CN116908628A - 一种大电流电弧试验装置 - Google Patents
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Abstract
本申请实施例提供了一种大电流电弧试验装置，可以解决目前高压电力设备内部电弧故障试验所需供电电源功率过大的问题。其中，上述装置包括：控制检测单元，用于检测在对待测设备进行内部电弧故障试验的过程中产生的电弧电流过零点电信号，并在检测到所述电弧电流过零点电信号生成放电信号；脉冲高压供给单元，与所述控制检测单元相连接，用于在接收到所述放电信号的情况下，为所述待测设备提供高压脉冲；供电单元，用于为所述待测设备提供电弧电流以及为所述脉冲高压供给单元提供电能。本装置可以在电弧电流过零点的时刻通过脉冲高压供给单元提供高压脉冲给待测设备以使电弧重燃，从而降低了内部电弧故障试验所需的供电电源功率。
Description
技术领域
本发明属于电弧试验技术领域，特别涉及一种大电流电弧试验装置。
背景技术
高压电力设备不可避免会出现内部绝缘故障，一旦发生内部绝缘击穿极容易导致严重的内部电弧故障，由于电压高，电流大，电弧的能量非常巨大，可能会导致设备外壳破碎甚至爆炸，由于内部电弧故障会造成严重后果，所以，世界上许多高压电器试验室均开展了内部电弧故障试验以验证高压电力设备的防爆性。
现有的内部电弧故障试验须采用空载电压不低于10kV的电源，在试验电流在几十kA的情况下，电源功率至少在几百MVA，如此大功率电源无法以电网作为电源，而采用冲击发电机作为电源的话，为了满足冲击发电机正常工作需要投入巨额资金而且后期维护复杂。
发明内容
本申请实施例提供了一种大电流电弧试验装置，可以解决目前高压电力设备内部电弧故障试验所需供电电源功率过大的问题。
上述大电流电弧试验装置包括：
控制检测单元，用于检测在对待测设备进行内部电弧故障试验的过程中产生的电弧电流过零点电信号，并在检测到所述电弧电流过零点电信号生成放电信号；
脉冲高压供给单元，与所述控制检测单元相连接，用于在接收到所述放电信号的情况下，为所述待测设备提供高压脉冲；
供电单元，用于为所述待测设备提供电弧电流以及为所述脉冲高压供给单元提供电能。
可选的，还包括：
第一变压器，连接于所述供电单元与所述脉冲高压供给单元之间，所述供电单元用于通过所述第一变压器为所述脉冲高压供给单元供给电能；
第二变压器，连接于所述供电单元与所述待测设备之间，所述供电单元用于通过所述第二变压器为待测设备提供电弧电流。
可选的，
所述控制检测单元，包括：
脉冲电源单元；
所述控制单元用于根据电弧电流获取回路电压电信号和电弧电流过零点电信号并将所述回路电压电信号和电弧电流过零点电信号输送至所述脉冲电源单元；
其中，所述脉冲电源单元用于在所述回路电压电信号为负极性回路电压电信号的情况下，输出第一脉冲电信号，在所述回路电压电信号为正极性回路电压电信号的情况下，输出第二脉冲电信号；
变压单元，用于将所述脉冲电信号升压；
选择单元，用于根据升压后的脉冲电信号控制所述脉冲高压供给单元提供所述高压脉冲。
可选的，所述脉冲高压供给单元包括：
整流单元，所述整流单元包括全桥整流电路和低通滤波电路，用于将所述第一变压器提供的交流电转化成为直流电；
所述第一充放电单元和所述第二充放电单元，所述第一充放电单元或所述第二充放电单元用于基于所述脉冲电信号给所述待测设备提供所述高压脉冲；
隔离单元，用于在所述充放电单元提供所述高压脉冲的情况下通过限制电流保护所述充放电单元。
可选的，所述选择单元用于：
在所述脉冲电信号为所述第一脉冲电信号的情况下控制所述第一充放电单元提供所述高压脉冲，
在所述脉冲电信号为所述第二脉冲电信号的情况下控制所述第二充放电单元提供所述高压脉冲。
可选的，
所述第一充放电单元包括第一电容，
所述第二充放电单元包括第二电容，
所述第一电容和所述第二电容串联，
所述隔离单元串联于所述低通滤波电路与所述第一电容之间，
所述第一电容的正极板和所述隔离单元相连接，
所述第二电容的负极板和所述全桥整流电路直流输出端相连接，
所述第一电容的负极板和所述第二电容的正极板与所述待测设备的非接地端相连接。
可选的，
所述控制单元包括电流互感器和电压互感器，
所述电流互感器串联于所述第二变压器二次侧回路中，用于将所述电弧电流过零点电信号输送至所述脉冲电源单元，
所述电压互感器并联于所述第二变压器二次侧回路中，用于将所述回路电压信号送至所述脉冲电源单元。
