一种交流叠加脉冲振荡高压试验电路的制作方法

本实用新型涉及一种交流叠加脉冲振荡高压试验技术。

背景技术：

电抗器在电力系统中可以起到补充电力系统的感抗、平衡电力系统的无功功率、限制电力系统的操作过电压和工频过电压等诸多作用，因此，电抗器在电力系统中占重要地位。而干式空心电抗器具有价格低、结构简单、重量轻、电抗值呈线性、损耗低、维护方便等技术优势。从上世纪九十年代开始，电力系统广泛使用干式空心并联电抗器。

近年来，随着干式空心并联电抗器投运数量及投运时间的增加，烧毁事故也逐步增多，造成了较大的经济损失。干式空心并联电抗器烧毁的原因之一是投切过电压，它是一种在工频交流电压峰值处叠加高频脉冲振荡的电压波形。为了减少电抗器烧毁事故发生，研究电抗器绝缘在这种过电压下的破坏机理非常必要，但是现有高压试验电路，或者只能产生交流电压，或者只能产生脉冲振荡电压。

技术实现要素：

本实用新型的目的是为了解决现有高压试验电路无法在产生交流电压的峰值处叠加脉冲振荡电压的问题，提出了一种交流叠加脉冲振荡高压试验电路。

本实用新型所述的一种交流叠加脉冲振荡高压试验电路，包括脉冲振荡侧调压器、脉冲振荡侧试验变压器、高压硅堆、一号保护电阻、脉冲变压器、可控放电球隙开关、充电电容、辅助电感、交流侧调压器、交流侧试验变压器、耦合电容和二号保护电阻；

所述脉冲振荡侧调压器的两个输入端分别与220V工频电压的零线和火线相连；脉冲振荡侧调压器的两个输出端分别与所述脉冲振荡侧试验变压器原边绕组的两端相连；

所述脉冲振荡侧试验变压器的副边绕组一端与高压硅堆的阴极相连，脉冲振荡侧试验变压器的副边绕组另一端接地；高压硅堆的阳极与一号保护电阻的一端相连；一号保护电阻的另一端同时与可控放电球隙开关的一个接线端和充电电容的一端相连；可控放电球隙开关的另一个接线端与脉冲振荡侧试验变压器的副边绕组另一端相连；

所述脉冲变压器原边绕组的两端分别与脉冲信号发生器的两个输出端相连，脉冲变压器副边绕组的一端与可控放电球隙开关的控制端相连，脉冲变压器副边绕组的另一端与脉冲振荡侧试验变压器的副边绕组另一端相连；

所述充电电容的另一端同时与辅助电感的一端和耦合电容的一端相连，辅助电感的另一端与脉冲振荡侧试验变压器的副边绕组另一端相连；

耦合电容的另一端与二号保护电阻的一端相连，二号保护电阻的另一端与干式空心并联电抗器试样的一端相连，干式空心并联电抗器试样的另一端与脉冲振荡侧试验变压器的副边绕组另一端相连；

所述交流侧调压器的两个输入端分别与220V工频电压的零线和火线相连；交流侧调压器的两个输出端分别与所述交流侧试验变压器原边绕组的两端相连，交流侧试验变压器副边绕组的两端分别与耦合电容的两端相连。

本实用新型所述的一种交流叠加脉冲振荡高压试验电路的工作原理为：通过调节交流侧调压器控制交流侧试验变压器副边绕组输出的交流电压；

通过调节脉冲振荡侧调压器控制脉冲振荡侧试验变压器副边绕组输出的交流高压，脉冲振荡侧试验变压器副边绕组输出的交流高压经过高压硅堆整流后转化为直流高压，所述直流高压经过一号保护电阻为充电电容充电；当交流侧试验变压器副边绕组输出的交流电压达到峰值时，脉冲信号发生器输出脉冲信号给脉冲变压器的原边，进而在脉冲变压器的副边产生一个高压脉冲，该高压脉冲促使可控放电球隙开关导通，此时，充电电容与辅助电感形成脉冲振荡电路；进而在干式空心并联电抗器试样的两端产生交流电压的峰值处叠加脉冲振荡电压。

本实用新型的有益效果是通过调节交流侧调压器控制干式空心并联电抗器试样两端交流电压的峰值，通过调节脉冲振荡侧调压器控制干式空心并联电抗器试样的两端脉冲振荡电压的初始值，通过可控放电球隙开关控制每个交流电压的周期内叠加脉冲振荡电压的次数，能够产生交流电压的峰值可控、叠加脉冲振荡电压初始值可控和每个交流电压的周期内叠加脉冲振荡电压的次数可控的交流电压的峰值处叠加脉冲振荡电压。

适用于研究干式空心并联电抗器破坏机理。

附图说明

图1为具体实施方式一所述的一种交流叠加脉冲振荡高压试验电路的电路图；

图2为具体实施方式一中充电电容充电过程简化的等效电路图；

图3为具体实施方式一中可控放电球隙开关导通形成的脉冲振荡电路的等效电路图；

图4为具体实施方式一中可控放电球隙开关导通时脉冲振荡电压施加在干式空心并联电抗器试样上的等效电路图；

图5为具体实施方式一中交流电压施加在干式空心并联电抗器试样上的等效电路图。

具体实施方式

具体实施方式一：结合图1至图5说明本实施方式，本实施方式所述的一种交流叠加脉冲振荡高压试验电路包括脉冲振荡侧调压器T₁、脉冲振荡侧试验变压器T₂、高压硅堆D、一号保护电阻1、脉冲变压器T₃、可控放电球隙开关G、充电电容2、辅助电感6、交流侧调压器T₄、交流侧试验变压器T₅、耦合电容3和二号保护电阻4；

