冲击电流实验残压测压装置及方法与流程

本发明涉及避雷器、高压电涌保护器、能量压敏电阻类冲击电流实验的电压测量技术领域，特别涉及冲击电流实验残压测压装置及方法。

背景技术：

在高电压冲击电流实验过程中（例如：8/20μS电流冲击波、4/10μS电流冲击波），一般用分压器来测量残压峰值，因分压器与测量的产品之间有一定的距离需要连接线连接，连接线在高频大电流脉冲下其电阻值非常小，电阻效应可忽略不计，但其寄生电感不能忽略。大约10厘米0.1uH。冲击电流经过此连接线时其残压Ua=L*Ipeak/dt, 所以其残压波形是电流波形的微分。在电流达到峰值时，残压波形过零点。

如果L=0.1uH，dt=10us,Ipeak=10kA ，可以估算Ua=100V，如果电极连线20厘米，Ua=200V；如果电流Ipeak增加，测Ua也增加。

图1是理想状态下电压与电流的波形图，图2是实际的短路条件下的4/10μS电流冲击波图形，理论上短路条件下电压为“0”，实际上因为连接线上的电感，在电流Ipeak在35KA时，寄生电感产生的电压Ua约为3.5KV，且在电流Ipeak达到峰值时，残压波形过零点。

图3是实际测量氧化锌阀片时的4/10μS电流冲击波图形，理论上电压Upeak应与电流Ipeak同时达到峰值，实际上因为连接线上的电感，在电流Ipeak在35KA时，寄生电感产生的电压Ua叠加在产品的电压Upeak上，且残压波形峰值超前于电流达到峰值，此时的电压峰值是不准确的。

对这个问题一般的解决方法是尽可能减短连接线，但是实际过程中因安全和装配问题，连接线是不可能感少到“0”的，所以寄生电感对残压的影响无法消除。

技术实现要素：

基于现有技术的不足，本发明的目的是提供冲击电流实验残压测压装置及方法，引入电流的感应电压Ub去抵消寄生电感产生的电压Ua对产品残压的影响，提高测量的精准度，降低分压器安装的难度。

为实现上述目的，本发明的技术方案为：

冲击电流实验残压测压装置，包括分压器、调波电感、放电间隙和电容C，所述调波电感的第一端和电容C的第一端连接在放电间隙的两端，所述调波电感的第二端连接测试产品，所述电容C的第二端端接地，所述分压器包括第一电阻R1和第二电阻Rd，所述第一电阻第一端和所述第二电阻Rd第二端连接，所述第二电阻Rd第二端接地，该装置还包括电感，所述电感一端连接第一电阻R1的第二端，另一端连接调波电感的第二端，且所述电感感应电势方向与连接线的寄生感应电压的方向相反。

进一步的，所述电感的线圈套设于所述调波电感外。

进一步的，所述电感的电感量为调波电感的一半。

进一步的，所述测试产品串联有用于将大电流变换为小电流的电感线圈。

进一步的，所述第一电阻R1和第二电阻Rd的阻值比例可调。

冲击电流实验残压测压方法，包括用冲击电流实验残压测压装置测量残压，包括在冲击电流实验残压测压装置的测量回路中连接一个电感，所述电感形成的感应电压与测量回路中连接线引起的寄生感应电压方向相反，用于抵消该寄生感应电压。

进一步的，所述冲击电流实验残压测压装置包括分压器、调波电感、放电间隙和电容C，所述调波电感的第一端和电容C的第一端连接在放电间隙的两端，所述调波电感的第二端连接测试产品，所述电容C的第二端端接地，所述分压器包括第一电阻R1和第二电阻Rd，所述第一电阻第一端和所述第二电阻Rd第二端连接，所述第二电阻Rd第二端接地，该装置还包括电感，所述电感一端连接第一电阻R1的第二端，另一端连接调波电感的第二端，且所述电感感应电势方向与连接线的寄生感应电压的方向相反。