可选的，
所述选择单元包括第一可控放电球隙和第二可控放电球隙，
所述可控放电球隙的触发极与所述变压单元相连接，
所述可控放电球隙的阴极与所述变压单元及所述待测设备的接地端相连接，
所述第一可控放电球隙的阳极与所述第一电容的正极板相连接，
所述第二可控放电球隙的阳极与所述第二电容的阴极板相连接，
所述第一可控放电球隙的触发极用于接受所述第一脉冲电信号，
所述第二可控放电球隙的触发极用于接受所述第二脉冲电信号。
可选的，
所述供电单元包括第一供电电源和第二供电电源，
所述第一供电电源用于给所述第一变压器提供电能，
所述第二供电电源用于给所述第二变压器提供电能。
可选的，还包括：
电抗器，所述电抗器串联于所述第二变压器二次侧回路，
用于调节电弧电流。
综上，本申请实施例提供的一种大电流电弧试验装置，该装置包括：控制检测单元，用于检测在对待测设备进行内部电弧故障试验的过程中产生的电弧电流过零点电信号，并在检测到所述电弧电流过零点电信号生成放电信号；
脉冲高压供给单元，与所述控制检测单元相连接，用于在接收到所述放电信号的情况下，为所述待测设备提供高压脉冲；供电单元，用于为所述待测设备提供电弧电流以及为所述脉冲高压供给单元提供电能。本申请实施例提供的装置可以在进行对待测设备进行内部电弧故障试验的情况下，设置控制检测单元根据电弧电流获取电弧电流过零点电信号，并在检测到上述电弧电流过零点电信号的情况下控制脉冲高压供给单元为上述待测设备提供一个高压脉冲，所以，可以在电弧电流过零点的时刻，在上述待测设备的电弧间隙两端产生一个额外的高压脉冲，从而可以击穿电弧间隙，以使电弧重燃。电弧间隙被击穿在于间隙具有高电压差，而由于高压电力设备中电感器件、电容器件、电阻器件的影响，交流电流和交流电压之间存在一个相位差，在交流电流接近零的时刻，也就是电弧电流过零点的时刻，交流电压会比峰值电压小很多，此时电弧间隙的电压差不足以击穿电弧，因而会使电弧间隙的温度下降，从而电弧间隙的绝缘介质强度会快速恢复，使内部电弧故障试验失败，常规技术中通常会采用输出高电压的电源，输出电压一般在10kV以上，电源的总功率在几百MVA以上，这样的话即便在电弧电流过零点的时刻，电弧间隙的电压差依然很大，足以保持电弧间隙击穿，本申请文件通过设置脉冲高压供给单元在电弧电流过零点的情况下给电弧间隙额外提供一个高压脉冲，使电弧间隙重燃，因此，在电弧电流过零点的时刻不需要主电源给待测设备的电弧间隙提供击穿电弧间隙的电压，从而降低了对待测设备进行内部电弧故障试验的主电源电压需求，继而降低了主电源功率的需求，而脉冲高压供给单元仅在电弧电流过零点的时刻提供一个高压脉冲用来击穿电弧间隙，所以上述脉冲高压供给单元不需消耗过高的功率，综合来看，本申请提供的大电流电弧试验装置相比于常规技术手段消耗的总功率更低，因此对供电电源的功率需求更低，降低了试验设备的资金投入和维护成本，对供电电源类型的选择也更多。
附图说明
通过阅读下文优选实施例的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施例的目的，而并不认为是对本申请的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。
在附图中：
图1为本申请实施例提供的一种内部电弧故障试验装置的示意性电路图；
图2为本申请实施例提供的一种可能的大电流电弧试验装置应用场景示意图；
图3为本申请实施例提供的另一种可能的大电流电弧试验装置应用场景示意图；
图4为本申请实施例提供的又一种可能的大电流电弧试验装置应用场景示意图；
图5为本申请实施例提供的再一种可能的大电流电弧试验装置应用场景示意图；
图6为本申请实施例提供的一种电源电压与电弧电流波形示意图；
图7为本申请实施例提供的还一种可能的大电流电弧试验装置应用场景示意图；
图8为本申请实施例提供的还一种可能的大电流电弧试验装置应用场景示意图；
图9为本申请实施例提供的还一种可能的大电流电弧试验装置应用场景示意图；
图10为本申请实施例提供的还一种可能的大电流电弧试验装置应用场景示意图。
具体实施方式
本申请实施例提供了一种大电流电弧试验装置，可以解决目前高压电力设备内部电弧故障试验所需供电电源功率过大的问题。
