電湧保護器雷電流多次回擊試驗裝置的製作方法
2023-10-06 07:29:19
專利名稱：電湧保護器雷電流多次回擊試驗裝置的製作方法
技術領域：
本發明屬於電氣工程技術領域，特別涉及一種對電湧保護器進行雷電流多次回擊試驗的試驗裝置。
背景技術：
自然界中的雷擊閃電是指一次完整的閃電過程，其持續時間為幾百毫秒到1秒鐘不等。一次閃電包括一次或幾次大電流脈衝過程，每次大電流脈衝過程稱為閃擊，每次閃擊的電流強度不一樣，一般為首次閃擊較大，或首次和末次閃擊較大，或者末次閃擊較大，閃擊之間的間隔時間一般為幾十毫秒到幾百毫秒之間，對於自然界中雷擊閃電在人眼中所呈現的閃爍，便是由幾次閃擊所造成的。電湧保護器用於保護工業過程測量和控制裝置等電氣電子產品免於雷電浪湧的損壞，雷電浪湧測試是考察和檢驗電湧保護器保護水平和性能的必要試驗，目前的試驗方法和裝置僅能進行雷電流單次試驗的模擬，多次重複試驗因充放電時間在幾十秒以上，而無法模擬及考核微秒到毫秒時間間隔的雷電流多次回擊電動力效應及熱效應累積，而這類效應試驗的模擬和試驗對於電湧保護器、接閃器、避雷器、接地材料等產品和裝置性能的考核十分重要。例如實際運行中發現已經通過幾十到幾百千安雷電流單次試驗的電湧保護器，在自然雷擊情況下，一些比較小的雷電流都能夠導致電湧保護器的損壞，這是因為自然雷電往往包含多次回擊，每次回擊之間的間隔時間較短，通常為幾十微妙到幾百毫秒之間， 多次回擊的累積效應導致電湧保護器的損壞。為了真實模擬自然條件下的雷擊情況和更好地考核電湧保護器的性能，我們發明了 一套用於雷電流多次回擊的試驗裝置。
發明內容
本發明的目的就是針對上述背景技術的不足，提供一種電湧保護器雷電流多次回擊試
驗裝置。本發明的技術方案是一種電湧保護器雷電流多次回擊試驗裝置，由光纖隔離智能化衝擊控制迴路分別與單電源多饋出高壓充電迴路、多脈衝時序點火迴路和多次回擊放電主迴路相連通所構成；
所述的光纖隔離智能化衝擊控制迴路包括可編程邏輯控制器PLC和與其相互連通的觸控螢幕式人機操作界面、模數轉換模塊、光纖轉換器，隔離光纖；光纖轉換器與隔離光纖相連；
所述的單電源多饋出高壓充電迴路包括依次級聯的晶間管控制模塊、變壓器、極性轉換模塊和多饋出高壓充電開關；
所述的多脈衝時序點火迴路由依次級聯的單片機時間控制電路、多脈衝時序觸發電路和多脈衝時序點火電路；所述的多次回擊放電主迴路包括多組獨立的主放電迴路，主放電迴路上連接有主電容器、調波電感、調波電阻、放電架和試品箱；
所述的單電源多饋出高壓充電迴路和多脈衝時序點火迴路分別與多次回擊放電主迴路相聯通。作為本發明的優選方案有
1、所述的單電源多饋出高壓衝電迴路上的變壓器的原、副邊上均連接有限流電阻。2、所述的單電源多饋出高壓衝電迴路上的多饋出高壓充電開關採用快速直線電機驅動的多饋出高壓充電開關。3、所述的單電源多饋出高壓衝電迴路中連接有10個饋出高壓充電開關。且與之對應地所述的多脈衝時序點火迴路中連接有10組脈衝時序點火迴路，所述的多次回擊放電主迴路中連接有10組獨立的主放電迴路。本發明在實際運用中
