專利名稱：一種桁架式雙脈沖雷電流發(fā)生器主回路拓?fù)潆娐返闹谱鞣椒?br> 技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種雙脈沖雷電流發(fā)生器主回路拓?fù)潆娐?，尤其是涉及一種桁架式雙脈沖雷電流發(fā)生器主回路拓?fù)潆娐贰?br> 背景技術(shù)：
自然界中的雷擊對設(shè)備的損壞主要由兩種情況構(gòu)成，直接效應(yīng)破壞和間接效應(yīng)破壞。不同的試驗(yàn)試品以及模擬不同情況下的雷電流效應(yīng)，需要的雷電流波形不同，例如電涌保護(hù)器的一級分類試驗(yàn)中需要模擬的雷電流波形為10/350 μ S，二級分類試驗(yàn)中需要模擬的雷電流波形為8/20μ S，產(chǎn)生這兩種雷電流的所需要的主電容器范圍很大，涉及幾十微法到幾千微法之間，為了得到這兩種雷電流波形，以往采用兩套雷電流發(fā)生器分別產(chǎn)生這兩種雷電流波形，設(shè)備投資大，占地面積廣，操作復(fù)雜。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明主要是解決現(xiàn)有技術(shù)所存在的技術(shù)問題；提供了一種能夠同時實(shí)現(xiàn)8/20 μ S和10/350 μ S兩種雷電流波形輸出，節(jié)約了設(shè)備的重復(fù)投資,減少了設(shè)備占地面積的一種桁架式雙脈沖雷電流發(fā)生器主回路拓?fù)潆娐?。本發(fā)明的上述技術(shù)問題主要是通過下述技術(shù)方案得以解決的
一種桁架式雙脈沖雷電流發(fā)生器主回路拓?fù)潆娐?，其特征在于，包括由若干桁架電容器組成的桁架式電容器拓?fù)浣M件、與桁架式電容器拓?fù)浣M件連接的陣列式接地開關(guān)、以及與桁架式電容器拓?fù)浣M件連接的直線電機(jī)驅(qū)動隔音放電間隙。在上述的一種桁架式雙脈沖雷電流發(fā)生器主回路拓?fù)潆娐?，所述的桁架電容器包括桁架以及設(shè)置在桁架上的電容器，所述桁架為上下兩層，每層垂直設(shè)有兩個電容器，且上層下端的電容器與下層上端的電容器的外殼通過空氣間隙絕緣；上層的兩個電容器的外殼連接在一起，下層的兩個電容器的外殼是連接在一起，所述電容器為雙套管高壓脈沖電容器。在上述的一種桁架式雙脈沖雷電流發(fā)生器主回路拓?fù)潆娐?，所述陣列式接地開關(guān)采用5組水平布置的接地放電電阻開關(guān)組件，所述接地放電電阻開關(guān)組件采用水電阻；所有桁架電容器的上層的上端電容器通過短接板串聯(lián)，所有的桁架電容器的下層的下端電容器通過短接板串聯(lián)，上層的上端電容器通過短接板串聯(lián)后一端接上接地放電電阻開關(guān)組件，另一端與下層的通過短接板串聯(lián)的下端電容器的一端串聯(lián)，下層的通過短接板串聯(lián)的下端電容器的另一端接上接地放電電阻開關(guān)組件。在上述的一種桁架式雙脈沖雷電流發(fā)生器主回路拓?fù)潆娐?，每個桁架電容器的上層的下端電容器與該桁架電容器下層的上端電容器通過短接板串聯(lián)，所有桁架電容器下層的上端電容器通過短接板串聯(lián)后，一端同時與所有桁架電容器的上層的上端電容器和所有桁架電容器的下層的下端電容器連接，另一端連接上接地放電電阻開關(guān)組件。在上述的一種桁架式雙脈沖雷電流發(fā)生器主回路拓?fù)潆娐?，所有桁架電容器上層兩個電容器的外殼通過短接板串聯(lián)后接上接地放電電阻開關(guān)組件；所有桁架電容器下層兩個電容器的外殼通過短接板串聯(lián)后接上接地放電電阻開關(guān)組件；所有桁架電容器上層兩個電容器的外殼還與所有桁架電容器下層兩個電容器的外殼通過短接板串聯(lián)。在上述的一種桁架式雙脈沖雷電流發(fā)生器主回路拓?fù)潆娐罚鲋本€電機(jī)驅(qū)動隔音放電間隙采用直線電機(jī)驅(qū)動放電球隙，其高壓端和低壓端分別通過調(diào)波元件與桁架電容器的上層的上端電容器以及下層的下端電容器連接。因此，本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn)能夠同時實(shí)現(xiàn)8/20 μ s和10/350 μ s兩種雷電流波形輸出，節(jié)約了設(shè)備的重復(fù)投資，減少了設(shè)備占地面積。


圖1是裝置的主回路結(jié)構(gòu)圖(圖中虛線部分均為短接板)。 圖2a是主電容器串聯(lián)工作的拓?fù)潆娐?。圖2b是主電容器并聯(lián)工作的拓?fù)潆娐贰D3是直線電機(jī)驅(qū)動隔音放電間隙。圖4a是8/20 μ s雷電流的實(shí)驗(yàn)波形示意圖。圖4b是10/350 μ s雷電流的實(shí)驗(yàn)波形示意圖。
具體實(shí)施例方式下面通過實(shí)施例，并結(jié)合附圖，對本發(fā)明的技術(shù)方案作進(jìn)一步具體的說明。實(shí)施例
