本實用新型涉及一種交流疊加脈沖振蕩高壓試驗技術。

背景技術：

電抗器在電力系統(tǒng)中可以起到補充電力系統(tǒng)的感抗、平衡電力系統(tǒng)的無功功率、限制電力系統(tǒng)的操作過電壓和工頻過電壓等諸多作用，因此，電抗器在電力系統(tǒng)中占重要地位。而干式空心電抗器具有價格低、結構簡單、重量輕、電抗值呈線性、損耗低、維護方便等技術優(yōu)勢。從上世紀九十年代開始，電力系統(tǒng)廣泛使用干式空心并聯電抗器。

近年來，隨著干式空心并聯電抗器投運數量及投運時間的增加，燒毀事故也逐步增多，造成了較大的經濟損失。干式空心并聯電抗器燒毀的原因之一是投切過電壓，它是一種在工頻交流電壓峰值處疊加高頻脈沖振蕩的電壓波形。為了減少電抗器燒毀事故發(fā)生，研究電抗器絕緣在這種過電壓下的破壞機理非常必要，但是現有高壓試驗電路，或者只能產生交流電壓，或者只能產生脈沖振蕩電壓。

技術實現要素：

本實用新型的目的是為了解決現有高壓試驗電路無法在產生交流電壓的峰值處疊加脈沖振蕩電壓的問題，提出了一種交流疊加脈沖振蕩高壓試驗電路。

本實用新型所述的一種交流疊加脈沖振蕩高壓試驗電路，包括脈沖振蕩側調壓器、脈沖振蕩側試驗變壓器、高壓硅堆、一號保護電阻、脈沖變壓器、可控放電球隙開關、充電電容、輔助電感、交流側調壓器、交流側試驗變壓器、耦合電容和二號保護電阻；

所述脈沖振蕩側調壓器的兩個輸入端分別與220V工頻電壓的零線和火線相連；脈沖振蕩側調壓器的兩個輸出端分別與所述脈沖振蕩側試驗變壓器原邊繞組的兩端相連；

所述脈沖振蕩側試驗變壓器的副邊繞組一端與高壓硅堆的陰極相連，脈沖振蕩側試驗變壓器的副邊繞組另一端接地；高壓硅堆的陽極與一號保護電阻的一端相連；一號保護電阻的另一端同時與可控放電球隙開關的一個接線端和充電電容的一端相連；可控放電球隙開關的另一個接線端與脈沖振蕩側試驗變壓器的副邊繞組另一端相連；

所述脈沖變壓器原邊繞組的兩端分別與脈沖信號發(fā)生器的兩個輸出端相連，脈沖變壓器副邊繞組的一端與可控放電球隙開關的控制端相連，脈沖變壓器副邊繞組的另一端與脈沖振蕩側試驗變壓器的副邊繞組另一端相連；

所述充電電容的另一端同時與輔助電感的一端和耦合電容的一端相連，輔助電感的另一端與脈沖振蕩側試驗變壓器的副邊繞組另一端相連；

耦合電容的另一端與二號保護電阻的一端相連，二號保護電阻的另一端與干式空心并聯電抗器試樣的一端相連，干式空心并聯電抗器試樣的另一端與脈沖振蕩側試驗變壓器的副邊繞組另一端相連；

所述交流側調壓器的兩個輸入端分別與220V工頻電壓的零線和火線相連；交流側調壓器的兩個輸出端分別與所述交流側試驗變壓器原邊繞組的兩端相連，交流側試驗變壓器副邊繞組的兩端分別與耦合電容的兩端相連。

本實用新型所述的一種交流疊加脈沖振蕩高壓試驗電路的工作原理為：通過調節(jié)交流側調壓器控制交流側試驗變壓器副邊繞組輸出的交流電壓；

通過調節(jié)脈沖振蕩側調壓器控制脈沖振蕩側試驗變壓器副邊繞組輸出的交流高壓，脈沖振蕩側試驗變壓器副邊繞組輸出的交流高壓經過高壓硅堆整流后轉化為直流高壓，所述直流高壓經過一號保護電阻為充電電容充電；當交流側試驗變壓器副邊繞組輸出的交流電壓達到峰值時，脈沖信號發(fā)生器輸出脈沖信號給脈沖變壓器的原邊，進而在脈沖變壓器的副邊產生一個高壓脈沖，該高壓脈沖促使可控放電球隙開關導通，此時，充電電容與輔助電感形成脈沖振蕩電路；進而在干式空心并聯電抗器試樣的兩端產生交流電壓的峰值處疊加脈沖振蕩電壓。