單電源多饋出高壓充電迴路採用快速直線電機驅動的多饋出高壓充電開關，充電時多饋出高壓充電開關將單路電源與10組多次回擊放電主迴路主電容器接通，進行0— 200kV 單路直流高壓電源到1 一 10組多次回擊放電主迴路主電容器充電；充電完畢後，將高壓充電開關將單路電源與10組多次回擊放電主迴路主電容器斷開，實現10組主迴路相互之間以及與單路直流高壓電源之間的高壓隔離。多脈衝時序點火迴路由單片機時間控制電路、多脈衝時序觸發電路、多脈衝時序點火電路組成；單片機時間控制電路採用單片機控制時間序列，快響應半導體器件實現無延時的開關量輸出，實現觸發脈衝時間間隔從1μ s-ΙΟΟμ s、lms-500ms之間可調，時間精度分別為士1 μ s和士 Ims，多脈衝時序觸發電路可同時提供10路、200—300V無延時點火驅動信號；多脈衝時序點火電路能夠提供十千伏以上點火電壓以觸發各個多次回擊放電主迴路放電球隙的導通。多次回擊放電主迴路由10組獨立的主放電迴路構成，每個主迴路有獨立的RLC迴路元件實現獨立的幅度和波形調節，每個主迴路有獨立的放電架和試品箱，通過1一10組高壓輸出並聯，可對1路電湧保護器、接閃器、避雷器、接地材料等進行1一10次、8/20 μ S或其它波形的雷電流回擊試驗，回擊電流次數1-10次可選，也可分別對10個電湧保護器進行單次8/20 μ s獲其它波形的雷電流試驗，不同序列或試驗模式下脈衝間隔時間、雷電流幅度序列、回擊次數可調。本發明可真實模擬自然條件下的雷擊情況和更好地考核電湧保護器的性能，可對 1路電湧保護器、接閃器、避雷器、接地材料等進行1一10次、8/20μ s及其它波形雷電流回擊序列試驗，回擊電流次數1-10次可選，回擊電流間時間間隔從1 μ S-100 μ sUms-500ms 之間可調，回擊電流幅值各次等幅或不等幅試驗系列可調。也可對最多10個電湧保護器、 接閃器、避雷器、接地材料等同時進行試驗。不僅為電湧保護器在雷電流多次回擊的工況模擬及效應試驗提供了新的有效手段，而且也適用於接閃器、避雷器、接地材料的同類試驗， 具有較高的試驗效率和試驗等價性。
圖1是裝置的整體設計圖。
圖2是單電源多饋出高壓充電迴路的接線圖。圖3是點火電路原理圖，其中
(a)單片機時間控制電路，(b)多脈衝時序觸發電路，(c)多脈衝時序點火電路。圖4是幾種典型實驗波形示意圖。
具體實施例方式下面結合附圖所示實施例對本發明作進一步的說明
光纖隔離智能化衝擊控制迴路採用可編程邏輯控制器PLC控制各個器件的準確動作以及各個模塊之間的互鎖，人機界面採用觸控螢幕進行可視化操作，操作簡單，操作界面友好。模數轉換模塊把一些顯示量(電壓、電流等)送回可編程邏輯控制器PLC供觸控螢幕顯示以及保護動作判斷(如過壓保護、過流保護等)，通過光纖轉化器和光纖實現控制系統和本體之間電的隔離，控制系統穩定可靠。充電迴路通過控制晶間管控制模塊來控制升壓變壓器電壓的平穩上升，通過充電極性轉換開關實現充電極性的切換，變壓器原副邊的限流電阻有利於減小整個迴路的充電電流、減小變壓器的容量，節約成本。單電源多饋出高壓充電迴路(2)採用快速直線電機驅動的多饋出高壓充電開關， 充電時多饋出高壓充電開關將單路電源與10組多次回擊放電主迴路主電容器接通，進行 0-200kV單路直流高壓電源到1 一 10組多次回擊放電主迴路主電容器充電；充電完畢後， 將高壓充電開關將單路電源與10組多次回擊放電主迴路主電容器斷開，實現10組主迴路相互之間以及與單路直流高壓電源之間的高壓隔離，達到對多路主迴路進行並聯同時充電，充好電後高壓充電開關快速動作，各個主迴路變成獨立工作，這樣節約了成本，減小了佔地面積。多脈衝時序點火迴路(3)由單片機時間控制電路、多脈衝時序觸發電路、多脈衝時序點火電路組成；單片機時間控制電路採用單片機控制時間序列，快響應半導體器件實現無延時的開關量輸出，實現觸發脈衝時間間隔從1μ s-ΙΟΟμ s、lms-500ms之間可調，時間精度分別為士1 μ s和士 Ims，多脈衝時序觸發電路可同時提供10路、200—300V無延時點火驅動信號；多脈衝時序點火電路能夠提供十千伏以上點火電壓以觸發各個多次回擊放電主迴路放電球隙的導通。