雷电冲击测试装置的制作方法

本实用新型属于电气设备性能测试技术领域，尤其涉及一种雷电冲击测试装置。

背景技术：

电力系统中的电力设备由于多设置于户外，经常受到雷电的冲击，因此电气设备在投入使用之前需进行雷电冲击测试，以确认电气设备的抗雷击能力是否符合要求，避免雷电天气时因电气设备抗雷击能力不合格引起的输电线路故障，而如何有效的对电气设备进行雷电冲击测试成为电力行业迫切的需要。

现有雷电冲击测试装置多结构复杂，操作繁琐。

技术实现要素：

有鉴于此，本实用新型实施例提供了一种雷电冲击测试装置，以解决现有技术中雷电冲击测试装置结构复杂，操作繁琐的问题。

本实用新型实施例提供了一种雷电冲击测试装置，包括：雷电波产生模块、截波器、分压器、分流器、电源模块及测控模块；

分压器和截波器分别与雷电波产生模块连接，分流器通过被测品与雷电波产生模块连接，测控模块与雷电波产生模块连接；

电源模块用于为测控模块供电，并接收测控模块发送的控制指令，以及根据控制指令为雷电波产生模块及截波器供电；

测控模块用于接收分压器的电压信号及分流器的电压信号，并对分压器的电压信号及分流器的电压信号进行分析处理得到雷电冲击测试结果。

本实用新型实施例的雷电冲击测试装置包括：雷电波产生模块、截波器、分压器、分流器、电源模块及测控模块。测控模块通过控制电源模块对雷电波产生模块的供电控制雷电波的产生，测控模块还与雷电波产生模块连接，控制雷电波的接地，同时测控模块还可以通过控制电源模块对截波器的供电从而控制雷电波的波形。测控模块通过分压器和分流器获取雷电波测试过程中的电压信号，并对电压信号进行分析得到雷电冲击测试结果。上述测试装置结构简单，易于操作，能够实现对被测品抗雷击能力的自动测量。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本实用新型实施例提供的一种雷电冲击测试装置的示意图；

图2是本实用新型实施例提供的另一种雷电冲击测试装置的示意图；

图3是本实用新型实施例提供的一种雷电波产生模块的示意图；

图4是本实用新型实施例提供的又一种雷电冲击测试装置的示意图；

图5是本实用新型实施例提供的一种调波模块的示意图；

图6是本实用新型实施例提供的再一种雷电冲击测试装置的示意图。

具体实施方式

以下描述中，为了说明而不是为了限定，提出了诸如特定系统结构、技术之类的具体细节，以便透彻理解本实用新型实施例。然而，本领域的技术人员应当清楚，在没有这些具体细节的其它实施例中也可以实现本实用新型。在其它情况中，省略对众所周知的系统、装置、电路以及方法的详细说明，以免不必要的细节妨碍本实用新型的描述。

为了说明本实用新型的技术方案，下面通过具体实施例来进行说明。

参考图1，本实用新型实施例提供了一种雷电冲击测试装置，包括：雷电波产生模块11、截波器12、分压器13、分流器14、电源模块15及测控模块16。

分压器13和截波器12分别与雷电波产生模块11连接，分流器14通过被测品与雷电波产生模块11连接，测控模块16与雷电波产生模块11连接。电源模块15用于为测控模块16供电，并接收测控模块16发送的控制指令，以及根据控制指令为雷电波产生模块11及截波器12供电。测控模块16用于接收分压器13的电压信号及分流器14的电压信号，并对分压器13的电压信号及分流器14的电压信号进行分析处理得到雷电冲击测试结果。

上述雷电冲击测试装置中的测控模块16通过控制电源模块15对雷电波产生模块11的供电控制雷电波的产生，测控模块16还与雷电波产生模块11连接，控制雷电波的接地，同时测控模块16还可以通过控制电源模块15对截波器12的供电从而控制雷电波的波形，进而可以产生多种雷电冲击波。雷电冲击波作用于被测品上，测控模块16通过分压器13和分流器14获取雷电波测试过程中的电压信号，并对电压信号进行分析得到雷电冲击测试结果。上述测试装置结构简单，易于操作，能够实现对被测品抗雷击能力的自动测量。

