[發明專利]用于電容式復合絕緣母線系統雷電沖擊試驗回路及方法

有效

• 申請號: 201611201133.0
• 申請日: 2016-12-22
• 公開（公告）號: CN106646163B
• 公開（公告）日: 2019-07-02
• 發明（設計）人: 李博;李強;劉宸;黨原
• 申請（專利權）人: 中國西電電氣股份有限公司;西安高壓電器研究院有限責任公司
• 主分類號: G01R31/12
• 分類號: G01R31/12
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 張弘

1.一種用于電容式復合絕緣母線系統雷電沖擊試驗回路，其特征在于，包括沖擊電壓源(1)、沖擊電壓測量裝置(2)、低通濾波裝置(3)和被試電容式復合絕緣母線系統(4)；沖擊電壓源(1)一端連接低通濾波裝置(3)，低通濾波裝置(3)另一端連接沖擊電壓測量裝置(2)的高壓端和被試電容式復合絕緣母線系統(4)的高壓端，沖擊電壓源(1)的另一端與沖擊電壓測量裝置(2)的低壓端、被試電容式復合絕緣母線系統(4)的低壓端連接并接地；低通濾波裝置(3)由濾波裝置電容C_p和濾波裝置電阻R_p并聯組成；

所述的濾波裝置電容C_p和波頭電阻R_f之間的關系為：

其中，C_x為被試電容式復合絕緣母線系統(4)中試品TO的等效電容，L為發生器和回路中的總電感，R_f-波頭電阻，R-阻尼電容，C₁-高壓臂電容，C_p-濾波裝置電容；

所述的沖擊電壓源(1)包括沖擊電壓發生器IG的主電容C、波頭電阻R_f、波尾電阻R_t和沖擊點火球隙S，主電容C一端接地，另一端串聯沖擊點火球隙S，沖擊點火球隙S的另一端連接波頭電阻R_f、波尾電阻R_t的高壓端；波尾電阻R_t的另一端接地，波頭電阻R_f的另一端連接低通濾波裝置(3)；

所述的沖擊電壓測量裝置(2)包括弱阻尼電容分壓器和數字沖擊電壓測量系統DIVMS，弱阻尼電容分壓器由阻尼電容R、高壓臂電容C₁、低壓臂電容C₂依次串聯形成，阻尼電容R連接被試電容式復合絕緣母線系統(4)的高壓端與低通濾波裝置(3)的一端；低壓臂電容C₂另一端接地，數字沖擊電壓測量系統DIVMS一端連接在高壓臂電容C₁和低壓臂電容C₂之間，另一端接地。

2.一種用于電容式復合絕緣母線系統雷電沖擊試驗回路的參數確定方法，其特征在于，所述的試驗回路包括沖擊電壓源(1)、沖擊電壓測量裝置(2)、低通濾波裝置(3)和被試電容式復合絕緣母線系統(4)；沖擊電壓源(1)一端連接低通濾波裝置(3)，低通濾波裝置(3)另一端連接沖擊電壓測量裝置(2)的高壓端和被試電容式復合絕緣母線系統(4)的高壓端，沖擊電壓源(1)的另一端與沖擊電壓測量裝置(2)的低壓端、被試電容式復合絕緣母線系統(4)的低壓端連接并接地；低通濾波裝置(3)由濾波裝置電容C_p和濾波裝置電阻R_p并聯組成；所述的參數確定方法包括以下步驟：

采用根據實際情況建立起來的物理模型進行分析，通過數學計算，得到了沖擊電壓源的主電容C充電電壓U，試品TO兩端的電壓U₁在雷電沖擊電壓從零上升到峰值期間與時間t的近似關系，得出了峰值的表達式，并根據標準中相對過沖幅值β’≤10％的要求，最終得到了波頭電阻R_f與濾波電容C_p之間的關系式；根據被試電容式復合絕緣母線系統中試品TO的等效電容C_x先確定一個大于C_x的濾波電容C_p值，然后再根據得到的關系式確定波頭電阻R_f，波尾電阻R_t和濾波電阻R_p取值為定值，進而確定雷電沖擊試驗回路的各個參數；按照雷電沖擊試驗回路連接電路，調整沖擊電壓測量裝置中數字沖擊電壓測量系統DIVMS的設置，完成調波過程；

濾波裝置電容C_p和波頭電阻R_f之間的關系式通過以下步驟得到：

1)根據電路關系，列出經拉氏變換后試品TO兩端電壓U₁(S)與起始電壓的關系：

式中，Z₁為試品TO和分壓器并聯的阻抗，為Z₂為低通濾波裝置的阻抗，為

根據標準中試驗電壓函數的規定，簡化計算，使RC₁s+1≈1，R_pC_ps+1≈1，可求出：

令

對(3)進行反變換，可得：

當時，u₁達到峰值，所以：

k為整數，

將帶入(4)，可得u₁(t)的最大值U_1m：

由(4)可以得到，沒有振蕩時的最大值：

所以相對過沖幅值為：

當滿足標準要求時，β’≤10％，將(7)代入，得

所以：

因此，濾波裝置電容C_p和波頭電阻R_f之間的關系式為：

其中，C_x為被試電容式復合絕緣母線系統中試品TO的等效電容，L為發生器和回路中的總電感，R_f-波頭電阻，R-阻尼電容，C₁-高壓臂電容，C_p-濾波裝置電容。

3.根據權利要求2述的用于電容式復合絕緣母線系統雷電沖擊試驗回路的參數確定方法，其特征在于，所述的標準為GB/T 16927.1-2011和GB/T 22838-2008。