本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”、“第三”、“第四”等(如果存在)是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的实施例能够以除了在这里图示或描述的内容以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。
高压电力设备的内部电弧故障试验通常需要配备几百MVA以上功率的电源，以电网为电源的试验室无法满足需求，通常会配备冲击发电机作为电源以达到试验需求，为了便于说明，在一些情况下，一种内部电弧故障试验装置可以如图1所示，AC代表冲击发电机电源，TX代表变压器，OTT代表待试验高压设备，D1、D2代表断路器，E1代表电抗器，GND接地端，属于常规设置，不作介绍。AC在TX的二次侧回路产生一个10kV以上的电压，回路电流在几十kA以上，在进行内部电弧故障试验的过程中，由于交流电特性会产生电弧电流过零点的现象，通过提供一个10kV以上的电压以保证在电流过零点的时刻待试验高压设备的电弧间隙两侧依然存在一个高电压，从而保证电弧重燃，但是这样，供给电源的功率需要在几百MVA以上才可以满足需求，在以电网为电源的实验室无法实现的，配置冲击发电机需要大量资金的投入且后期维护复杂。
有鉴于此，本申请提供一种大电流电弧试验装置，可以解决目前高压电力设备内部电弧故障试验所需供电电源功率过大的问题。
请参阅图2，为本申请实施例提供的一种大电流电弧试验装置应用场景示意图，上述装置包括：
控制检测单元300，用于检测在对待测设备400进行内部电弧故障试验的过程中产生的电弧电流过零点电信号，并在检测到所述电弧电流过零点电信号生成放电信号；
脉冲高压供给单元200，与所述控制检测单元300相连接，用于在接收到所述放电信号的情况下，为所述待测设备400提供高压脉冲；
供电单元100，用于为所述待测设备400提供电弧电流以及为所述脉冲高压供给单元200提供电能。
示例性的，脉冲高压供给单元200和待测设备400并联接入供电单元100中，供电单元100为待测设备400提供做内部电弧故障试验的电弧电流，控制检测单元300根据电弧电流获取电弧过零点电信号，在检测到电弧过零点电信号的情况下生成放电信号，脉冲高压供给单元200根据上述放电信号可以为待测设备400提供高压脉冲，以使待测设备400在电弧熄灭的情况下，电弧间隙产生一个高电压，从而使待测设备400的电弧间隙重新燃烧。
需要说明的是，脉冲高压供给单元200和待测设备400并联接入供电单元100，为了让待测设备400能够进行内部电弧故障试验，待测设备400电弧间隙需要保持一个高电压，而在电弧过零点的时刻，电弧电流降为零，，电弧熄灭，绝缘介质强度会快速恢复，如果此时施加于间隙的电压不能再次击穿间隙，电弧将不能重燃而导致试验失败。为了再次产生电弧，需要在电弧电流过零时刻电弧间隙保持高电压。通过控制检测单元300检测到电弧过零点的时刻并生成放电信号，基于放电信号，脉冲高压供给单元200可以给上述电弧间隙提供一个高压脉冲，从而上述电弧间隙在原有供电单元100提供的电压之外额外获取了一个高压脉冲，使电弧间隙的电压差满足了电弧重燃条件，在绝缘介质强度完全恢复前，电弧重燃，保证了内部电弧故障试验的正常进行。
根据上述实施例，本申请提供的装置通过设置控制检测单元根据电弧电流获取电弧电流过零点电信号，并在检测到上述电弧电流过零点电信号的情况下控制脉冲高压供给单元为上述待测设备提供一个高压脉冲，所以，可以在电弧电流过零点的时刻，在上述待测设备的电弧间隙两端产生一个额外的高压脉冲，从而可以击穿电弧间隙，以使电弧重燃，而脉冲高压供给单元仅在电弧电流过零点的时刻提供一个高压脉冲用来击穿电弧间隙，所以上述脉冲高压供给单元不需消耗过高的功率，综合来看，本申请提供的大电流电弧试验装置相比于常规技术手段消耗的总功率更低，因此对供电电源的功率需求更低，降低了试验设备的资金投入和维护成本，对供电电源类型的选择也更多。
根据一些实施例，还包括：
第一变压器500，连接于所述供电单元100与所述脉冲高压供给单元200之间，所述供电单元100用于通过所述第一变压器为所述脉冲高压供给单元200供给电能；
第二变压器600，连接于所述供电单元与所述待测设备400之间，所述供电单元100用于通过所述第二变压器600为待测设备400提供电弧电流；
示例性的，图3为本申请实施例提供的另一种大电流电弧试验装置应用场景示意图，如图所示，第一变压器500和第二变压器600分别串联于供电单元100与脉冲高压供给单元200、待测设备400之间，可以把变压器的二次侧视为脉冲高压供给单元200与待测设备400的供电电源。
