǎn)生裝置的電壓等級(jí)，成為電力檢測(cè)部門迫切需要解決的課題。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0007]本實(shí)用新型的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，提供了一種可調(diào)直流激勵(lì)的振蕩波產(chǎn)生裝置，該裝置可以通過低電壓的直流激勵(lì)電源和電子開關(guān)產(chǎn)生高電壓試驗(yàn)振蕩波。
[0008]為達(dá)到上述目的，本實(shí)用新型所述的用于電氣設(shè)備局部放電試驗(yàn)的振蕩波產(chǎn)生裝置包括第一開關(guān)組、第二開關(guān)組、第五開關(guān)、可輸出直流激勵(lì)電壓的電源、阻值可調(diào)的阻尼電阻以及LC振蕩電路，所述第一開關(guān)組包括第一開關(guān)及第四開關(guān)，第二開關(guān)組包括第二開關(guān)及第三開關(guān)；
[0009]所述第一開關(guān)與第二開關(guān)組成的串聯(lián)電路、第三開關(guān)與第四開關(guān)組成的串聯(lián)電路以及電源之間相互并聯(lián)；第一開關(guān)與第二開關(guān)之間的電路與第五開關(guān)的一端相連接，第三開關(guān)與第四開關(guān)之間的電路與第五開關(guān)的另一端相連接；
[0010]所述阻尼電阻與LC振蕩電路串聯(lián)連接的串聯(lián)電路與第五開關(guān)并聯(lián)連接。
[0011]當(dāng)被測(cè)電氣設(shè)備為感性負(fù)載時(shí)，所述LC振蕩電路包括被測(cè)電氣設(shè)備及電容，阻尼電阻、電容及被測(cè)電氣設(shè)備依次串聯(lián)連接后與第五開關(guān)并聯(lián)連接。
[0012]當(dāng)被測(cè)電氣設(shè)備為容性負(fù)載時(shí)，所述LC振蕩電路包括被測(cè)電氣設(shè)備及電感，阻尼電阻、電感及被測(cè)電氣設(shè)備依次串聯(lián)連接后與第五開關(guān)并聯(lián)連接。
[0013]當(dāng)被測(cè)電氣設(shè)備為感性負(fù)載時(shí)，所述電容的容量值滿足LC諧振電路的品質(zhì)因數(shù)Q要求、以及LC諧振電路的電流小于第五開關(guān)額定工作電流的要求；
[0014]當(dāng)被測(cè)電氣設(shè)備為容性負(fù)載時(shí)，所述電感的感抗值滿足LC諧振電路的品質(zhì)因數(shù)Q要求、以及LC諧振電路的電流小于第五開關(guān)額定工作電流的要求。
[0015]所述電源包括與市電相連接晶閘管、驅(qū)動(dòng)電路及單片機(jī)，單片機(jī)通過驅(qū)動(dòng)電路控制晶閘管將市電轉(zhuǎn)換為可調(diào)節(jié)直流電壓源。
[0016]所述第一開關(guān)、第二開關(guān)、第三開關(guān)、第四開關(guān)均為IGBT，第一開關(guān)、第二開關(guān)、第三開關(guān)、第四開關(guān)的控制端均與單片機(jī)相連接。
[0017]所述第五開關(guān)設(shè)有兩個(gè)單向可控硅，所述兩個(gè)單向可控硅反向并聯(lián)連接，兩個(gè)單向可控硅的控制端與單片機(jī)相連接。
[0018]本實(shí)用新型具有以下有益效果:
[0019]本實(shí)用新型所述的用于電氣設(shè)備局部放電試驗(yàn)的振蕩波產(chǎn)生裝置采用直流激勵(lì)電壓較低的電源，通過第一開關(guān)組、第二開關(guān)組、阻尼電阻及LC振蕩電路獲得電氣設(shè)備局部放電試驗(yàn)用的諧振高電壓，具體的，根據(jù)電工學(xué)原理得到LC振蕩電路的品質(zhì)因數(shù)Q，同時(shí)通過調(diào)節(jié)阻值可調(diào)的阻尼電阻使LC振蕩電路的品質(zhì)因數(shù)Q滿足電氣設(shè)備局部放電試驗(yàn)的電壓要求，再通過交替閉合第一開關(guān)組及第二開關(guān)組得到穩(wěn)定的諧振高電壓后，然后再打開第一開關(guān)組及第二開關(guān)組，并閉合第五開關(guān)，即可在被測(cè)電氣設(shè)備上得到用于電氣設(shè)備局部放電試驗(yàn)的振蕩波，整個(gè)操作過程中，由于電源輸出的直流激勵(lì)電壓的電壓值低，從而極大的降低了轉(zhuǎn)換第一開關(guān)組、第二開關(guān)組及第五開關(guān)的工作電壓，也簡化了激勵(lì)電源的設(shè)計(jì)。