专利名称：一种交直流避雷器联合动作试验装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种避雷器试验装置，特别是关于一种交直流避雷器联合动 作试验装置。
背景技术：
联合动作试验(动作负载试验和暂时过电压耐受试验)是验证避雷器热稳定 性和耐受暂时过电压能力的关键试验，关系到避雷器运行的安全性和可靠性。目
前国内外对交流避雷器的联合动作试验做了大量的工作，有国标和IEC标准可以 作为试验依据。对于直流避雷器，由于其承受运行电压和故障情况的复杂性和多 样性，目前还没有统一的国标或者国际标准。国内外交直流避雷器的联合动作试 验设备目前只是专门针对交流避雷器或者专门针对直流避雷器的联合动作试验设 备，还没有既可用于交流避雷器，又可用于直流避雷器的综合试验装置。而且目 前直流避雷器的联合动作试验设备功能相对单一，设备容量小、参数低，难于有 效的开展直流避雷器的联合动作试验研究。因此需要研发一种可用于交流避雷器， 又可用于直流避雷器的多种波形联合动作试验的装置。 发明内容
针对上述问题，本实用新型的目的是提供一种可提供多种波形条件下的交、 直流避雷器联合动作试验，使整体设备具有开展综合试验能力的交直流避雷器联 合动作试验装置。
为实现上述目的，本实用新型采取以下技术方案 一种交直流避雷器联合动 作试验装置，其特征在于它包括 一工频电源， 一背靠背模拟装置， 一多种波形 发生器， 一冲击电流发生器，所述工频电源、背靠背模拟装置、多种波形发生器 和冲击电流发生器的接地端并联接地，所述工频电源、背靠背模拟装置、多种波 形发生器和冲击电流发生器的电源端通过开关并联切换连接， 一分压器， 一与分 压器并联连接的试品，所述分压器和所述试品并联在通过开关切换的所述工频电 源、背靠背模拟装置、多种波形发生器、冲击电流发生器的并联端和装置的接地 端之间；示波器，采集所述工频电源、所述背靠背模拟装置、所述多种波形发生 器、所述冲击电流发生器和所述分压器输出端的输出信号，并将所采集的信号传 输给联合动作测控系统。
所述工频电源的一端串接有一单极开关，所述背靠背模拟装置的一端串接单极转换开关的一转换接点，所述多种波形发生器的一端串接所述单极转换开关的 另一转换接点，所述冲击电流发生器串接一放电开关。
所述示波器分别与所述交流电源、背靠背模拟装置、多种波形发生器、冲击 电流发生器的电源端上设置的电流传感器连接，所述示波器还与所述分压器的输 出端相连接。
所述联合动作测控系统包括一台以上的计算机和可编程控制器，其中一台所 述计算机与所述示波器通讯，存储所述示波器接收的各种波形数据，其余各所述 计算机分别与所述可编程控制器保持通讯，各所述计算机设定参数发送至各所述
可编程控制器，由各所述可编程控制器控制所述工频电源、背靠背模拟装置、多 种波形发生器及冲击电流发生器的投切动作，其中控制所述冲击电流发生器的可 编程控制器向控制所述工频电源、背靠背模拟装置和多种波形发生器的可编程控 制器发送动作信号，进行联合动作。
所述背靠背模拟装置利用变压器和换流阀实现交流一直流一交流的变换，模 拟多种状态下的持续运行电压信号。
所述多种波形发生器输出全波整流波形、直流波形、半波整流波形或工频波形。
本实用新型由于采取以上技术方案，其具有以下优点1、本实用新型由于采 用了多种波形发生器和背靠背模拟装置，综合模拟了交、直流避雷器承受运行电 压的复杂性和多样性，可提供多种波形条件下的交、直流避雷器联合动作试验， 使整体设备具有开展综合试验的能力。2、本实用新型通过波形采集系统(示波器 和计算机)，将试品中的电流和承受的多种电压波形输入计算机中，通过数学分析 计算试验品功耗等数据，可进行交直流避雷器的联合动作试验方法的综合研究。3、 本实用新型由于采用了极线电压和电流为16kV/3A的背靠背模拟装置，其提供的 直流避雷器的运行电压和电流的容量大，克服了现有技术中直流避雷器的联合动 作试验设备功能相对单一，设备容量小参数低的缺点，可有效的开展直流避雷器 的联合动作试验研究。4、本实用新型对于提出直流避雷器联合动作试验统一标准 提供了试验平台，对直流避雷器联合动作试验统一标准的制定具有突出意义。
图1是本实用新型模块框图
图2是本实用新型联合动作测控系统的示意图
图3是本实用新型多种波形发生器电路示意图
图4是本实用新型背靠背模拟装置示意图具体实施方式
以下结合附图和实施例，对本实用新型进行详细的描述。
如图1所示，本实用新型包括 一工频电源l， 一背靠背模拟装置2， 一多种