需要说明的是，第二变压器600的二次侧用于给待测设备400提供电弧电流，同时，可以理解的是，待测设备400两端电压既上述电弧间隙的电压约等于第二变压器600的空载电压，上述空载电压需要保证上述电弧间隙的击穿，第一变压器500给脉冲高压供给单元200提供电能，同时第一变压器500二次侧输出较高电压，以保证脉冲高压供给单元200能够给上述电弧间隙在电弧过零点的时刻提供一个高压脉冲。
可以进一步说明的是，第二变压器600二次侧可以输出一个较低的电压，如2.5kV，上述电压可以保证上述电弧间隙在非电流过零点的时刻保持击穿状态，同时可以提供几十kA的电弧电流，如60kA，变压器一二次侧功率近似相等，可见根据上述数值示例上述第二变压器600的一次侧功率近似为150MVA，第一变压器500二次侧输出高电压，如50kV，以使脉冲高压供给单元200能够输出高压脉冲给上述电弧间隙，从而可以使电弧间隙在电流过零点的时刻能够电弧重燃。第一变压器500二次侧的回路通过电阻为电容充电，电容充满后既不再需要电源提供能量，所以第一变压器500二次侧回路的平均电流很小，如20A，保证第一变压器500二次侧的输出较低的功率，约为1MVA。第一变压器500一次侧功率也近似1MVA，这样供电单元100提供的功率需要大于151MVA即可。容易理解的是，通常实际试验环境下，一百多MVA的功率是可以直接采用电网作为供电电源的。
根据上述实施例，本申请文件给出的大电流电弧试验装置通过设置一个输出高功率低电压的变压器以满足待测设备在非电弧电流过零点的时刻电弧间隙击穿的需求，一个输出低功率高电压的变压器以供脉冲供给单元能够产生一个高压脉冲，上述高压脉冲可以在电弧电流过零点的时刻击穿电弧间隙，以使电弧重燃，保证内部电弧故障试验正常进行，同时，降低了对供电电源的功率需求，无需配备大功率的冲击放电机，可以使用电网电源或是合适功率的交流异步发电机即可满足试验对电源功率的需求，从而大幅度降低了内部故障试验的资金成本，并且因为无需配置冲击发电机，从而也降低了后期的维护成本。
根据一些实施例，所述控制检测单元300，包括：
脉冲电源单元340；
所述控制单元310用于根据电弧电流获取回路电压电信号和电弧电流过零点电信号并将所述回路电压电信号和电弧电流过零点电信号输送至所述脉冲电源单元340；
其中，所述脉冲电源单元340用于在所述回路电压电信号为负极性回路电压电信号的情况下，输出第一脉冲电信号，在所述回路电压电信号为正极性回路电压电信号的情况下，输出第二脉冲电信号；
变压单元320，用于将所述脉冲电信号升压；
选择单元330，用于根据升压后的脉冲电信号控制所述脉冲高压供给单元200提供所述高压脉冲。
示例性的，图4为本申请实施例提供的又一种大电流电弧试验装置应用场景示意图，如图所示，控制单元310可以从电弧电流中检测回路电压电信号和电弧电流过零点电信号并将上述信号输送至脉冲电源单元340，该脉冲电源单元340在获取到上述电弧电流过零点电信号和回路电压电信号的情况下，可以用于输出脉冲电信号，在获取到回路电压电信号为负极性回路电压电信号的情况下，输出第一脉冲电信号，在获取到回路电压电信号为正极性回路电压电信号的情况下，输出第二脉冲电信号，变压单元320可以将上述脉冲电信号升压以满足选择单元330的触发需求，选择单元330根据升压后的脉冲电信号控制脉冲高压供给单元200提供高压脉冲给待测设备400，以使上述电弧间隙在电流过零点的时刻重燃。
根据一些实施例，所述脉冲高压供给单元200包括：
整流单元210，所述整流单元包括全桥整流电路211和低通滤波电路212，用于将所述第一变压器500提供的交流电转化成为直流电；
所述第一充放电单元230和所述第二充放电单元240，所述第一充放电单元230或所述第二充放电单元240用于基于所述脉冲电信号给所述待测设备400提供所述高压脉冲；
隔离单元220，用于在所述充放电单元提供所述高压脉冲的情况下通过限制电流保护所述充放电单元。
示例性的，图5为本申请文件提供的再一种大电流电弧试验装置应用场景示意图，如图所示，整流单元210包括全桥整流电路211和低通滤波电路212，采用全桥整流电路211提高了交流电源的利用率，低通滤波电路212可以输出平整的直流电流，同时低通滤波电路212可以适应电网交流电的工作频率。第一充放电单元230或者第二充放电单元240可以基于由脉冲电源单元340产生的脉冲电信号通过放电给待测设备400提供高压脉冲以使待测设备400的上述电弧间隙在电流过零点的时刻重燃。隔离单元220可以在充放电单元提高高压脉冲的情况下限制电流以保护充放电单元。
