金属氧化物试品在陡前沿脉冲下响应特性测试装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术提出一种金属氧化物试品在陡前沿脉冲下响应特性测试装置，包括陡波前沿电流脉冲产生装置，用于产生陡波前沿电流波形；测试仪器，用于测量试品的电流、电压波形；在陡波前沿电流脉冲产生装置构成的回路中接入试品，通过直流电源对陡波前沿电流脉冲产生装置中的两个电容器充电使三电极开关击穿，以测试金属氧化物试品在陡前沿脉冲下响应特性。该测试装置由于采用电容、开关一体化结构，减小了回路电感，由于采用铜带紧凑包裹电容器的机构，是回路电感减小至最低，保证了足够的电流幅值和陡峭的上升沿，随着陡波前沿电流的增大，陡波下的阀片残压有明显提高。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术属于电力系统过电压领域，具体涉及ー种金属氧化物试品在陡前沿脉冲下响应特性测试装置。
技术介绍
试验研究表明，气体绝缘金属封闭开关设备(GIS)隔离开关操作会产生幅值高、陡度大的特快速瞬态过电压(VFTO)，对GIS及其连接设备绝缘、外壳连接的二次设备运行有重要影响。目前，普遍采用东芝公司提出的GIS隔离开关带阻尼电阻的方法抑制VFT0，在实际中得到了较好的应用，我国特高压交流试验示范工程的长治站和南阳站均采用了该方案。清华大学尝试在GIS高压导杆上安装高频磁环来抑制VFT0，进行了大量的实验室研究，仍需通过现场应用验证该措施的有效性。近年来，随着金属氧化物避雷器(以下简称避雷器)性能提升，其对VFTO的抑制作用逐渐成为了研究关注的热点。电カ系统中安装的避雷器主要用于限制雷电和操作过电压，因VFTO波头时间较短，可达数ns，振荡频率可能达到IOOMHz以上，高频下的避雷器阀片响应性能有限，甚少考虑用避雷器限制VFT0。上世纪八十年代起，为了研制性能优异的避雷器，国内外对避雷器在陡冲击波下的响应特性进行了探索。BBC公司建立了双指数波和方波电流源对不同结构的金属氧化物电阻片(下称电阻片)进行了试验研究，输出电流波形的波头时间范围为0.7 8 y S。中国电カ科学研究院研制了陡冲击电流波装置，产生了 0.1/0.2 u S、0.4/0.s、0.8/3 u s,4/10 u s,8/20 u s,30/60 u s 的电流波形，最大电流幅值为 lkA，试验研究了电阻片结构和物性等对避雷器响应特性的影响。可见，上述试验研究受陡波试验电源的限制，存在电流波头时间较长或电流幅值较小的问题，均未得到电阻片在VFTO陡波下的伏安特性。因电阻片在陡波下的伏安特性是建立避雷器高频模型的前提，亟需得到电阻片在波头时间小于IOOns陡波下的伏安特性，进而仿真研究避雷器对VFTO的抑制作用和适用范围。现有测试技术中，一般通过Marx发生器产生脉冲电压施加于金属氧化物试品，但这种实验回路复杂，杂散參数大，难以产生很陡的电流上升沿。
技术实现思路