本實用新型的有益效果是通過調節(jié)交流側調壓器控制干式空心并聯電抗器試樣兩端交流電壓的峰值，通過調節(jié)脈沖振蕩側調壓器控制干式空心并聯電抗器試樣的兩端脈沖振蕩電壓的初始值，通過可控放電球隙開關控制每個交流電壓的周期內疊加脈沖振蕩電壓的次數，能夠產生交流電壓的峰值可控、疊加脈沖振蕩電壓初始值可控和每個交流電壓的周期內疊加脈沖振蕩電壓的次數可控的交流電壓的峰值處疊加脈沖振蕩電壓。

適用于研究干式空心并聯電抗器破壞機理。

附圖說明

圖1為具體實施方式一所述的一種交流疊加脈沖振蕩高壓試驗電路的電路圖；

圖2為具體實施方式一中充電電容充電過程簡化的等效電路圖；

圖3為具體實施方式一中可控放電球隙開關導通形成的脈沖振蕩電路的等效電路圖；

圖4為具體實施方式一中可控放電球隙開關導通時脈沖振蕩電壓施加在干式空心并聯電抗器試樣上的等效電路圖；

圖5為具體實施方式一中交流電壓施加在干式空心并聯電抗器試樣上的等效電路圖。

具體實施方式

具體實施方式一：結合圖1至圖5說明本實施方式，本實施方式所述的一種交流疊加脈沖振蕩高壓試驗電路包括脈沖振蕩側調壓器T₁、脈沖振蕩側試驗變壓器T₂、高壓硅堆D、一號保護電阻1、脈沖變壓器T₃、可控放電球隙開關G、充電電容2、輔助電感6、交流側調壓器T₄、交流側試驗變壓器T₅、耦合電容3和二號保護電阻4；

所述脈沖振蕩側調壓器T₁的兩個輸入端分別與220V工頻電壓的零線和火線相連；脈沖振蕩側調壓器T₁的兩個輸出端分別與所述脈沖振蕩側試驗變壓器T₂原邊繞組的兩端相連；

所述脈沖振蕩側試驗變壓器T₂的副邊繞組一端與高壓硅堆D的陰極相連，脈沖振蕩側試驗變壓器T₂的副邊繞組另一端接地；高壓硅堆D的陽極與一號保護電阻1的一端相連；一號保護電阻1的另一端同時與可控放電球隙開關G的一個接線端和充電電容2的一端相連；可控放電球隙開關G的另一個接線端與脈沖振蕩側試驗變壓器T₂的副邊繞組另一端相連；

所述脈沖變壓器T₃原邊繞組的兩端分別與脈沖信號發(fā)生器的兩個輸出端相連，脈沖變壓器T₃副邊繞組的一端與可控放電球隙開關G的控制端相連，脈沖變壓器T₃副邊繞組的另一端與脈沖振蕩側試驗變壓器T₂的副邊繞組另一端相連；

所述充電電容2的另一端同時與輔助電感6的一端和耦合電容3的一端相連，輔助電感6的另一端與脈沖振蕩側試驗變壓器T₂的副邊繞組另一端相連；

耦合電容3的另一端與二號保護電阻4的一端相連，二號保護電阻4的另一端與干式空心并聯電抗器試樣7的一端相連，干式空心并聯電抗器試樣7的另一端與脈沖振蕩側試驗變壓器T₂的副邊繞組另一端相連；

所述交流側調壓器T₄的兩個輸入端分別與220V工頻電壓的零線和火線相連；交流側調壓器T₄的兩個輸出端分別與所述交流側試驗變壓器T₅原邊繞組的兩端相連，交流側試驗變壓器T₅副邊繞組的兩端分別與耦合電容3的兩端相連。

