[發明專利]一種IGBT觸發的變壓器感應操作沖擊電壓產生裝置

在審

• 申請號: 201410383501.2
• 申請日: 2014-08-06
• 公開（公告）號: CN104167927A
• 公開（公告）日: 2014-11-26
• 發明（設計）人: 黃軍凱;劉崇濱;曾華榮;趙立進;呂黔蘇;劉華麟;楊佳鵬;任明;董明;張崇興
• 申請（專利權）人: 貴州電力試驗研究院;西安交通大學
• 主分類號: H02M5/293
• 分類號: H02M5/293
• 代理公司: 北京中濟緯天專利代理有限公司 11429
• 代理人: 周義剛

技術領域

本發明涉及沖擊電壓發生器技術領域，涉及利用IGBT觸發感應操作沖擊電壓這一研究課題。

背景技術

電力設備在正常運行中，不但需要耐受正常工況下的工頻過電壓，還需要經常耐受雷電過電壓和操作過電壓，因此現場檢測電力設備的沖擊電壓耐受水平也是十分必要的。國家標準GB1094.3-2003中就規定了最高電壓大于170kV的電力變壓器，操作沖擊試驗為例行試驗。操作沖擊電壓試驗也是現場試驗中的重要組成部分，國家標準GB/T?16927.3-2010中明確規定了設備現場交接程序中沖擊電壓的波形，不但對傳統的雷電沖擊和操作沖擊電壓進行了規定，還對振蕩沖擊電壓進行了定義。規程標準DL/T?618指出操作沖擊電壓試驗對檢測GIS中絕緣缺陷比較敏感，在進行交流耐壓試驗的同時可以增加沖擊電壓試驗。規程標準DL/T?555中指出操作沖擊電壓試驗對檢查GIS中存在的污染和異常電場結構特別有效，適用于較高額定電壓的GIS現場耐壓試驗。此外對于GIS設備，還需要進行局部放電的測量，在各種沖擊電壓下進行局部放電測量，也成為了現今常用的重要檢測手段之一。綜上所述，研究易于現場使用的操作沖擊電壓產生技術及其相應的裝置設備，具有十分重要的意義。

操作沖擊電壓是指峰值時間大于20μs、半峰值時間不大于4000μs的沖擊電壓，其分為非振蕩型沖擊和振蕩型沖擊電壓。非振蕩型操作沖擊指電壓迅速上升到峰值，然后無振蕩地緩慢降低到零的沖擊。而振蕩型操作沖擊電壓，則為電壓迅速上升到峰值，然后伴隨著頻率范圍在1kHz和15kHz之間的阻尼振蕩降低至零，其中有或無電壓極性的反轉。峰值時間T_p是指實際原點到達電壓峰值時刻之間的時間間隔；半峰值時間T₂，對于非振蕩型操作沖擊電壓，定義為實際原點和電壓下降到半峰值時刻之間的時間間隔；對于振蕩型操作沖擊電壓，定義為實際原點和振蕩型操作沖擊電壓的包絡線降低到半峰值時刻之間的時間間隔。

通常，實驗室中的沖擊電壓發生器采用Marx電路，即多組電容器并聯充電串聯放電的方式產生沖擊，其中使用擊穿球間隙作為觸發放電的方式。這樣的沖擊電壓發生器占地面積普遍較大，搬運困難，球間隙擊穿電壓難于控制，產生的波形分散性較大，并且球隙擊穿放電會使同時測量局部放電有困難，難以適應現場試驗的要求。

目前，大多數研究給出的電路都較簡單，沒有關于振蕩操作沖擊電壓的詳細研究，并且仍使用球隙觸發放電。既沒有完整的電路元件參數和操作沖擊電壓的波形參數的關系研究，也沒有用電力電子開關取代球隙方面的研究。因此，有必要研究新型操作沖擊電壓發生器。

發明內容

本發明的目的是在實驗室或現場產生操作沖擊電壓，采用數值計算的方法，利用程序計算出發生器的電路元件參數。采用IGBT作為觸發沖擊產生的開關，利用電路對變壓器原邊放電，在副邊感應出操作沖擊電壓。

本發明是通過以下技術方案來解決：

一種IGBT觸發的變壓器感應操作沖擊電壓產生裝置，包括：交流電源(1)、調壓器(2)、限流電阻(3)、整流模塊(4)、IGBT模塊(5)、主電容(9)和變壓器(14)，其特征在于：

交流電源(1)連接調壓器(2)，對調壓器進行220V供電；

調壓器的輸出電壓為0～1000V，所述調壓器通過限流電阻(3)和整流模塊(4)連接，所述整流模塊(4)進一步連接IGBT模塊(5)，所述IGBT模塊(5)進一步連接調波R-L-C模塊和主電容(9)，所述調波R-L-C模塊進一步和變壓器原邊相連；

其中：所述調波R-L-C模塊包括波頭電阻(11)、波尾電阻(10)、調波電感(12)和調波電容(13)；

所述IGBT模塊(5)至少包括第一IGBT管子(6)和第二IGBT管子(7)；

所述裝置通過第一IGBT管子(6)對主電容(9)進行充電，充電后的主電容(9)通過第二IGBT管子(7)和所述調波R-L-C模塊對所述變壓器(14)的原邊進行放電，所述變壓器的副邊則用于感應出操作沖擊電壓。

優選的，所述IGBT模塊(5)由驅動電路(8)控制；

所述操作沖擊電壓由沖擊高壓分壓器(15)測量；

所述沖擊高壓分壓器(15)由高壓臂(17)和低壓臂(16)組成，所述沖擊高壓分壓器通過同軸電纜(18)連接示波器(19)，由示波器(19)示出操作沖擊電壓的波形。