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0020]圖1為傳統(tǒng)的用于電氣設(shè)備局部放電試驗(yàn)的振蕩波產(chǎn)生裝置的原理圖；
[0021]圖2為當(dāng)被測(cè)電氣設(shè)備為容性負(fù)載時(shí)，本實(shí)用新型的原理圖；
[0022]圖3為當(dāng)被測(cè)電氣設(shè)備為感性負(fù)載時(shí)，本實(shí)用新型的原理圖；
[0023]圖4為本實(shí)用新型中LC振蕩電路的響應(yīng)圖；
[0024]圖5為本實(shí)用新型的實(shí)施例一的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0025]圖6為實(shí)施例一中對(duì)電氣設(shè)備做局部放電量測(cè)量的應(yīng)用不意圖。
[0026]其中，Kl為第一開關(guān)、K2為第二開關(guān)、K3為第三開關(guān)、K4為第四開關(guān)、K5為第五開關(guān)、DC為電源、LI為電感、Cl為電容、RP為阻尼電阻。
【具體實(shí)施方式】
[0027]下面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型做進(jìn)一步詳細(xì)描述:
[0028]參考圖2及圖3，圖2及圖3中的左邊的圖為本實(shí)用新型的電路原理圖，右邊的圖為原理圖中LC振蕩電路的響應(yīng)圖。本實(shí)用新型所述的用于電氣設(shè)備局部放電試驗(yàn)的振蕩波產(chǎn)生裝置，其特征在于，包括第一開關(guān)組、第二開關(guān)組、第五開關(guān)K5、可輸出直流激勵(lì)電壓的電源DC、阻值可調(diào)的阻尼電阻RP以及LC振蕩電路，所述第一開關(guān)組包括第一開關(guān)Kl及第四開關(guān)K4，第二開關(guān)組包括第二開關(guān)K2及第三開關(guān)K3 ;所述電源DC包括與市電相連接晶閘管、驅(qū)動(dòng)電路及單片機(jī)，單片機(jī)通過驅(qū)動(dòng)電路控制晶閘管將市電轉(zhuǎn)換為可調(diào)節(jié)直流電壓源。所述第五開關(guān)K5設(shè)有兩個(gè)單向可控硅，所述兩個(gè)單向可控硅反向并聯(lián)連接，兩個(gè)單向可控硅的控制端與單片機(jī)相連接。
[0029]所述第一開關(guān)Kl與第二開關(guān)K2組成的串聯(lián)電路、第三開關(guān)K3與第四開關(guān)K4組成的串聯(lián)電路以及電源DC之間相互并聯(lián)；第一開關(guān)Kl與第二開關(guān)K2之間的電路與第五開關(guān)K5的一端相連接，第三開關(guān)K3與第四開關(guān)K4之間的電路與第五開關(guān)K5的另一端相連接，所述第一開關(guān)K1、第二開關(guān)K2、第三開關(guān)K3、第四開關(guān)K4均為的IGBT，第一開關(guān)K1、第二開關(guān)K2、第三開關(guān)K3、第四開關(guān)K4的控制端均與單片機(jī)相連接。
[0030]當(dāng)被測(cè)電氣設(shè)備為感性負(fù)載時(shí)，所述LC振蕩電路包括被測(cè)電氣設(shè)備及電容Cl，阻尼電阻RP、電容Cl及被測(cè)電氣設(shè)備依次串聯(lián)連接后與第五開關(guān)K5并聯(lián)連接，所述電容Cl的容量值滿足LC諧振 電路的品質(zhì)因數(shù)Q要求、以及LC諧振電路的電流小于第五開關(guān)額定工作電流的要求。