一些实施例中，参考图2，雷电波产生模块11包括：整流单元111及多级串联的雷电波产生单元112。

整流单元111的输入端与电源模块15连接，第一级雷电波产生单元112与整流单元111的输出端连接，最后一级雷电波产生单元112分别与被测品、分压器13及截波器12连接。整流单元111对电源模块15提供的电源进行整流并为多级串联的雷电波产生单元112提供整流后的电源电压。多级雷电波产生单元112串联使得各级雷电冲击波电压叠加，得到所需的雷电冲击波。例如，一级雷电波产生单元112产生的雷电冲击波的电压为u0，则n级串联的雷电波产生单元112提供的电压为nu0。

一些实施例中，参考图3，雷电波产生单元112包括：第一充电电阻r1、第二充电电阻r2、第一电容c1、第一电容c2、波头电阻rf、波尾电阻rt及第一放电球隙x1。

第一充电电阻r1的第二端与第一电容c1的第一端连接，第一电容c1的第二端与波尾电阻rt的第一端连接，波尾电阻rt的第二端与第一电容c2的第一端连接，第一电容c2的第二端与第二充电电阻r2的第一端连接；第一放电球隙x1的第一端与第一电容c1的第一端连接，第一放电球隙x1的第二端与第一电容c2的第二端连接；波头电阻rf的第一端与第一电容c1的第二端连接。

当雷电波产生单元112作为第一级时，第一充电电阻r1的第一端与整流单元111的正输出端连接；波头电阻rf的第二端接地；第二充电电阻r2的第二端与整流单元111的负输出端连接。

当雷电波产生单元112作为中间级时，第一充电电阻r1的第一端与上一级雷电波产生单元112的第一充电电阻r1的第二端连接；波头电阻rf的第二端与上一级雷电波产生单元112的波尾电阻rt的第二端连接；第二充电电阻r2的第二端与上一级雷电波产生单元112的第二充电电阻r2的第一端连接。

当雷电波产生单元112作为最后一级时，第一充电电阻r1的第一端与上一级雷电波产生单元112的第一充电电阻r1的第二端连接；波头电阻rf的第二端与上一级雷电波产生单元112的波尾电阻rt的第二端连接；第二充电电阻r2的第二端与上一级雷电波产生单元112的第二充电电阻r2的第一端连接；波尾电阻rt的第二端分别与分压器13、截波器12及被测品连接。

其中，当雷电波产生单元112作为第一级时，是指当雷电波产生单元112作为上述多级串联的雷电波产生单元中的第一级雷电波产生单元(即图2中的第一级雷电波产生单元)时；当雷电波产生单元112作为最后一级时，是指当雷电波产生单元作为上述多级串联的雷电波产生单元中的最后一级雷电波产生单元(即图2中的最后一级雷电波产生单元)时；当雷电波产生单元112作为中间级时，是指当雷电波产生单元作为上述多级串联的雷电波产生单元中的除了上述第一级雷电波产生单元和上述最后一级雷电波产生单元之外的任意一级雷电波产生单元时。

各级雷电波产生单元112中的电容并联通过整流单元111充电，达到一定电压值后第一放电球隙x1逐个击穿，当所有第一放电球隙x1击穿后，第一电容c1和第二电容c2通过各级的波头电阻rf串联起来，实现电压的叠加，形成高电压的雷电冲击波作用于被测品上。第一充电电阻r1和第二充电电阻r2起到了级间隔离的作用。波头电阻rf和波尾电阻rt可用于调节雷电冲击波的波形，波头电阻rf决定了雷电冲击波电压从零到波峰的时间，即波头时间tf，可通过调节波头电阻rf的阻值对波头时间tf进行调节，国标规定tf为1.2μs±20％。若波头时间tf偏大则减小波头电阻rf的阻值，反之亦然。波尾电阻rt决定了雷电冲击波电压从波峰降至峰值的50％的时间，即波尾时间tt，可通过调节波尾电阻rt的阻值对波尾时间tt进行调节，国标规定tt为50μs±20％。若波尾时间tt偏大则减小波尾电阻rt的阻值，反之亦然。雷电冲击波的电压可通过调整电源模块15对雷电波产生模块11的供电电压进行调节。

