一种产生直流叠加冲击电压的试验电路的制作方法

本发明涉及电力设备性能研究领域，具体涉及对冲击电容器在直流叠加冲击电压下的绝缘状态进行研究的一种产生直流叠加冲击电压的试验电路。

背景技术：

特高压直流输电技术已经逐步应用得越发广泛，在我国特高压电网建设中，特高压直流输电主要用于远距离、中间无落点、无电压支撑的大功率输电工程。特高压直流输电设备主要包括：换流阀、换流变压器、平波电抗器、交流滤波器等。相对于传统的高压直流输电，特高压直流输电的直流侧电压更高。容量更大，因此对换流阀、换流变压器、直流滤波器和避雷器等设备提出了更高的要求。

实际运行中，高压换流站极中性母线内部过电压对中性母线设备会产生严重危害。其中，直流输电中复合电压对冲击电容器的损害是最为明显的，在实际情况中，冲击电容器的绝缘性能在直流叠加冲击电压作用下逐渐下降，以致发生电容器击穿等故障。

为了评价冲击电容器在直流叠加冲击电压下的绝缘状态，需要搭建直流叠加冲击电压试验电路，但现有技术方案中对该类型电路均未涉及。

技术实现要素：

本发明为了解决上述技术问题提供一种产生直流叠加冲击电压的试验电路。

本发明通过下述技术方案实现：

一种产生直流叠加冲击电压的试验电路，包括用于与测试品串联构成测试回路的第二电阻、冲击电压发生器和直流电压发生器，直流电压发生器产生稳定的直流电压，第二电阻起限流作用，防止测试品被击穿后的电流过大，保证试验安全；在冲击电压发生器上并联有用于调节衰减震荡波的调制电路，调制电路与冲击电压发生器构成调制回路。整个装置串联加载在测试品上，电路正常工作后，直流电压发生器产生的直流电压叠加上冲击电压发生器经过调制回路调制后产生的衰减振荡波对测试品进行加压试验。本电路能产生直流叠加冲击的复合电压，与测试品的实际工况相符，可用于对测试品在直流叠加冲击电压下的绝缘状态进行研究。在试验过程中，直流电压通过冲击电压发生器、第二电阻施加在测试品两端；冲击电压则通过直流电压发生器和第二电阻施加在测试品两端，形成复合工况下的电容绝缘性能测试回路；电压幅值不断加大，一旦达到测试品的击穿电压幅值，测试品将发生击穿，而第二电阻可以在测试品击穿时将电流控制在安全范围，采用该电路即可对测试品的绝缘状态进行研究。

作为优选，所述调制电路包括相串联的第一电阻和电感。利用第一电阻和电感的串联构成调制电路，其两端分别连接在冲击电压发生器上与冲击电压发生器一同构成调制回路，该回路为二阶振荡电路。通过调节调制电感的电感值和调制电阻的阻抗值可以改变所产生震荡波的振荡频率和衰减时间，振荡波的峰值由冲击电压发生器产生电压决定。

作为优选，所述冲击电压发生器的信号端和直流电压发生器的信号端均连接在工控机上，利用工控机对直流电压发生器和冲击电压发生器的工作状态进行控制，实现试验的启停。

本发明与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：

本发明利用直流电压发生器产生直流电压叠加上冲击电压发生器经过调制回路调制后产生衰减振荡波对测试品进行加压试验，为电容绝缘性能测试提供电路硬件支撑。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明实施例的限定。在附图中：

图1为本发明直流叠加冲击电压试验电路图。

图2为图1的等效电路。

图3为本发明试验电路仿真时试品电压和冲击电压发生器产生波形比较图，其中，实线表示试品电压，虚线表示冲击电压，单位为10⁴V。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定。

实施例1

如图1所示一种产生直流叠加冲击电压的试验电路，包括用于与测试品串联构成测试回路的第二电阻R2、冲击电压发生器和直流电压发生器，在冲击电压发生器上并联有用于调节衰减震荡波的调制电路。

实施例2

本实施例在上述实施例的基础上对电路的个别部分做了细化，譬如，如图1所示，调制电路包括相串联的第一电阻R1和电感L。

为了便于对冲击电压发生器和直流电压发生器的工作状态进行控制，冲击电压发生器的信号端和直流电压发生器的信号端均连接在工控机上。利用工控机控制冲击电压发生器和直流电压发生器的启停，以达到对整个电路的控制目的，以便于操作和远程操控，实现智能化。

本实施例的第一电阻R1和电感L均起调制作用，其确定了冲击电压振荡波形的衰减时 间和振荡频率，在已知衰减震荡波的衰减时间和频率后可以确定其参数。具体方法如下：

根据二阶电路产生的欠阻尼衰减响应公式U(t)＝(ω₀/ω_d)·U₀e^-αtcos(ω_dt-β)，衰减系数为e^-αt，通常衰减震荡波经过3τ～5τ即衰减到稳态，若取衰减时间t0为4τ，则根据衰减响应公式中：α＝1/τ＝4/t₀＝R₁/2L，可以确定出

以实际数据对上述参数确定方法进行验证，设电容值C1为40μF，衰减时间为0.1s，振荡周期为0.01s，则可以求出相应的电感、电阻值L＝63.1mH，R₁＝5Ω。

上述电路正确性可以由下述例子加以验证：取试品电容C2为120pF，采用的直流电压发生器的型号为：PXZGF-60KV/2mA或GDZG-300，直流电压取2kV。冲击电压发生器采用GDCY-20kV，冲击电压幅值取20kV，其等值电容C1为40μF，阻尼电阻R1为5Ω。图1为该发明的实际电路连接方式，图2为该发明等效电路，图3为上述仿真条件下试品电压和冲击电压发生器产生电压的波形比较，可以看出，通过直流电压叠加衰减振荡冲击电压，实现了在试品电容上产生直流叠加冲击电压的目的。

以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。