波形发生器3，工频电源1与背靠背模拟装置2和多种波形发生器3的接地端并联 接地，在工频电源1的电源端串接有一单极开关ZK1，并在工频电源l的电源端 上设置有电流传感器CT1，在背靠背模拟装置2的电源端串接有一单极转换开关 ZK2的一转换接点，且其电源端上设置有电流传感器CT2，在多种波形发生器3 的电源端串接有一单极转换开关ZK2的另一转换接点，其电源端上也设置有电流 传感器CT3，单极转换开关ZK2的公共端串接一单极开关ZK3。 一分压器4及一 试品5并联连接在单极开关ZK1、 ZK3的并联端和装置的接地端之间。 一冲击电 流发生器6，其一端连接装置的接地端，另一端与放电开关7串联连接，放电开关 7的另一端连接分压器4和试品5的并联端，且放电开关7和试品5的连线上设置 有电流传感器CT4。示波器8，其接收电流传感器CT1、 CT2、 CT3、 CT4采集的 工频电源l、背靠背模拟装置2、多种波形发生器3和冲击电流发生器6的输出信 号以及分压器4的输出信号，并将所采集的信号传输给联合动作测控系统9。在实 际操作中， 一般设置两台示波器，其中一台采集多种波形发生器3和背靠背模拟 装置2产生的波形以及工频电压和电流的波形，另一台采集冲击电流和残压波形。 如图2所示，联合动作测控系统9包括三台计算机和两台可编程控制器 (PLC)， 二示波器8通过网线与联合动作测控系统9的其中一台计算机91进行 通讯，将两台示波器8所接收的各种波形数据存储于其中。另两台计算机用于与 操作者的交互，操作者用计算机来设定装置的工作方式和参数。如计算机92用于 设定工频电源1、背靠背模拟装置2和多种波形发生器3的所采用的工作方式和延 时时间，设定的工作模式通过光纤传到至与其连接的PLC1， PLC1依据计算机92 的设定，在得到放电信号后控制工频电源1、背靠背模拟装置2和多种波形发生器 3的选择和投切。第三台计算机93则用来设定冲击电流的幅值、充电电压等参数， 并通过光纤传输至PLC2，由PLC2按照设定参数来控制冲击电流发生器6的充放 电，同时通过中间继电器给PLC1发送放电信号，使PLC1在接到放电信号后按照 设定的延时时长控制工频电源K背靠背模拟装置2和多种波形发生器3的投切作 业，实现联合动作。
进行交流避雷器联合动作试验时，转换开关ZK2选择多种波形发生器3 (其 选择交流电压输出)，冲击电流发生器6通过放电开关7对试品5施加冲击电流， 在规定的时间内(<100ms)闭合开关ZK1，规定的交流电源1的电压加到试品5上一定时间值后(一定时间值包括的时间范围为0.1s到20min，比较典型的时间 值是O.ls、 0.2s、 ls、 10s)，开关ZK1断开，在尽量短的时间内将开关ZK3闭合， 多种波形发生器3产生的交流电压施加到试品上30min后试验结束。
联合动作试验时，规定值应包括的时间为0.1 s到20min。对于使用在无清除 接地故障装置的中性点绝缘系统或谐振接地系统，时间范围应扩大到24 h。
进行直流避雷器联合动作试验和研究性试验时，ZK2选择背靠背模拟装置2 或者多种波形发生器3，冲击电流发生器6通过放电开关7对试品5施加冲击电流， 在规定的时间内(<100ms)闭合ZK3，背靠背模拟装置2或者多种波形发生器3 引出的特定波形电压加到试品5上一定时间后ZK3断开，试验结束。
分压器4并联在试品5两端，电流传感器CT1、 CT2、 CT3、 CT4套设在回路 上。联合动作测控系统9利用示波器8分别采集电流传感器CT1、 CT2、 CT3、 CT4 和分压器5上的信号波形，把试验样品5中的电流及其承受的电压波形输入到联 合动作测控系统9的计算机中，通过数学分析计算试验样品的功耗等参数。
如图3所示，本实用新型多种波形发生器3的原理是当本试验装置检验直 流避雷器或交流避雷器的联合动作特性时，需要不同的波形来进行。AC为交流电 压源，被测试验样品5连接在多种波形发生器3的输出点Ol、 02之间，通过开关 Kj、 K2、 K3、 K4的开合分别将整流硅堆D!、 D2、 D3、 D4和滤波电容C接入电路， 以此来控制输出点Ol、 02间的输出波形。其控制方式如下
当开关K!闭合，K2、 K3、 K4断开时，多种波形发生器3的输出点Ol、 02输 出全波整流波形，工频正半波时，整流硅堆Di、D4接入电路，电流方向AC— 被测试验样品—D4—AC;工频负半波时，D2、 D3接入电路，电流方向AC—D2— 被测试验样品—D3—AC 。
当开关K" K4闭合，K2、 K3断开时，多种波形发生器3的输出点Ol、 02输 出直流波形，整流硅堆工作状态同全波整流，只是在电路输出端接入滤波电容C。
当开关K2闭合，Id、 K3、 K4断开时，多种波形发生器3的输出点Ol、 02输 出半波整流波形，工频正半波时，只有Di接入电路，电流方向AC—Di—被测 试验样品—AC。