在本實施方式中，一號保護電阻1的阻值為R₁，充電電容2的電容值為C₁，輔助電感6的電感值為L₁，耦合電容3的電容值為C₂，二號保護電阻4的阻值為R₂，干式空心并聯電抗器試樣7的電容值為C_X；通過調節(jié)交流側調壓器T₄控制交流側試驗變壓器T₅副邊繞組輸出的交流電壓；通過脈沖振蕩側調壓器T₁控制脈沖振蕩側試驗變壓器T₂副邊繞組輸出的交流高壓，脈沖振蕩側試驗變壓器T₂副邊繞組輸出的交流高壓經過高壓硅堆D整流后轉化為直流高壓，所述直流高壓經過一號保護電阻1為充電電容2充電，此時為充電電容2的充電過程；當滿足條件時，其中：ω為220V工頻電壓的工頻角頻率，干式空心并聯電抗器試樣7的電壓可以忽略不記，充電回路的簡化電路等效圖如圖2所示。

當交流側試驗變壓器T₅副邊繞組輸出的交流電壓達到峰值時，脈沖信號發(fā)生器輸出脈沖信號給脈沖變壓器T₃的原邊，進而在脈沖變壓器T₃的副邊產生一個高壓脈沖，該高壓脈沖促使可控放電球隙開關G導通，此時，充電電容2兩端電壓為U_C0，在滿足條件時，充電電容2與輔助電感6形成脈沖振蕩電路，脈沖振蕩電路的等效電路圖如圖3所示，此時輔助電感6兩端的電壓為u_L，其中：ω₁為脈沖振蕩電路的脈沖振蕩頻率，并且，U_C0為可控放電球隙開關G導通時充電電容2的兩端電壓，同時U_C0也為脈沖振蕩電壓的初始值，t為時間變量。

在同時滿足條件和時，輔助電感6與干式空心并聯電抗器試樣7構成的關系等效電路圖如圖4所示，此時，干式空心并聯電抗器試樣7兩端的脈沖振蕩電壓為

在滿足條件時，交流電壓施加在干式空心并聯電抗器試樣7上的等效電路圖如圖5所示，可控放電球隙開關G未導通時，在同時滿足條件和的情況下，可得在交流電壓下干式空心并聯電抗器試樣7的兩端電壓為其中：為交流側試驗變壓器T₅副邊繞組輸出交流電壓的峰值；可控放電球隙開關G導通時，在滿足條件的情況下，可得在交流電壓下干式空心并聯電抗器試樣7的兩端電壓為

綜上所述，干式空心并聯電抗器試樣7在交流電壓峰值處疊加脈沖振蕩電壓為

具體實施方式二：本實施方式是對具體實施方式一所述的一種交流疊加脈沖振蕩高壓試驗電路進一步限定，在本實施方式中，還包括電阻分壓器R₀和電壓表5；

所述電阻分壓器R₀包括電阻高壓臂R_H和電阻低壓臂R_L；

所述電阻高壓臂R_H的一端與充電電容2的一端相連，電阻高壓臂R_H的另一端與電阻低壓臂R_L的一端相連，電阻低壓臂R_L的另一端接地；

所述電壓表5的兩端分別與電阻低壓臂R_L的兩端相連。

本實施方式通過電阻分壓器R₀和電壓表5能夠直接測量出充電電容2兩端的直流電壓，進而方便通過調節(jié)脈沖振蕩側調壓器T₁控制脈沖振蕩電壓的初始值U_C0。

具體實施方式三：本實施方式是對具體實施方式一所述的一種交流疊加脈沖振蕩高壓試驗電路進一步限定，在本實施方式中，還包括電容分壓器C₀和示波器；

所述電容分壓器C₀包括電容高壓臂C_H和電容低壓臂C_L；

所述電容高壓臂C_H的一端與二號保護電阻4的一端相連，電容高壓臂C_H的另一端與電容低壓臂C_L的一端相連，電容低壓臂C_L的另一端接地；

所述示波器的兩個信號輸入端分別與電容低壓臂C_L的兩端相連。

本實施方式通過電容分壓器C₀和示波器記錄干式空心并聯電抗器試樣7的電壓波形，進而方便通過調節(jié)交流側調壓器T₄控制干式空心并聯電抗器試樣兩端交流電壓的峰值，同時也方便通過脈沖信號發(fā)生器控制可控放電球隙開關，進而控制每個交流電壓的周期內疊加脈沖振蕩電壓的次數。