根据一些实施例，所述选择单元330用于：
在所述脉冲电信号为所述第一脉冲电信号的情况下控制所述第一充放电单元提供所述高压脉冲，
在所述脉冲电信号为所述第二脉冲电信号的情况下控制所述第二充放电单元提供所述高压脉冲。
示例性的，如图5所示，脉冲电源单元340在获取到回路电压电信号为负极性回路电压电信号的情况下，输出第一脉冲电信号，在获取到回路电压电信号为正极性回路电压电信号的情况下，输出第二脉冲电信号，变压单元320可以将上述脉冲电信号升压，选择单元330在获取升压后的第一脉冲电信号的情况下，控制第一充放电单元230放电以提供高压脉冲给待测设备400，在获取升压后的第二脉冲电信号的情况下，控制第而充放电单元240放电以提供高压脉冲给待测设备400。
需要说明的是，本申请实施例提供的大电流电弧试验装置通过设置两个充放电单元并基于不同的回路电压信号极性进行放电，可以在交流电上半波形和下半波形都能提供高压脉冲，为了便于说明，本申请实施例给出一个电源电压与电弧电流波形示意图，如图6所示，电源电压波形图为第二变压器二次侧电压波形，电压峰值大小约为2.5kV，电弧电流波形图为第二变压器二次侧对应电压的电弧电流的示意波形，电流峰值大小约为50kA，可见，在电弧电流过零点的情况下，电源电压电压较小，也就是待测设备400的上述电弧间隙两端电压较小，此时电弧熄灭，本申请实施例通过脉冲高压供给单元200的第一充放电单元230和第二充放电单元240提供高压脉冲，如电源电压波形图中的脉冲电压所示，在电弧电流过零点对应的电源电压波形为下半波形的情况下，上述控制单元310输出负极性回路电压电信号至脉冲电源单元340，脉冲电源单元340输出第一脉冲电信号经变压单元320升压后，选择单元330控制第一充放电单元330放电以提供高压脉冲，对应电源电压波形中的下半部分脉冲电压，相反的，在电弧电流过零点对应的电源电压波形为上半波形的情况下，上述控制单元310输出正极性回路电压电信号至脉冲电源单元340，脉冲电源单元340输出第二脉冲电信号经变压单元320升压后，选择单元330控制第二充放电单元330放电以提供高压脉冲，对应电源电压波形中的上半部分脉冲电压。
根据上述实施例，本申请文件设置的两个充放电单元，分别基于负极和正极性回路电压电信号进行放电以提供高压脉冲，可以在电源电压处于上半波或下半波的情况下都能提供高压脉冲以使上述电弧间隙重燃。
根据一些实施例，
所述第一充放电单元230包括第一电容C2，
所述第二充放电单元240包括第二电容C3，
所述第一电容C2和所述第二电容C3串联，
所述隔离单元220串联于所述低通滤波电路与所述第一电容C2之间，
所述第一电容的正极板和所述隔离单元220相连接，
所述第二电容的负极板和所述全桥整流电路直流输出端相连接，
所述第一电容的负极板和所述第二电容的正极板与所述待测设备400的非接地端相连接。
示例性的，图7为本申请实施例提供的还一种大电流电弧试验装置应用场景示意图，如图所示，第一充放电单元100包括第一电容C2，第一充放电单元100包括第一电容C3，供电单元100通过第一变压器500在第一变压器500的二次侧生成一个交流电，上述交流电经过全桥整流电路211和低通滤波器212生成一个平整的直流电，上述低通滤波器212可以由R1和C1组成，经过低通滤波器212产生的直流电经过隔离单元220后给电容C2、C3充电，选择单元330在获取到脉冲电源单元340的负极回路电压信号的情况下，控制电容C2进行放电以提供高压脉冲给待测设备400的电弧间隙，选择单元330在获取到脉冲电源单元340的正极回路电压信号的情况下，控制电容C3进行放电以提供高压脉冲给待测设备400的电弧间隙。
需要说明的是，隔离单元220可以为一个阻值很大的电阻，示意性的，如果第一变压器500二次侧输出电压50kV左右，隔离单元220的电阻阻值可以在20kΩ左右，可以在电容C2和C3放电的情况下防止变压器500一次侧回路电路过大。
可以进一步说明的是，可以在电容C2和C3与待测设备400的连接线路上设置一个电阻R3，以防止电容C2和C3放电形成的瞬时电流过大对电路器件造成破坏。
根据一些实施例，所述控制单元310包括电流互感器CT和电压互感器VT，
所述电流互感器串联于所述第二变压器500二次侧回路中，用于将所述电弧电流过零点电信号输送至所述脉冲电源单元，