桁架式雙脈沖雷電流發(fā)生器主回路拓?fù)潆娐?包括由若干桁架電容器組成的桁架式電容器拓?fù)浣M件1、與桁架式電容器拓?fù)浣M件I連接的陣列式接地開關(guān)2、以及與桁架式電容器拓?fù)浣M件I通過調(diào)波元件4連接的直線電機(jī)驅(qū)動隔音放電間隙3。在一套設(shè)備中分別產(chǎn)生8/20 μ s和10/350 μ s兩種脈沖電流波形，用于模擬不同條件下雷電流效應(yīng)。桁架式電容器拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)I的電容器選擇雙套管高壓脈沖電容器，每個桁架電容器的上層的下端電容器與該桁架電容器下層的上端電容器通過短接板串聯(lián)，所有桁架電容器下層的上端電容器通過短接板串聯(lián)后，一端同時與所有桁架電容器的上層的上端電容器和所有桁架電容器的下層的下端電容器連接，另一端連接上接地放電電阻開關(guān)組件；所有桁架電容器上層兩個電容器的外殼通過短接板串聯(lián)后接上接地放電電阻開關(guān)組件；所有桁架電容器下層兩個電容器的外殼通過短接板串聯(lián)后接上接地放電電阻開關(guān)組件；所有桁架電容器上層兩個電容器的外殼與所有桁架電容器下層兩個電容器的外殼通過空氣間隙絕緣。電容器架側(cè)面采用斜拉式結(jié)構(gòu)，增加結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，電容器布置采用上下兩層桁架式布置形式，便于電容器組不同連接形式下的變換，實(shí)現(xiàn)電容器在幾十微法至數(shù)千百微法之間轉(zhuǎn)變，滿足了不同雷電流調(diào)波需求。當(dāng)所用電容器串聯(lián)是，電容量為C微法，電壓為U kV,可產(chǎn)生數(shù)十到數(shù)百千安的8/20μ S脈沖電流波形。當(dāng)所有電容器并聯(lián)操作時，電容量為16C微法，電壓為U/4 kV，可產(chǎn)生數(shù)十到數(shù)百千安的10/350μ s脈沖電流波形，主電容器拓?fù)潆娐纷儞Q形式可以通過手動方式來轉(zhuǎn)變，也可通過由PLC控制的電動開關(guān)來轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換方便快捷。調(diào)波元件4采用直插式板式調(diào)波電阻和調(diào)波電感，可以方便的實(shí)現(xiàn)兩種脈沖電流波形回路之間的變換。可實(shí)現(xiàn)調(diào)波電阻和調(diào)波電感方便快速的投切到雷電流調(diào)波元件中。
陣列式接地開關(guān)2采用5組水平布置的接地電阻，實(shí)現(xiàn)不同電壓極電容器組的安全接地，接地放電電阻開關(guān)組件采用水電阻；所有桁架電容器的上層的上端電容器通過短接板串聯(lián)，所有的桁架電容器的下層的下端電容器通過短接板串聯(lián)，上層的上端電容器通過短接板串聯(lián)后一端接上接地放電電阻開關(guān)組件，另一端與下層的通過短接板串聯(lián)的下端電容器的一端串聯(lián)，下層的通過短接板串聯(lián)的下端電容器的另一端接上接地放電電阻開關(guān)組件當(dāng)電容器組串聯(lián)工作時，每層電容器組套管上的電壓等級不一樣，采用陣列式接地開關(guān)2，可以有效的確保試驗(yàn)過程中安全性。同時接地放電電阻采用水電阻，具有比熱容高，同等溫升條件下吸收熱量大，水電阻外殼采用透明的有機(jī)玻璃罩，電阻有效狀態(tài)直觀可見，結(jié)構(gòu)長度為60-100cm,最高可耐受250kV的直流高壓。直線電機(jī)驅(qū)動隔音放電間隙3采用直線電機(jī)驅(qū)動放電球隙，動作穩(wěn)定可靠，最小步進(jìn)距離可達(dá)O. 5mm，可移動距離范圍為0-80mm，可以滿足在放電球隙在0_200kV電壓等級下的精確調(diào)節(jié)，點(diǎn)火回路采用光電隔離的高壓脈沖形式對主回路進(jìn)行點(diǎn)火放電，實(shí)現(xiàn)雷電流波形的產(chǎn)生。點(diǎn)火開關(guān)采用光電隔離的高壓脈沖觸發(fā)的隔離球隙來實(shí)現(xiàn)，能夠?qū)?00kV以內(nèi)的電壓等級進(jìn)行快速準(zhǔn)確的點(diǎn)火放電。同時采用有機(jī)玻璃隔音罩，可以有效的降低試驗(yàn)過程中的噪聲。放電球隙采用鍍鎢銅球，直徑為120-200mm，具有耐溫高，可用于上萬次脈沖放電試驗(yàn)。本文中所描述的具體實(shí)施例僅僅是對本發(fā)明精神作舉例說明。本發(fā)明所屬技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對所描述的具體實(shí)施例做各種各樣的修改或補(bǔ)充或采用類似的方式替代，但并不會偏離本發(fā)明的精神或者超越所附權(quán)利要求書所定義的范圍。盡管本文較多地使用了桁架式電容器拓?fù)浣M件1、陣列式接地開關(guān)2、直線電機(jī)驅(qū)動隔音放電間隙3、調(diào)波元件4等術(shù)語，但并不排除使用其它術(shù)語的可能性。使用這些術(shù)語僅僅是為了更方便地描述和解釋本發(fā)明的本質(zhì)；把它們解釋成任何一種附加的限制都是與本發(fā)明精神相違背的。