所述脉冲振荡侧调压器T₁的两个输入端分别与220V工频电压的零线和火线相连；脉冲振荡侧调压器T₁的两个输出端分别与所述脉冲振荡侧试验变压器T₂原边绕组的两端相连；

所述脉冲振荡侧试验变压器T₂的副边绕组一端与高压硅堆D的阴极相连，脉冲振荡侧试验变压器T₂的副边绕组另一端接地；高压硅堆D的阳极与一号保护电阻1的一端相连；一号保护电阻1的另一端同时与可控放电球隙开关G的一个接线端和充电电容2的一端相连；可控放电球隙开关G的另一个接线端与脉冲振荡侧试验变压器T₂的副边绕组另一端相连；

所述脉冲变压器T₃原边绕组的两端分别与脉冲信号发生器的两个输出端相连，脉冲变压器T₃副边绕组的一端与可控放电球隙开关G的控制端相连，脉冲变压器T₃副边绕组的另一端与脉冲振荡侧试验变压器T₂的副边绕组另一端相连；

所述充电电容2的另一端同时与辅助电感6的一端和耦合电容3的一端相连，辅助电感6的另一端与脉冲振荡侧试验变压器T₂的副边绕组另一端相连；

耦合电容3的另一端与二号保护电阻4的一端相连，二号保护电阻4的另一端与干式空心并联电抗器试样7的一端相连，干式空心并联电抗器试样7的另一端与脉冲振荡侧试验变压器T₂的副边绕组另一端相连；

所述交流侧调压器T₄的两个输入端分别与220V工频电压的零线和火线相连；交流侧调压器T₄的两个输出端分别与所述交流侧试验变压器T₅原边绕组的两端相连，交流侧试验变压器T₅副边绕组的两端分别与耦合电容3的两端相连。

在本实施方式中，一号保护电阻1的阻值为R₁，充电电容2的电容值为C₁，辅助电感6的电感值为L₁，耦合电容3的电容值为C₂，二号保护电阻4的阻值为R₂，干式空心并联电抗器试样7的电容值为C_X；通过调节交流侧调压器T₄控制交流侧试验变压器T₅副边绕组输出的交流电压；通过脉冲振荡侧调压器T₁控制脉冲振荡侧试验变压器T₂副边绕组输出的交流高压，脉冲振荡侧试验变压器T₂副边绕组输出的交流高压经过高压硅堆D整流后转化为直流高压，所述直流高压经过一号保护电阻1为充电电容2充电，此时为充电电容2的充电过程；当满足条件时，其中：ω为220V工频电压的工频角频率，干式空心并联电抗器试样7的电压可以忽略不记，充电回路的简化电路等效图如图2所示。

当交流侧试验变压器T₅副边绕组输出的交流电压达到峰值时，脉冲信号发生器输出脉冲信号给脉冲变压器T₃的原边，进而在脉冲变压器T₃的副边产生一个高压脉冲，该高压脉冲促使可控放电球隙开关G导通，此时，充电电容2两端电压为U_C0，在满足条件时，充电电容2与辅助电感6形成脉冲振荡电路，脉冲振荡电路的等效电路图如图3所示，此时辅助电感6两端的电压为u_L，其中：ω₁为脉冲振荡电路的脉冲振荡频率，并且，U_C0为可控放电球隙开关G导通时充电电容2的两端电压，同时U_C0也为脉冲振荡电压的初始值，t为时间变量。

在同时满足条件和时，辅助电感6与干式空心并联电抗器试样7构成的关系等效电路图如图4所示，此时，干式空心并联电抗器试样7两端的脉冲振荡电压为

在满足条件时，交流电压施加在干式空心并联电抗器试样7上的等效电路图如图5所示，可控放电球隙开关G未导通时，在同时满足条件和的情况下，可得在交流电压下干式空心并联电抗器试样7的两端电压为其中：为交流侧试验变压器T₅副边绕组输出交流电压的峰值；可控放电球隙开关G导通时，在满足条件的情况下，可得在交流电压下干式空心并联电抗器试样7的两端电压为

综上所述，干式空心并联电抗器试样7在交流电压峰值处叠加脉冲振荡电压为

具体实施方式二：本实施方式是对具体实施方式一所述的一种交流叠加脉冲振荡高压试验电路进一步限定，在本实施方式中，还包括电阻分压器R₀和电压表5；

所述电阻分压器R₀包括电阻高压臂R_H和电阻低压臂R_L；

所述电阻高压臂R_H的一端与充电电容2的一端相连，电阻高压臂R_H的另一端与电阻低压臂R_L的一端相连，电阻低压臂R_L的另一端接地；

所述电压表5的两端分别与电阻低压臂R_L的两端相连。

本实施方式通过电阻分压器R₀和电压表5能够直接测量出充电电容2两端的直流电压，进而方便通过调节脉冲振荡侧调压器T₁控制脉冲振荡电压的初始值U_C0。

具体实施方式三：本实施方式是对具体实施方式一所述的一种交流叠加脉冲振荡高压试验电路进一步限定，在本实施方式中，还包括电容分压器C₀和示波器；

所述电容分压器C₀包括电容高压臂C_H和电容低压臂C_L；

所述电容高压臂C_H的一端与二号保护电阻4的一端相连，电容高压臂C_H的另一端与电容低压臂C_L的一端相连，电容低压臂C_L的另一端接地；

所述示波器的两个信号输入端分别与电容低压臂C_L的两端相连。

本实施方式通过电容分压器C₀和示波器记录干式空心并联电抗器试样7的电压波形，进而方便通过调节交流侧调压器T₄控制干式空心并联电抗器试样两端交流电压的峰值，同时也方便通过脉冲信号发生器控制可控放电球隙开关，进而控制每个交流电压的周期内叠加脉冲振荡电压的次数。