所述电压互感器并联于所述第二变压器600二次侧回路中，用于将所述回路电压信号送至所述脉冲电源单元。
示例性的，图8为本申请实施例提供的还一种大电流电弧试验装置应用场景示意图，如图所示，控制单元310包括流互感器CT和电压互感器VT，电压互感器VT用于检测回路电压电信号，基于交流电波形，传输负极性回路电压电信号或者正极性回路电压电信号至脉冲电源单元340，电流互感器CT可以将电弧电流过零点电信号传输至脉冲电源单元340，脉冲电源单元340在获取到电弧电流过零点电信号的情况下输出脉冲电信号，并基于负极性回路电压电信号或者正极性回路电压电信号输出第一脉冲电信号或第二脉冲电信号，选择单元330基于第一脉冲电信号或第二脉冲电信号控制第一充放电单元230或是第二充放电单元240进行放电以提供高压脉冲。
根据一些实施例，所述选择单元330包括第一可控放电球隙G1和第二可控放电球隙G2，
所述可控放电球隙的触发极与所述变压单元320相连接，
所述可控放电球隙的阴极与所述变压单元320及所述待测设备400的接地端相连接，
所述第一可控放电球隙G1的阳极与所述第一电容C2的正极板相连接，
所述第二可控放电球隙G2的阳极与所述第二电容C3的阴极板相连接，
所述第一可控放电球隙G1的触发极用于接受所述第一脉冲电信号，
所述第二可控放电球隙G2的触发极用于接受所述第二脉冲电信号。
示例性的，图9为本申请实施例提供的还一种大电流电弧试验装置应用场景示意图，如图所示，选择单元330包括第一可控放电球隙G1和第二可控放电球隙G2，变压单元320可以为一组变压器或两组变压器，具体不做限定，若为一组变压器，则两侧分别布置上下双绕组，脉冲电源单元340可以提供脉冲直流电。
需要说明的是，在电压互感器VT生成负极性回路电压电信号以及电流互感器CT生成电弧过零点电信号的情况下，脉冲电源单元340对第一可空放电球隙G1的触发极输出第一脉冲电信号，第一可空放电球隙G1击穿，电容C2进行放电以产生高压脉冲给待测设备400的电弧间隙，在电压互感器VT生成正极性回路电压电信号以及电流互感器CT生成电弧过零点电信号的情况下，脉冲电源单元340对第二可空放电球隙G2的触发极输出第二脉冲电信号，第二可空放电球隙G2击穿，电容C3进行放电以产生高压脉冲给待测设备400的电弧间隙。
上述实施例通过设置脉冲电源单元340以及可控放电球隙，可以保证电容C2、C3放电回路的瞬时开通，从而可以在电弧过零点的时刻生成高压脉冲，并且脉冲电源单元300仅在电弧过零点的时刻输出脉冲，节约了电力资源。
根据一些实施例，所述供电单元100包括第一供电电源P1和第二供电电源P2，
所述第一供电电源P1用于给所述第一变压器500提供电能，
所述第二供电电源P2用于给所述第二变压器600提供电能。
示例性的，图10为本申请实施例提供的还一种大电流电弧试验装置应用场景示意图，供电单元100可以包括第一供电电源P1和第二供电电源P2，第一供电电源P1用于给第一变压器500提供电能，第二供电电源P2用于给第二变压器600提供电能，第一变压器500二次侧输出较高电压，经全桥整流器和由R1、C1组成的低通滤波器滤波后，产生平整的直流电，再通过R2对C2、C3进行充电，第二变压器600二次侧输出较低电压，但可以输出几十kA的大电流，第二次变压器600的二次侧可以作为供电电电源以使待测设备400在非电流过零点的时刻上述电弧间隙保持击穿状态。
在电流互感器CT检测到第二变压器600二次侧电弧电流过零点的电信号的情况下，P3同步脉冲电源输出脉冲电流，并且基于电压互感器VT测量第二变压器600二次侧回路的电压极性输出脉冲信号，在电压互感器VT输出的是负极性回路电压信号的情况下，可控放电球隙G1击穿，电容C2放电以生成高压脉冲给待测设备400，以使待测设备400的电弧间隙在电弧电流过零点重燃，在电压互感器VT输出的是正极性回路电压信号的情况下，可控放电球隙G2击穿，电容C3放电以生成高压脉冲给待测设备400，以使待测设备400的电弧间隙在电弧电流过零点重燃。
需要说明的是，第一变压器500二次侧功率输出较高电压以使电容在电容放电时可以产生一个高压脉冲，本装置可以在第一变压器500二次侧回路设置高电阻，以控制第一变压器500二次侧回路电流，从而可以使第一变压器500二次侧输出功率较小，P1电源的功率就无需过大。示意性的，可以使第一变压器500二次侧输出电压为40kV，回路电流为25A，这样P1电源提供的功率在1MVA以上即可，因而，在试验室进行内部电弧故障试验的情况下，P1电源可以选取电网电源或是同步交流发电机都可以满足功率需求。
