本發(fā)明涉及一種用于高壓測(cè)試設(shè)備的電路布置。

背景技術(shù)：

為了操作高壓測(cè)試設(shè)備，經(jīng)常需要具有與電網(wǎng)頻率不同的頻率的交流電壓。例如，這在具有(用于設(shè)置與相應(yīng)的待試件的電容有關(guān)的共振頻率的)高壓扼流圈的所謂的共振測(cè)試設(shè)備的情況下成立，還在具有用于對(duì)電感式電壓互感器進(jìn)行電壓互感器測(cè)試(以便通過(guò)測(cè)試頻率升高避免使待試件飽和)的測(cè)試變壓器的測(cè)試設(shè)備的情況下成立，。

在共振測(cè)試設(shè)備的情況下，通常使用電子轉(zhuǎn)換器，以便產(chǎn)生可調(diào)節(jié)的激勵(lì)頻率和足夠的功率。這種轉(zhuǎn)換器通常借助脈沖寬度調(diào)制產(chǎn)生頻率和脈沖寬度可調(diào)節(jié)的方波信號(hào)。將方波信號(hào)頻率設(shè)置為相應(yīng)的測(cè)試結(jié)構(gòu)的共振頻率。通過(guò)改變方波信號(hào)寬度，對(duì)共振回路中的高壓進(jìn)行調(diào)節(jié)。方波電壓向共振回路提供能量。在共振回路性能足夠的情況下，盡管具有方波激勵(lì)，共振電壓也近似于正弦形。通常使用方波曲線形狀，因?yàn)槠淇梢院?jiǎn)單并且以小的損耗以電子方式產(chǎn)生。

為了降低半導(dǎo)體開關(guān)中的熱損耗，方波脈沖的切換邊沿相對(duì)陡峭(例如，切換時(shí)間一般為200ns)。方波信號(hào)的頻譜因此對(duì)應(yīng)地包含高頻分量。特別是，在此可能出現(xiàn)對(duì)于高度敏感的局部放電測(cè)量提供的頻率范圍內(nèi)、例如標(biāo)準(zhǔn)IEC 60270(IEC＝International Electrotechnical Commission(國(guó)際電工委員會(huì)))對(duì)于局部放電測(cè)試提供的30kHz至1MHz的頻率范圍內(nèi)的分量。因此，方波信號(hào)的頻譜的高頻分量可能干擾局部放電測(cè)量。

為了避免對(duì)局部放電測(cè)量的這種干擾，已知不同的方法。一種這樣的方法是，在局部放電測(cè)量中掩蔽(所謂的“門控(Gating)”)其中出現(xiàn)干擾的特定相位范圍。然而，由此局部放電測(cè)量在掩蔽的相位范圍內(nèi)變盲，也就是說(shuō)，不采集待試件在該相位范圍內(nèi)的局部放電錯(cuò)誤。在另一種方法中，在電子轉(zhuǎn)換器后面使用濾波器，經(jīng)驗(yàn)表明，這由于局部放電測(cè)量的高靈敏度和轉(zhuǎn)換器脈沖的譜強(qiáng)度而非常復(fù)雜。另一種方法是，使用正弦形的激勵(lì)交流電壓。其可以借助電子正弦源或者借助旋轉(zhuǎn)變換器產(chǎn)生。然而，電子正弦源具有非常低的效率，因此產(chǎn)生高能量損耗。旋轉(zhuǎn)變流器大、重、昂貴、同時(shí)難以實(shí)現(xiàn)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是，提供一種改進(jìn)的用于高壓測(cè)試設(shè)備的電路布置。

根據(jù)本發(fā)明，上述技術(shù)問(wèn)題在電路布置方面通過(guò)權(quán)利要求1的特征來(lái)解決。

本發(fā)明的有利構(gòu)造是從屬權(quán)利要求的內(nèi)容。

根據(jù)本發(fā)明的用于高壓測(cè)試設(shè)備的電路布置包括用于產(chǎn)生具有可調(diào)節(jié)的基頻和頻譜的激勵(lì)交流電壓的電子變流器單元，該頻譜的幅度在預(yù)先給定的頻率范圍內(nèi)低于可預(yù)先給定的幅度閾值。

激勵(lì)交流電壓這里應(yīng)當(dāng)理解為由變流器單元產(chǎn)生的交流電壓。激勵(lì)交流電壓與對(duì)為了進(jìn)行高壓測(cè)試而連接到所述電路布置中的待試件施加的測(cè)試交流電壓不同。在作為共振測(cè)試設(shè)備構(gòu)造的高壓測(cè)試設(shè)備中，當(dāng)激勵(lì)交流電壓的基頻與包含待試件的電路布置的共振頻率一致時(shí)，測(cè)試交流電壓例如即使在方波形狀的激勵(lì)交流電壓下也可以近似于是正弦形的。