为了弥补上述陡波试验电源測量金属氧化物试品在陡前沿脉冲下的伏安特性存在的不足，本技术的目的在于提出ー种金属氧化物试品在陡前沿脉冲下响应特性测试装置。ー种金属氧化物试品在陡前沿脉冲下响应特性测试装置，该装置包括:陡波前沿电流脉冲产生装置，与试品相连，用于产生陡波前沿电流波形；和测试仪器，与试品相连，用于测量试品的电流、电压波形；所述陡波前沿电流脉冲产生装置包括依次串联的第一电容器、三电极开关和第二电容器，所述第一电容器和第二电容器上均设有三个接线端，所述第一电容器与第二电容器的第二接线端分别连接至直流高压电源的正、负极，所述第一电容器与第二电容器的第三接线端之间通过三电极开关进行一体化连接，所述第一电容器与第二电容器的第一接线端分别通过铜带与试品两端相连，构成放电回路。其中，所述第二电容器的第一接线端上安装有螺杆，该螺杆的空闲端安装有用于连接试品的铜带和用于使放电回路接地的接地铜带。其中，所述测试仪器包括套设于螺杆上的罗氏线圈、与试品两端相连接的高压探头、屏蔽电缆和示波器；所述罗氏线圈将陡波前沿电流脉冲产生装置输出的陡波前沿电流波形经屏蔽电缆传至示波器；在所述陡波前沿电流波形下，所述高压探头测量出试品的电流、电压波形，并经屏蔽电缆传至示波器。其中，所述一体化连接的具体结构为:所述三电极开关包括填充有绝缘气体的干燥气罐和封装于干燥气罐中的触发电极以及位于触发电极两侧的正、负高压电极，所述正、负高压电极的ー侧分别设有0.5cm长的连接螺杆，所述第一电容器和第二电容器的第三接线端上分別设有与连接螺杆相匹配的螺孔，所述连接螺杆旋入螺孔中实现第一电容器、第二电容器与三电极开关的一体化连接。其中，所述试品的两端分别设有压接件。其中，所述第一接线端为第一电容器和第二电容器的低压端；所述第二接线端和第三接线端是等电位的，均为第一电容器和第二电容器的高压端。其中，所述第一电容器的第一接线端和第三接线端分别位于第一电容器的壳体相对两侧，所述第一电容器的第二接线端接通电源正极，其设在与第三接线端相邻ー侧的第一电容器壳体上；所述第二电容器的第一接线端和第三高压端位于第二电容器的壳体相对两侧，所述第二电容器的第二接线端接通电源负极，其设在与第三接线端相邻ー侧的第二电容器壳体上。其中，所述连接第一电容器的第一接线端与试品一端的铜带、连接第二电容器的第一接线端与试品另一端的铜带、第一电容器和第二电容器的表面分别垫设有绝缘胶皮，且上述两条铜带分别缠绕于第一电容器和第二电容器的表面。本技术采用上述技术方案，具有的优点有:采用电容与开关一体化同轴结构设计，陡波前沿电流脉冲产生装置几乎没有电感，确保产生的电流波头时间较短，满足VFTO波形的要求；陡波前沿电流脉冲产生装置的开关间隙可采用多种气体绝缘介质，气体压カ可调，并带外触发击穿方式，使得开关间隙K击穿电压较高，产生的电流峰值较大、范围较宽，可满足不同性能电阻片的測量要求。以下结合附图对本技术进ー步说明。附图说明图1是本技术测试装置中陡波前沿电流脉冲产生装置的结构示意图；图2是本技术测试装置的电路示意图；图3是实施例1中电阻片QA22在IOkA陡波前沿电流下的电压和电流波形图；图4是实施例1中电阻片QA22在陡波与雷电波下的阀片伏安特性比较图；图5是实施例2中电阻片RB41在4kA陡波前沿电流下的电压和电流波形图；图6是实施例2中电阻片RB41在陡波与雷电波下的阀片伏安特性比较图。具体实施方式以下结合附图和具体实例，进ー步详细阐述本技术金属氧化物试品在陡前沿脉冲下响应特性测试装置，为建立避雷器在陡波下的高频仿真模型提供基础数据。其中相同或相似的附图标号表示相同或相似的器件。如图1-3所示，该测试装置包括陡波前沿电流脉冲产生装置和测试仪器，其中，陡波前沿电流脉冲产生装置包括一个三电极开关K和两个电容器(即第一电容器Cl和第二电容器C2)，两个电容器Cl、C2分别具有三个接线端(即第一接线端1、第二接线端2和第三接线端3)，第二接线端2和第三接线端3是等电位的，为两个电容器的高压端；第一接线端I是独立的，为两个电容器的低压端。 