当开关K2、 K3闭合，K,、 K4断开，多种波形发生器3的输出点Ol、 02输出 工频波形，整流硅堆和滤波电容不工作。
如图4所示，背靠背模拟装置2可从现有技术中获得，根据直流输电原理， 利用变压器和换流阀实现交流一直流一交流的变换，它最多输出9路信号，进行 联合动作试验时，此时只有1路信号施加到试品上。其中A、 L点引出模拟阀避雷器的持续运行电压信号；B、 K点引出模拟直流中点母线避雷器的持续运行电压 信号；D、 F点引出模拟换流器直流母线避雷器的持续运行电压信号；C、 G点引 出工频波形上叠加换向重叠角波形信号；E点引出模拟直流母线避雷器的持续运
行电压信号。
本实用新型采用多种波形发生器，在检验直流避雷器或交流避雷器的联合动 作特性试验时，根据试验需要可输出全波整流波形、直流波形、半波整流波形或 工频波形，可进行多种波形条件下的交、直流避雷器联合动作试验。
本实用新型采用背靠背模拟装置，在进行避雷器联合动作试验时可根据直流 避雷器承受运行电压的复杂性和多样性，利用变压器和换流阀实现交流一直流一 交流的变换，模拟多种状态下的持续运行电压信号，可有效开展直流避雷器的联 合动作试验的研究。本实用新型采用大容量的背靠背模拟装置，极线电压和电流
为16kV/3A，克服了现有技术中直流避雷器的联合动作试验设备功能相对单一， 设备容量小参数低的缺点。
权利要求1、一种交直流避雷器联合动作试验装置，其特征在于它包括一工频电源，一背靠背模拟装置，一多种波形发生器，一冲击电流发生器，所述工频电源、背靠背模拟装置、多种波形发生器和冲击电流发生器的接地端并联接地，所述工频电源、背靠背模拟装置、多种波形发生器和冲击电流发生器的电源端通过开关并联切换连接，一分压器，一与分压器并联连接的试品，所述分压器和所述试品并联在通过开关切换的所述工频电源、背靠背模拟装置、多种波形发生器、冲击电流发生器的并联端和装置的接地端之间；示波器，采集所述工频电源、所述背靠背模拟装置、所述多种波形发生器、所述冲击电流发生器和所述分压器输出端的输出信号，并将所采集的信号传输给联合动作测控系统。
2、 如权利要求1所述的一种交直流避雷器联合动作试验装置，其特征在于 所述工频电源的一端串接有一单极开关，所述背靠背模拟装置的一端串接单极转 换开关的一转换接点，所述多种波形发生器的一端串接所述单极转换开关的另一 转换接点，所述冲击电流发生器串接一放电开关。
3、 如权利要求1所述的一种交直流避雷器联合动作试验装置，其特征在于 所述示波器分别与所述交流电源、背靠背模拟装置、多种波形发生器、冲击电流 发生器的电源端上设置的电流传感器连接，所述示波器还与所述分压器的输出端 相连接。
4、 如权利要求l所述的一种交直流避雷器联合动作试验装置，其特征在于 所述联合动作测控系统包括一台以上的计算机和可编程控制器，其中一台所述计 算机与所述示波器通讯，存储所述示波器接收的各种波形数据，其余各所述计算 机分别与所述可编程控制器保持通讯，各所述计算机设定参数发送至各所述可编 程控制器，由各所述可编程控制器控制所述工频电源、背靠背模拟装置、多种波 形发生器及冲击电流发生器的投切动作，其中控制所述冲击电流发生器的可编程 控制器向控制所述工频电源、背靠背模拟装置和多种波形发生器的可编程控制器 发送动作信号，进行联合动作。
5、 如权利要求1或2或3或4所述的一种交直流避雷器联合动作试验装置， 其特征在于所述背靠背模拟装置利用变压器和换流阀实现交流一直流一交流的 变换，模拟多种状态下的持续运行电压信号。
6、 如权利要求1或2或3或4所述的一种交直流避雷器联合动作试验装置， 其特征在于所述多种波形发生器输出全波整流波形、直流波形、半波整流波形或工频波形。
专利摘要本实用新型公开了一种交直流避雷器联合动作试验装置，其包括一工频电源，一背靠背模拟装置，一多种波形发生器，一冲击电流发生器，所述工频电源、背靠背模拟装置、多种波形发生器和冲击电流发生器的接地端并联接地，所述工频电源、背靠背模拟装置、多种波形发生器和冲击电流发生器的电源端通过开关并联切换连接，一分压器，一与分压器并联连接的试品，所述分压器和所述试品并联在通过开关切换的所述工频电源、背靠背模拟装置、多种波形发生器、冲击电流发生器的并联端和装置的接地端之间；示波器，采集所述工频电源、所述背靠背模拟装置、所述多种波形发生器、所述冲击电流发生器和所述分压器输出端的输出信号，并将所采集的信号传输给联合动作测控系统。
文档编号G01R31/12GK201226018SQ20082010868
公开日2009年4月22日 申请日期2008年6月6日 优先权日2008年6月6日
发明者吕雪斌, 李同生, 李武峰, 毅 林, 王续亮, 车文俊, 陈立栋 申请人:中国电力科学研究院