根據(jù)本發(fā)明的電路布置使得能夠特別有利地借助電子變流器單元產(chǎn)生激勵(lì)交流電壓，其基頻可調(diào)節(jié)并且頻譜不包含干擾局部放電測(cè)量的幅度。因此，對(duì)于局部放電測(cè)量不需要掩蔽產(chǎn)生干擾的相位范圍或者針對(duì)變流器信號(hào)使用濾波器。此外，這有利地借助電子變流器單元、而不是借助大并且昂貴的旋轉(zhuǎn)變換器來(lái)實(shí)現(xiàn)。本發(fā)明因此使得能夠以相對(duì)簡(jiǎn)單并且成本低廉的方式實(shí)現(xiàn)具有頻率可調(diào)節(jié)的交流電壓的高壓測(cè)試設(shè)備，而不影響局部放電測(cè)量。

本發(fā)明的一種構(gòu)造對(duì)應(yīng)地設(shè)置為，預(yù)先給定的頻率范圍包含至少一個(gè)針對(duì)局部放電測(cè)量設(shè)置的頻率范圍。

本發(fā)明的另一種構(gòu)造設(shè)置為，預(yù)先給定的頻率范圍包含30kHz至1MHz的頻率。

30kHz至1MHz的頻率范圍內(nèi)的頻譜的消失是特別有利的，因?yàn)樵谏厦嬉呀?jīng)提到的標(biāo)準(zhǔn)IEC 60270針對(duì)局部放電測(cè)量設(shè)置了該頻率范圍。

本發(fā)明的另一種構(gòu)造設(shè)置為，頻譜僅在基頻和基頻的有限數(shù)量的倍數(shù)下具有明顯的幅度。

這種構(gòu)造利用如下事實(shí)：除了在基頻下外僅在幾倍(例如在三倍、五倍和七倍)的基頻下具有明顯的幅度的頻譜已經(jīng)可以提供近似方波形狀或者梯形的信號(hào)波形。具有這樣的信號(hào)波形的激勵(lì)交流電壓相對(duì)于純正弦形的激勵(lì)交流電壓具有如下優(yōu)點(diǎn)：其能夠借助模擬功率電子設(shè)備基本上沒有損耗地產(chǎn)生。近似梯形的信號(hào)波形具有能夠避免所謂的吉布斯現(xiàn)象(Gibbssche )(信號(hào)的相加的傅立葉分量在信號(hào)跳變處的超調(diào)量為大約9％的相對(duì)偏差)的影響的附加優(yōu)點(diǎn)。此外，這種構(gòu)造利用如下事實(shí)：在高壓測(cè)試中使用的基頻、特別是用于共振系統(tǒng)的直至大約300Hz的范圍內(nèi)的一般的共振頻率通常明顯小于針對(duì)局部放電測(cè)量設(shè)置的頻率，從而特別優(yōu)選的基頻的小倍數(shù)通常處于針對(duì)局部放電測(cè)量設(shè)置的頻率范圍以下。

本發(fā)明的另一種構(gòu)造設(shè)置有至少一個(gè)高壓扼流圈。

由此所述電路布置適合作為共振系統(tǒng)，用于作為共振測(cè)試設(shè)備構(gòu)造的高壓測(cè)試設(shè)備。在這樣的共振系統(tǒng)中，容性的待試件與至少一個(gè)高壓扼流圈串聯(lián)連接，從而待試件和至少一個(gè)高壓扼流圈形成共振回路。這具有如下優(yōu)點(diǎn)：當(dāng)將基頻設(shè)置為共振回路的共振頻率時(shí)，能夠利用明顯小(一般小20至100倍)的激勵(lì)交流電壓產(chǎn)生高壓測(cè)試所需的測(cè)試交流電壓。另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是，在將基頻設(shè)置為共振回路的共振頻率時(shí)，測(cè)試交流電壓通常(也就是說(shuō)，在共振回路的一般品質(zhì)因數(shù)下)受共振原理限制，并且與激勵(lì)交流電壓的形狀無(wú)關(guān)地近似于是正弦形的。

對(duì)應(yīng)地，本發(fā)明的前述構(gòu)造的進(jìn)一步設(shè)計(jì)設(shè)置為，能夠?qū)⒒l設(shè)置為包含待試件的電路布置的共振頻率。

本發(fā)明的其它構(gòu)造設(shè)置包括：被構(gòu)造為四象限放大器或者兩象限放大器的電子變流器單元。

這樣構(gòu)造的變流器單元特別有利地適合用于產(chǎn)生具有上面已經(jīng)提及的有利的頻譜的激勵(lì)交流電壓，該頻譜僅在基頻和基頻的有限數(shù)量的倍數(shù)下具有明顯的量值。在共振測(cè)試系統(tǒng)的情況下，在此還可以使用沒有通常常見的隔離變壓器的四或者兩象限放大器，因?yàn)楣舱駵y(cè)試系統(tǒng)中的電壓供應(yīng)可以以接地的方式進(jìn)行。