權(quán)利要求
1.一種桁架式雙脈沖雷電流發(fā)生器主回路拓?fù)潆娐?，其特征在于，包括由若干桁架電容器組成的桁架式電容器拓?fù)浣M件(I )、與桁架式電容器拓?fù)浣M件(I)連接的陣列式接地開關(guān)(2)、以及與桁架式電容器拓?fù)浣M件(I)通過調(diào)波元件(4)連接的直線電機(jī)驅(qū)動隔音放電間隙(3)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種桁架式雙脈沖雷電流發(fā)生器主回路拓?fù)潆娐罚涮卣髟谟?，所述的桁架電容器包括桁架以及設(shè)置在桁架上的電容器，所述桁架為上下兩層，每層垂直設(shè)有兩個電容器，且上層下端的電容器與下層上端的電容器的外殼通過空氣間隙絕緣； 上層的兩個電容器的外殼連接在一起，下層的兩個電容器的外殼是連接在一起，所述電容器為雙套管高壓脈沖電容器。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種桁架式雙脈沖雷電流發(fā)生器主回路拓?fù)潆娐?，其特征在于，所述陣列式接地開關(guān)(2)采用5組水平布置的接地放電電阻開關(guān)組件，所述接地放電電阻開關(guān)組件采用水電阻；所有桁架電容器的上層的上端電容器通過短接板串聯(lián)，所有的桁架電容器的下層的下端電容器通過短接板串聯(lián)，上層的上端電容器通過短接板串聯(lián)后一端接上接地放電電阻開關(guān)組件，另一端與下層的通過短接板串聯(lián)的下端電容器的一端串聯(lián)， 下層的通過短接板串聯(lián)的下端電容器的另一端接上接地放電電阻開關(guān)組件。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種桁架式雙脈沖雷電流發(fā)生器主回路拓?fù)潆娐?，其特征在于，每個桁架電容器的上層的下端電容器與該桁架電容器下層的上端電容器通過短接板串聯(lián)，所有桁架電容器下層的上端電容器通過短接板串聯(lián)后，一端同時與所有桁架電容器的上層的上端電容器和所有桁架電容器的下層的下端電容器連接，另一端連接上接地放電電阻開關(guān)組件。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種桁架式雙脈沖雷電流發(fā)生器主回路拓?fù)潆娐罚涮卣髟谟?，所有桁架電容器上層兩個電容器的外殼通過短接板串聯(lián)后接上接地放電電阻開關(guān)組件；所有桁架電容器下層兩個電容器的外殼通過短接板串聯(lián)后接上接地放電電阻開關(guān)組件；所有桁架電容器上層兩個電容器的外殼還與所有桁架電容器下層兩個電容器的外殼通過短接板串聯(lián)。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種桁架式雙脈沖雷電流發(fā)生器主回路拓?fù)潆娐?，其特征在于，所述直線電機(jī)驅(qū)動隔音放電間隙(3)采用直線電機(jī)驅(qū)動放電球隙，其高壓端和低壓端通過調(diào)波元件(4)與桁架電容器的上層的上端電容器以及下層的下端電容器連接。
全文摘要
本發(fā)明涉及了一種桁架式雙脈沖雷電流發(fā)生器主回路拓?fù)潆娐?，它主要包括桁架式電容器拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)布置，陣列式接地開關(guān)、直線電機(jī)驅(qū)動隔音放電間隙等組成，本拓?fù)潆娐凡捎锰厥獾碾娙萜魍負(fù)潆娐沸问?，能夠運(yùn)用同一組電容器分別產(chǎn)生8/20μs和10/350μs兩種脈沖電流波形，用于模擬不同條件下雷電流效應(yīng)。在一套設(shè)備中實(shí)現(xiàn)兩種雷電流波形輸出，節(jié)約了設(shè)備的重復(fù)投資，減少了設(shè)備占地面積。為雷電流效應(yīng)模擬及試驗(yàn)提供了新的手段。
文檔編號G01R1/28GK102998495SQ20121058718
公開日2013年3月27日 申請日期2012年12月28日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月28日
發(fā)明者蔡力, 薛健, 周蜜, 王建國, 李顯強(qiáng), 樊亞東, 代盛熙 申請人:武漢大學(xué)