[0031]當(dāng)被測(cè)電氣設(shè)備為容性負(fù)載時(shí)，所述LC振蕩電路包括被測(cè)電氣設(shè)備及電感LI，阻尼電阻RP、電感LI及被測(cè)電氣設(shè)備依次串聯(lián)連接后與第五開關(guān)K5并聯(lián)連接，所述電感LI的感抗值滿足LC諧振電路的品質(zhì)因數(shù)Q要求、以及LC諧振電路的電流小于第五開關(guān)額定工作電流的要求。
[0032]本實(shí)用新型的具體工作過程包括以下兩種情況，具體如下:
[0033]當(dāng)被測(cè)電氣設(shè)備為感性負(fù)載時(shí)，本實(shí)用新型的具體工作過程為:
[0034]I)斷開第五開關(guān)K5，并閉合第一開關(guān)組或者閉合第二開關(guān)組，通過電源DC為LC振蕩電路施加直流激勵(lì)電壓V，并測(cè)量LC振蕩電路的響應(yīng)過程；
[0035]2)當(dāng)t = tp時(shí),根據(jù)σ % = e -喊,V1 - ? 2 X丨οο %可得到LC振蕩電路的阻尼比ξ，又根據(jù)tP=可得到LC振蕩電路的諧振角頻率ωη，其中，tp為LC振蕩電路達(dá)到第一個(gè)峰值時(shí)所用的時(shí)間，σ為LC振蕩電路的超調(diào)量；
[0036]3)根據(jù)f= ωη/2冗、周期T = Ι/f以及得到被測(cè)電氣設(shè)備的電感值L，
再根據(jù)2 = 得到LC振蕩電路的品質(zhì)因數(shù)Q，其中R為阻尼電阻RP的電阻值，C為電容Cl的電容值；
[0037]4)當(dāng)LC振蕩回路的品質(zhì)因數(shù)Q不滿足電氣設(shè)備局部放電試驗(yàn)的電壓要求時(shí)，調(diào)整阻尼電阻RP的電阻值，并重復(fù)步驟I)、2)、3)，直至LC振蕩電路的品質(zhì)因數(shù)Q滿足電氣設(shè)備局部放電試驗(yàn)的電壓為止，當(dāng)LC振蕩電路的品質(zhì)因數(shù)Q滿足電氣設(shè)備局部放電試驗(yàn)的電壓時(shí)，調(diào)整電源DC輸出的直流激勵(lì)電壓V，使施加在被測(cè)電氣設(shè)備兩端的測(cè)量試驗(yàn)電壓Vs滿足Vs= 1.273XQXV，然后再以周期T= l/(2f)為時(shí)間間隔交替閉合第一開關(guān)組及第二開關(guān)組，使LC振蕩電路產(chǎn)生諧振高電壓，當(dāng)所述諧振高電壓達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)后，斷開第一開關(guān)組及第二開關(guān)組，同時(shí)閉合第五開關(guān)K5，即可在被測(cè)電氣設(shè)備上獲得用于電氣設(shè)備局部放電試驗(yàn)的振蕩波。
[0038]當(dāng)被測(cè)電氣設(shè)備為容性負(fù)載時(shí)，本實(shí)用新型的具體工作過程為:
[0039]a)斷開第五開關(guān)K5，并閉合第一開關(guān)組或者閉合第二開關(guān)組，通過電源DC為LC振蕩電路施加直流激勵(lì)電壓V，并測(cè)量LC振蕩電路的響應(yīng)過程；
[0040]b)當(dāng)t = tp時(shí),根據(jù)式
【權(quán)利要求】
1.一種用于電氣設(shè)備局部放電試驗(yàn)的振蕩波產(chǎn)生裝置，其特征在于，包括第一開關(guān)組、第二開關(guān)組、第五開關(guān)(K5)、可輸出直流激勵(lì)電壓的電源(DC)、阻值可調(diào)的阻尼電阻(RP)以及LC振蕩電路，所述第一開關(guān)組包括第一開關(guān)(Kl)及第四開關(guān)(K4)，第二開關(guān)組包括第二開關(guān)(K2)及第三開關(guān)(K3)； 