第二变压器600二次侧回路输出较低的电压，但需要输出几十kA的电流以满足待测设备400的电弧间隙击穿需求，示意性的，可以使第二变压器500二次侧输出电压为3kV，二次侧回路中电弧电流为50kA，这样第二变压器500二次输出功率150MVA左右，P2电源提供的功率大于150MVA即可，因而，在试验室进行内部电弧故障试验的情况下，P1电源可以选取电网电源或是同步交流发电机都可以满足功率需求。
综上，本申请实施例提供的大电流电弧装置，采用了输出低电压的变压器作为主电源为待测设备提供电弧电流，并配置输出高电压的变压器作为辅助电源以用来在电流过零点的时刻提供高压脉冲，上述高压脉冲用来在电弧间隙熄灭的时刻重燃电弧，从而上述大电流电弧装置可以对内部电弧故障试验所需的电源功率需求大幅度降低，无需配置冲击发电机，可以采用电网电源作为供电电源，因而降低设备造价和维护成本，大幅降低资金投入成本。
根据一些实施例，上述大电流电弧装置还包括：
电抗器X3，所述电抗器X3串联于所述第二变压器二次侧回路，
用于调节电弧电流。
示例性的，如图10所示，可以在第二变压器600二次侧回路设置电抗器X3，通过调节电抗器X3的大小，在第二变压器600空载电压不变的情况下，可以生成不同的电弧电流，以满足不同待测设备400的电弧间隙击穿需求，扩大的本申请实施例提供的装置的适用范围。
以上，以上实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，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申请各实施例技术方案的精神和范围。
尽管已描述了本说明书的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本说明书范围的所有变更和修改。
显然，本领域的技术人员可以对本说明书进行各种改动和变型而不脱离本说明书的精神和范围。这样，倘若本说明书的这些修改和变型属于本说明书权利要求及其等同技术的范围之内，则本说明书也意图包含这些改动和变型在内。
Claims (10)
1.一种大电流电弧试验装置，其特征在于，包括：
控制检测单元，用于检测在对待测设备进行内部电弧故障试验的过程中产生的电弧电流过零点电信号，并在检测到所述电弧电流过零点电信号生成放电信号；
脉冲高压供给单元，与所述控制检测单元相连接，用于在接收到所述放电信号的情况下，为所述待测设备提供高压脉冲；
供电单元，用于为所述待测设备提供电弧电流以及为所述脉冲高压供给单元提供电能。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，还包括：
第一变压器，连接于所述供电单元与所述脉冲高压供给单元之间，所述供电单元用于通过所述第一变压器为所述脉冲高压供给单元供给电能；
第二变压器，连接于所述供电单元与所述待测设备之间，所述供电单元用于通过所述第二变压器为待测设备提供电弧电流。
3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，
所述控制检测单元，包括：
脉冲电源单元；
所述控制单元用于根据电弧电流获取回路电压电信号和电弧电流过零点电信号并将所述回路电压电信号和电弧电流过零点电信号输送至所述脉冲电源单元；
其中，所述脉冲电源单元用于在所述回路电压电信号为负极性回路电压电信号的情况下，输出第一脉冲电信号，在所述回路电压电信号为正极性回路电压电信号的情况下，输出第二脉冲电信号；
变压单元，用于将所述脉冲电信号升压；
选择单元，用于根据升压后的脉冲电信号控制所述脉冲高压供给单元提供所述高压脉冲。
4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述脉冲高压供给单元包括：
整流单元，所述整流单元包括全桥整流电路和低通滤波电路，用于将所述第一变压器提供的交流电转化成为直流电；
所述第一充放电单元和所述第二充放电单元，所述第一充放电单元或所述第二充放电单元用于基于所述脉冲电信号给所述待测设备提供所述高压脉冲；
隔离单元，用于在所述充放电单元提供所述高压脉冲的情况下通过限制电流保护所述充放电单元。