需要说明的是，为了便于描述，在图2和图3中，将每一级的雷电波产生单元均标号为112，将每一级雷电波产生单元包含的具有相同作用的元器件均使用相同的命名和编号。例如，将在最后一级雷电波产生单元包含的与第一级雷电波产生单元的第一充电电阻r1具有相同作用的电阻，同样命名为第一充电电阻r1，等等。

一些实施例中，参考图3，整流单元111包括：变压器t、第一单向导通元件d1、第二单向导通元件d2、第一接地开关k1及第二接地开关k2。

变压器t原边与电源模块15连接；变压器t副边的同名端与第一单向导通元件d1的正极连接，第一单向导通元件d1的负极与第一接地开关k1的第一端连接，第一接地开关k1的第二端接地，第一接地开关k1的控制端与测控模块16连接；变压器t副边的同名端还与第二单向导通元件d2的负极连接，第二单向导通元件d2的正极与第二接地开关k2的第一端连接，第二接地开关k2的第二端接地，第二接地开关k2的控制端与测控模块16连接；第一单向导通元件d1的负极和第二单向导通元件d2的正极均与第一级雷电波产生单元112连接。一些实施例中，第一单向导通元件d1和第二单向导通元件d2可以为二极管。

电源为交流电，当交流电的正半波通过第一单向导通元件d1导通时，整流单元111输出正脉冲直流电向雷电波产生单元112中的电容器充正电荷，当负半波通过第二单向导通元件d2导通时，整流单元111输出负脉冲直流电向雷电波产生单元112中的电容器充负电荷。第一单向通元件d1和第二单向导通元件d2进行对调，满足极性的需求。整流单元111的输出电压应当与雷电波产生单元112中的电容相匹配。

一些实施例中，参考图4，上述雷电冲击测试装置还可以包括：调波模块17。

雷电波产生模块11通过调波模块17与被测品连接。调波模块17用于降低回路电感、降低波头时间t及抑制高频振荡。

一些实施例中，参考图5，调波模块17包括：第三电容c3、第三电阻r3、第四电容c4及第二放电球隙x2。

第四电容c4与雷电波产生模块11并联连接，第四电容c4、第三电阻r3、第二放电球隙x2及被测品串联连接，第三电容c3与第三电阻r3并联连接。

雷电波产生模块11产生的雷电冲击波首先作用于调波模块17上，对第四电容c4进行充电，当c4饱和后第二放电球隙x2被击穿，进而形成调整后的雷电冲击波作用与被测品上。调整后的雷电冲击波的波前时间不再取决于雷电波产生模块11，而是由调波模块17决定，可通过调节第三电阻r3对波头时间tf进行调节。同时，由于调波模块17的引线电感较小，从而有效的降低了回路的振荡或过冲。

一些实施例中，截波器12可以为多级截波器。

一些实施例中，参考图6，上述雷电冲击测试装置还可以包括：延时模块18。截波器12通过延时模块18与雷电波产生模块11连接。可通过调节延时模块18对截断时间进行调节。一些实施例中，延时模块18可以包括：电子延时单元或延时电缆。

一些实施例中，电源模块15可以包括：市电供电单元151及ups(uninterruptiblepowersystem/uninterruptiblepowersupply，不间断电源)供电单元152。

市电供电单元151用于为测控模块16、雷电波产生模块11及截波器12供电，并为ups供电单元152充电。ups供电单元152用于当市电供电单元151失效时为测控模块16供电。

当市电供电单元151正常工作时由市电供电单元151为测控模块16、雷电波产生模块11及截波器12供电。当市电供电单元151故障或市电断电时，启动ups供电单元152，ups供电单元152用于为测控模块16供电，防止突然断电导致的测试数据及结果的丢失。