多次回擊放電主迴路(4)由10組獨立的主放電迴路構成，每個主迴路有獨立的主電容器、調波電感、調波電阻迴路元件實現獨立的幅度和波形調節，每個迴路能夠輸出 4-40kA、8/20ys雷電流，每個主迴路有獨立的放電架和試品箱，通過1 一 10組高壓輸出並聯，可對1路電湧保護器、接閃器、避雷器、接地材料等進行1 一 10次、8/20 μ s或其它波形的雷電流回擊試驗，回擊電流次數1-10次可選，也可分別對10個電湧保護器進行單次 8/20 μ s或其它波形的雷電流試驗，不同序列或試驗模式下脈衝間隔時間、雷電流幅度序列、回擊次數可調。通過該主迴路可完成回擊電流幅值10次均為等幅4-40kA的試驗系列， 首次80kA、其他1-8次各次等幅均分電流的試驗系列；首次80kA、末次80 kA、其他1_6次各次等幅均分電流的試驗系列，最大可進行兩組200kA試驗，也可對最多10個電湧保護器同時進行試驗，大大提高了試驗效率和試驗等價性。
權利要求
1.一種電湧保護器雷電流多次回擊試驗裝置，其特徵在於由光纖隔離智能化衝擊控制迴路分別與單電源多饋出高壓充電迴路、多脈衝時序點火迴路和多次回擊放電主迴路相連通所構成，其中所述的光纖隔離智能化衝擊控制迴路包括可編程邏輯控制器PLC和與其相互連通的觸控螢幕式人機操作界面、模數轉換模塊、光纖轉換器，隔離光纖；光纖轉換器與隔離光纖相連；所述的單電源多饋出高壓充電迴路包括依次級聯的晶間管控制模塊、變壓器、極性轉換模塊和多饋出高壓充電開關；所述的多脈衝時序點火迴路由依次級聯的單片機時間控制電路、多脈衝時序觸發電路和多脈衝時序點火電路；所述的多次回擊放電主迴路包括多組獨立的主放電迴路，主放電迴路上連接有主電容器、調波電感、調波電阻、放電架和試品箱；所述的單電源多饋出高壓充電迴路和多脈衝時序點火迴路分別與多次回擊放電主迴路相聯通。
2.根據權利要求1所述的一種電湧保護器雷電流多次回擊試驗裝置，其特徵在於 所述的單電源多饋出高壓衝電迴路上的變壓器的原、副邊上均連接有限流電阻。
3.根據權利要求1或2所述的一種電湧保護器雷電流多次回擊試驗裝置，其特徵在於所述的單電源多饋出高壓衝電迴路上的多饋出高壓充電開關採用快速直線電機驅動的多饋出高壓充電開關。
4.根據權利要求1或2所述的一種電湧保護器雷電流多次回擊試驗裝置，其特徵在於所述的單電源多饋出高壓衝電迴路中連接有10個饋出高壓充電開關； 所述的多脈衝時序點火迴路中連接有10組脈衝時序點火迴路； 所述的多次回擊放電主迴路中連接有10組獨立的主放電迴路。
全文摘要
本發明公開了一種電湧保護器雷電流多次回擊試驗裝置，它由光纖隔離智能化衝擊控制迴路、單電源多饋出高壓充電迴路、多脈衝時序點火迴路和多次回擊放電主迴路構成，用於模擬自然雷電條件下雷電流多次回擊的工況及效應。本裝置可對1路電湧保護器、接閃器、避雷器、接地材料等進行1—10次、8/20μs及其它波形雷電流回擊序列試驗，回擊電流次數1-10次可選，回擊電流間時間間隔從1μs-100μs、1ms-500ms之間可調，回擊電流幅值各次等幅或不等幅試驗系列可調，也可對最多10個電湧保護器、接閃器、避雷器、接地材料等同時進行試驗，為雷電流多次回擊的工況模擬及效應試驗提供了新的手段。
文檔編號G01R31/12GK102162829SQ201110065950
公開日2011年8月24日 申請日期2011年3月18日 優先權日2011年3月18日
發明者代盛熙, 周蜜, 張義, 方春華, 王建國, 蔡力, 薛健 申請人:武漢大學