5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，
所述选择单元用于：
在所述脉冲电信号为所述第一脉冲电信号的情况下控制所述第一充放电单元提供所述高压脉冲，
在所述脉冲电信号为所述第二脉冲电信号的情况下控制所述第二充放电单元提供所述高压脉冲。
6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，
所述第一充放电单元包括第一电容，
所述第二充放电单元包括第二电容，
所述第一电容和所述第二电容串联，
所述隔离单元串联于所述低通滤波电路与所述第一电容之间，
所述第一电容的正极板和所述隔离单元相连接，
所述第二电容的负极板和所述全桥整流电路直流输出端相连接，
所述第一电容的负极板和所述第二电容的正极板与所述待测设备的非接地端相连接。
7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，
所述控制单元包括电流互感器和电压互感器，
所述电流互感器串联于所述第二变压器二次侧回路中，用于将所述电弧电流过零点电信号输送至所述脉冲电源单元，
所述电压互感器并联于所述第二变压器二次侧回路中，用于将所述回路电压信号送至所述脉冲电源单元。
8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，
所述选择单元包括第一可控放电球隙和第二可控放电球隙，
所述可控放电球隙的触发极与所述变压单元相连接，
所述可控放电球隙的阴极与所述变压单元及所述待测设备的接地端相连接，
所述第一可控放电球隙的阳极与所述第一电容的正极板相连接，
所述第二可控放电球隙的阳极与所述第二电容的阴极板相连接，
所述第一可控放电球隙的触发极用于接受所述第一脉冲电信号，
所述第二可控放电球隙的触发极用于接受所述第二脉冲电信号。
9.根据权利要求2至8中任一项所述的装置，其特征在于，所述供电单元包括第一供电电源和第二供电电源，
所述第一供电电源用于给所述第一变压器提供电能，
所述第二供电电源用于给所述第二变压器提供电能。
10.根据权利要求2至8中任一项所述的装置，其特征在于，还包括：
电抗器，所述电抗器串联于所述第二变压器二次侧回路，
用于调节电弧电流。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202310860881.3A CN116908628A (zh) | 2023-07-13 | 2023-07-13 | 一种大电流电弧试验装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202310860881.3A CN116908628A (zh) | 2023-07-13 | 2023-07-13 | 一种大电流电弧试验装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN116908628A true CN116908628A (zh) | 2023-10-20 |
Family
ID=88366126
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202310860881.3A Pending CN116908628A (zh) | 2023-07-13 | 2023-07-13 | 一种大电流电弧试验装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN116908628A (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN119354272A (zh) * | 2024-11-05 | 2025-01-24 | 浙江埃科汽车技术服务有限公司 | 一种新能源热管理高压电器性能测试装置 |
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2023
- 2023-07-13 CN CN202310860881.3A patent/CN116908628A/zh active Pending
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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