两个电容器Cl、C2可采用薄膜油塑壳封装结构，与气体绝缘电容器相比，其在相同尺寸下的容量比后者大I倍，存储、运输和使用对环境的要求较宽松。第一电容器Cl的第二接线端连接至电源的正极，第二电容器C2的第二接线端连接至电源的负极，为了提高该测试装置的稳定和可靠性，两个电容器C1、C2的第二接线端2可以分别通过IMQ的保护电阻器连接直流高压电源的正、负极。两个电容器Cl、C2与三电极开关K安装成紧凑型一体化结构，可放置在变压器油中，提高开关间隙K的击穿；电压三电极开关K可采用三电极场畸变气体开关，可采用外触发击穿或自击穿，开关K的具体结构包括圆柱形干燥气罐和封装于干燥气罐中的触发电极以及位于触发电极两侧的正、负高压电极；正、负高压电极的一侧分别安装有ー个长0.5cm的MlO连接螺杆，两个电容器Cl、C2的第三接线端3上分別设有与连接螺杆相匹配的MlO螺孔，连接螺杆穿过干燥气罐上的通孔并旋入螺孔中完成两个电容器Cl、本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种金属氧化物试品在陡前沿脉冲下响应特性测试装置，其特征在于，该装置包括：陡波前沿电流脉冲产生装置，与试品相连，用于产生陡波前沿电流波形；和测试仪器，与试品相连，用于测量试品的电流、电压波形；所述陡波前沿电流脉冲产生装置包括依次串联的第一电容器、三电极开关和第二电容器，所述第一电容器和第二电容器上均设有三个接线端，所述第一电容器与第二电容器的第二接线端分别连接至直流高压电源的正、负极，所述第一电容器与第二电容器的第三接线端之间通过三电极开关进行一体化连接，所述第一电容器与第二电容器的第一接线端分别通过铜带与试品的两端相连，构成放电回路。

【技术特征摘要】
1.种金属氧化物试品在陡前沿脉冲下响应特性测试装置，其特征在于，该装置包括: 陡波前沿电流脉冲产生装置，与试品相连，用于产生陡波前沿电流波形；和 测试仪器，与试品相连，用于测量试品的电流、电压波形； 所述陡波前沿电流脉冲产生装置包括依次串联的第一电容器、三电极开关和第二电容器，所述第一电容器和第二电容器上均设有三个接线端，所述第一电容器与第二电容器的第二接线端分别连接至直流高压电源的正、负极，所述第一电容器与第二电容器的第三接线端之间通过三电极开关进行一体化连接，所述第一电容器与第二电容器的第一接线端分别通过铜带与试品的两端相连，构成放电回路。2.据权利要求1所述的测试装置，其特征在于:所述第二电容器的第一接线端上安装有螺杆，该螺杆的空闲端安装有用于连接试品的铜带和用于使放电回路接地的接地铜带。3.据权利要求2所述的测试装置，其特征在于:所述测试仪器包括套设于螺杆上的罗氏线圈、与试品两端相连接的高压探头、屏蔽电缆和示波器；所述罗氏线圈将陡波前沿电流脉冲产生装置输出的陡波前沿电流波形经屏蔽电缆传至示波器；在所述陡波前沿电流波形下，所述高压探头测量出试品的电流、电压波形，并经屏蔽电缆传至示波器。4.据权利要求1-3任一所述的测试装置，其特征在于，所述一体化连接的具体结构为: 所述三电极开关包括填充有绝缘气体的干燥气罐...

【专利技术属性】
技术研发人员：颜湘莲，陈维江，张乔根，李志兵，刘轩东，王浩，李晓昂，
申请(专利权)人：中国电力科学研究院，国家电网公司，西安交通大学，
类型：实用新型
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