进一步的，所述电感的电感量为调波电感的一半。

进一步的，所述第一电阻R1和第二电阻Rd的阻值比例可调。

进一步的，所述测试产品串联有用于将大电流变换为小电流的电感线圈。

本发明的有益效果为：引入电流的感应电压去抵消寄生电感产生的电压对产品残压的影响，提高了测量的精准度，降低了分压器安装的难度。

附图说明

图1为理想状态下电压与电流的波形；

图2为原来方法的短路情况下4/10μS电流冲击波图形；

图3为原来方法的测试氧化锌阀片时的4/10μS电流冲击波图形；

图4为本发明具体实施例的等效电路示意图；

图5为本发明具体实施例的短路条件下的4/10μS电流冲击波图形；

图6为本发明具体实施例的测量氧化锌阀片时的4/10μS电流冲击波图形。

具体实施方式

以下将结合实施例和附图对本发明的构思、具体结构及产生的技术效果进行清楚、完整地描述，以充分地理解本发明的目的、特征和效果。显然，所描述的实施例只是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例，基于本发明的实施例，本领域的技术人员在不付出创造性劳动的前提下所获得的其他实施例，均属于本发明保护的范围。

如图4所示，冲击电流实验残压测压装置，包括分压器1、依次连接的调波电感2、放电间隙3和电容C，调波电感2的第二端连接测试产品4，电容C的另一端接地，分压器1包括串联的第一电阻R1和第二电阻Rd，冲击电流实验残压测压装置还包括电感5，电感线圈套设于所述调波电感外，一端连接第一电阻R1的第二端， 另一端连接调波电感2的第二端，且电感感应电势Ub方向与连接线的寄生感应电压Ua的方向相反。第一电阻R1和第二电阻Rd的阻值比例可调，在第一电阻R1和第二电阻Rd之间连接有用于测量残压的引线，该引线可连接示波器等电压测量设备。

电感的电感量为调波电感的一半左右，它的要求不是很严格，主要是在短路测试时，感应电势的过零点时间应在电流峰值时间左右，本实施例是直接将分压器高压导线绕在调波电感外面通过增加和减少匝数来实现。

电感感应电势Ub的反向峰值小于电流峰值的30%，这主要与电流的反向峰值大小相关，一般的电流冲击测试要求电流反相峰值都是要求小于30%。

测试产品串联有用于测量电流的电感线圈6，电感线圈6将通过产品的大电流变化成小电流后接入示波器等电流测试产品，进行电流测量。

冲击电流实验残压测压方法，包括用冲击电流实验残压测压装置测量残压，包括在冲击电流实验残压测压装置的测量回路中连接一个电感，电感形成的感应电压Ub与测量回路中连接线引起的寄生感应电压Ua方向相反，用于抵消该寄生感应电压。

冲击电流实验残压测压装置包括分压器、依次连接的调波电感、放电间隙和电容C，调波电感的第二端连接测试产品，电容C的另一端接地，分压器包括串联的第一电阻R1和第二电阻Rd，电感的线圈套设于所述调波电感外，一端连接第一电阻R1的第二端， 另一端连接调波电感的第二端。同样电感的电感量为调波电感的一半，电感感应电势Ub的反向峰值电流小于电流峰值的30%，第一电阻R1和第二电阻Rd的阻值比例可调。

图5是本实施例短路条件下的4/10μS电流冲击波图形，图6是本实施例测量氧化锌阀片时的4/10μS电流冲击波图形；引入电感感应电压Ub后，短路时电压测得的峰值为负向的，而氧化锌产品的残压Upeak是正向的，它们叠加后只会影响电压峰值的波前时间而不会影响峰值；并且连接线的长短所引起寄生电感变化在一定范围内也只会影响电压峰值的波前时间，也就是连接线的长短只影响短路时电压负相值（Ua与Ub的叠加值）的大小在变化，在测产品时不会引起产品残压峰值变化。

当测试冲击电流Ipeak加大时，原来的测量方法由于寄生感应电压Ua增加使测得的电压Upeak进一步偏高，残压测量的线性也很差，新方案中当冲击电流Ipeak增加时，寄生感应电压Ua增加，但引入电感的电流感应电压Ub也会增加，因Ua与Ub方向相反而相互抵消，从而不会引起Upeak的变化。

需要说明的是，以上所述只是本发明的较佳实施例而已，本发明并不局限于上述实施方式，只要其以相同的手段达到本发明的技术效果，都应属于本发明的保护范围。