本發(fā)明的作為前述兩種構(gòu)造的另一種替換構(gòu)造設(shè)置有構(gòu)造為轉(zhuǎn)換器的電子變流器單元。

相對(duì)于前述作為四或者兩象限放大器的變流器單元的構(gòu)造，作為轉(zhuǎn)換器的構(gòu)造具有成本更低廉的優(yōu)點(diǎn)。

在此，轉(zhuǎn)換器有利地具有電子開關(guān)元件，用于產(chǎn)生激勵(lì)交流電壓，其切換邊沿在預(yù)先給定的頻率范圍內(nèi)不對(duì)頻譜提供量值。

相對(duì)于通常使用的轉(zhuǎn)換器，開關(guān)元件的切換邊沿的陡度在此降低，使得頻譜由此在預(yù)先給定的頻率范圍內(nèi)不得到量值。雖然，由于切換邊沿的陡度降低，開關(guān)元件的熱損耗增加。然而，這種增加由于一般在高壓測(cè)試中使用的在直至大約300Hz的范圍內(nèi)的相對(duì)低的基頻而是適度的，因此能夠容忍。

本發(fā)明的另一種構(gòu)造設(shè)置為，電子變流器單元針對(duì)10kVA和100kVA之間的范圍內(nèi)的電功率設(shè)計(jì)。

變流器單元的這樣的設(shè)計(jì)是特別有利的，因?yàn)?0kVA和100kVA之間的范圍內(nèi)的功率一般用于高壓測(cè)試設(shè)備。

根據(jù)本發(fā)明的高壓測(cè)試設(shè)備包括具有上述優(yōu)點(diǎn)的根據(jù)本發(fā)明的電路布置。

附圖說(shuō)明

上面描述的本發(fā)明的特性、特征和優(yōu)點(diǎn)以及實(shí)現(xiàn)其的方式和方法，結(jié)合下面對(duì)結(jié)合附圖詳細(xì)說(shuō)明的實(shí)施例的描述將更清楚、更容易理解。

具體實(shí)施方式

在此，唯一的附圖示意性地示出了用于高壓測(cè)試設(shè)備的電路布置1。該電路布置1具有電子變流器單元2和高壓扼流圈3。此外，示出了待試件4，其與高壓扼流圈3串聯(lián)電連接。在此，示出了待試件4為電容器，因?yàn)槠湓诟邏簻y(cè)試中通常像電容器一樣行為。

電子變流器單元2被構(gòu)造用于產(chǎn)生具有可調(diào)節(jié)的基頻和頻譜的激勵(lì)交流電壓，頻譜的幅度在預(yù)先給定的頻率范圍內(nèi)低于可預(yù)先給定的幅度閾值。在此，預(yù)先給定該頻率范圍，使得其包含針對(duì)局部放電測(cè)量設(shè)置的例如30kHz至1MHz的頻率范圍。

根據(jù)第一實(shí)施例，電子變流器單元2被構(gòu)造為四象限放大器，其產(chǎn)生具有頻譜的激勵(lì)交流電壓，該頻譜僅在基頻和基頻的有限數(shù)量的倍數(shù)下、例如在基頻的三倍、五倍和七倍下具有明顯的量值。

根據(jù)第二實(shí)施例，電子變流器單元2被構(gòu)造為兩象限放大器，其產(chǎn)生具有頻譜的激勵(lì)交流電壓，該頻譜同樣僅在基頻和基頻的有限數(shù)量的倍數(shù)下、例如在基頻的三倍、五倍和七倍下具有明顯的量值。

根據(jù)第三實(shí)施例，電子變流器單元2被構(gòu)造為轉(zhuǎn)換器。轉(zhuǎn)換器具有用于產(chǎn)生激勵(lì)交流電壓的開關(guān)元件，其布線和/或柵極驅(qū)動(dòng)器被構(gòu)造為，其切換邊沿在預(yù)先給定的頻率范圍內(nèi)不對(duì)頻譜提供量值。

高壓扼流圈3可以具有鐵心并且例如以油隔離的方式實(shí)現(xiàn)。替換地，高壓扼流圈3可以被構(gòu)造為空心線圈并且例如以氣體隔離。

高壓扼流圈3和待試件4以及這里未示出的可能的其它電氣部件、例如用于局部放電測(cè)量的耦合電容器或者用于電壓測(cè)量的測(cè)量分壓器，形成具有一般處于20Hz和300Hz之間的共振頻率的共振回路。

在進(jìn)行高壓測(cè)試時(shí)，將激勵(lì)交流電壓的基頻設(shè)置為共振回路的共振頻率。

雖然通過(guò)優(yōu)選實(shí)施例進(jìn)一步詳細(xì)示出并描述了本發(fā)明，但是本發(fā)明不局限于所公開的示例，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以得出其它變形，而不脫離本發(fā)明的保護(hù)范圍。