一些实施例中，电源模块15为雷电波产生模块11及截波器供电的电源为380v交流电，为测控模块16供电的电源为220v交流电。

一些实施例中，分压器13为电容分压器。电容分压器耐压，不易击穿，适于测量交流冲击电压。

一些实施例中，分压器13和测控模块16之间及分流器14和测控模块16之间分别设置有衰减器，用于调整信号大小，匹配阻抗。

一些实施例中，测控模块16可以包括：plc(programmablelogiccontroller，可编程逻辑控制器)控制单元161、测控终端162及示波器163。

plc控制单元161分别与电源模块15及雷电波产生模块11连接，示波器163具有两个通道，分别与分压器13和分流器14连接，测控终端162分别与plc控制单元161及示波器163连接；测控终端162用于对plc控制单元161进行控制，并对示波器163获取的分压器13的电压信号及分流器14的电压信号进行分析处理得到雷电冲击测试结果。本实施例中，测控终端162内嵌有计算机程序，用于测试装置的控制、系统的功能扩展、数据存储、数据分析及处理。

测控终端162向plc控制单元161发送控制指令，plc控制单元161根据控制指令控制电源模块15的供电。例如，当对被测品进行全波测试时，电源模块15为雷电波产生模块11及测控终端162供电，切断对截波器12的供电，从而雷电波产生模块11产生全波对被测品进行测试。测控模块16获取分压器13及分流器14的电压信号，并对上述信号进行分析得到测试结果。当对被测品进行截波测试时，测控终端162向plc控制单元161发送控制指令，plc控制单元161根据控制指令控制电源模块15同时为测控模块16、雷电波产生模块11及截波器12供电，从而产生截波冲击电压。测控模块16还可向plc控制单元161发送控制指令控制雷电波产生模块11接地。例如，参考图3，雷电波产生模块11包括第一接地开关k1及第二接地开关k2，两个接地开关的控制端分别与plc控制单元161连接，测控模块16通过plc控制单元161控制第一接地开关k1及第二接地开关k2的闭合及关断，从而控制雷电波产生模块11的接地。示波器163获取分压器13的电压信号及分流器14的电压信号并发送给测控终端162，测控终端162对分压器13的电压信号及分流器14的电压信号进行数据存储、分析、计算及显示。

一些实施例中，plc控制单元161还可以包括：手动控制子单元。当测控终端162对plc控制单元161的控制失效时，可通过手动控制子单元对plc控制单元161手动操作控制。

一些实施例中，测控终端162可以包括触摸屏。触摸屏用于显示波形及分析结果，可实现人机互动，操作方便，不易出错。

一些实施例中，测控模块16还可以包括控制台，plc控制单元161、测控终端162及示波器163均可设置在控制台上，方便操作，统一控制。

一些实施例中，上述雷电冲击测试装置均采用铜皮接地，用于减小接地电感。

一些实施例中，本实用新型实施例提供的雷电冲击测试装置的测控终端162内嵌有ats软件，具体操作步骤如下：

(1)打开软件界面，选择试验设置，在波形中选择ch1(全波或截波)、ch2(其他电流波形)，极性都选“-”(或+)，横轴位置、纵向标尺、带宽限制不做设置。

(2)时基设置为20μs/div(截波时选2μs/div)，注意合成试验无需选择，选择试验后自动设置滤波器打勾。

(3)step2触发选择ch1或ch2均可。注意：在所有设置完毕后点击设置键。查看计算机屏幕右下角的“小黄”是否已显示ip地址，否则点击“设置”键后系统报错。

(4)点击参数设置。在刻度因数设置中ch1的参数取自分压器的铭牌标识，ch2的参数取自分流器的铭牌标识，其中ch2的通道单位为欧姆。

(5)点击其他参数设置。主要设置ch1与ch2的波形横轴的位置，中间为0往上依次为1,2,3往下依次为-1，-2，-3，以及设置保存路径和打印图片的颜色。

(6)雷电冲击操作。将放电球隙的球距拉到最小，可以是下限位，也可以是下限位附近，这里最佳是调在下限位附近。冲击电压级数选择1级，冲击电压为放电球隙的球距的两倍，点击合闸按钮，观察接地开关是否打开，再点击开始按钮充电开始。

(7)充电过程中所有电荷通过接地回路泄放。故障状态栏变为黄色，点击复位按钮可复位。若电压回零，则为安全状态。

以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的精神和范围，均应包含在本实用新型的保护范围之内。