所述第一開關(guān)(Kl)與第二開關(guān)(K2)組成的串聯(lián)電路、第三開關(guān)(K3)與第四開關(guān)(K4)組成的串聯(lián)電路以及電源(DC)之間相互并聯(lián)；第一開關(guān)(Kl)與第二開關(guān)(K2)之間的電路與第五開關(guān)(K5)的一端相連接，第三開關(guān)(K3)與第四開關(guān)(K4)之間的電路與第五開關(guān)(K5)的另一端相連接； 所述阻尼電阻(RP)與LC振蕩電路串聯(lián)連接的串聯(lián)電路與第五開關(guān)(K5)并聯(lián)連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于電氣設(shè)備局部放電試驗(yàn)的振蕩波產(chǎn)生裝置，其特征在于，當(dāng)被測(cè)電氣設(shè)備為感性負(fù)載時(shí)，所述LC振蕩電路包括被測(cè)電氣設(shè)備及電容(Cl)，阻尼電阻(RP)、電容(Cl)及被測(cè)電氣設(shè)備依次串聯(lián)連接后與第五開關(guān)(K5)并聯(lián)連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的用于電氣設(shè)備局部放電試驗(yàn)的振蕩波產(chǎn)生裝置，其特征在于，當(dāng)被測(cè)電氣設(shè)備為容性負(fù)載時(shí)，所述LC振蕩電路包括被測(cè)電氣設(shè)備及電感(LI)，阻尼電阻(RP)、電感(LI)及被測(cè)電氣設(shè)備依次串聯(lián)連接后與第五開關(guān)(K5)并聯(lián)連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的用于電氣設(shè)備局部放電試驗(yàn)的振蕩波產(chǎn)生裝置，其特征在于， 當(dāng)被測(cè)電氣設(shè)備為感性負(fù)載時(shí)，所述電容(Cl)的容量值滿足LC諧振電路的品質(zhì)因數(shù)Q要求、以及LC諧振電路的電流小于第五開關(guān)(K5)額定工作電流的要求； 當(dāng)被測(cè)電氣設(shè)備為容性負(fù)載時(shí)，所述電感(LI)的感抗值滿足LC諧振電路的品質(zhì)因數(shù)Q要求、以及LC諧振電路的電流小于第五開關(guān)(K5)額定工作電流的要求。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于電氣設(shè)備局部放電試驗(yàn)的振蕩波產(chǎn)生裝置，其特征在于，所述電源(DC)包括與市電相連接晶閘管、驅(qū)動(dòng)電路及單片機(jī)，單片機(jī)通過驅(qū)動(dòng)電路控制晶閘管將市電轉(zhuǎn)換為可調(diào)節(jié)直流電壓源。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的用于電氣設(shè)備局部放電試驗(yàn)的振蕩波產(chǎn)生裝置，其特征在于，所述第一開關(guān)(Kl)、第二開關(guān)(K2)、第三開關(guān)(K3)、第四開關(guān)(K4)均為IGBT，第一開關(guān)(Kl)、第二開關(guān)(K2)、第三開關(guān)(K3)、第四開關(guān)(K4)的控制端均與單片機(jī)相連接。
7.根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的用于電氣設(shè)備局部放電試驗(yàn)的振蕩波產(chǎn)生裝置，其特征在于，所述第五開關(guān)(K5)設(shè)有兩個(gè)單向可控硅，所述兩個(gè)單向可控硅反向并聯(lián)連接，兩個(gè)單向可控硅的控制端與單片機(jī)相連接。
【文檔編號(hào)】G01R1/28GK203535174SQ201320497273
【公開日】2014年4月9日 申請(qǐng)日期:2013年8月14日 優(yōu)先權(quán)日:2013年8月14日
【發(fā)明者】張立材, 王民, 王燕妮, 王稚慧, 陳羽, 向軒 申請(qǐng)人:西安建筑科技大學(xué)