用于高壓電氣設備絕緣試驗的沖擊耐壓試驗系統的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種用于高壓電氣設備絕緣試驗的沖擊耐壓試驗系統，包括：MCU控制器；帶兩個初級和一個次級的升壓變壓器；接入電網工頻交流信號的諧波濾波器；串聯于諧波濾波器與升壓變壓器一初級之間，同時與MCU相連、受其控制的繼電器；與MCU相連、受其控制的脈沖發生器；串聯于脈沖發生器與升壓變壓器另一初級之間的功率放大器；串聯于升壓變壓器次級與被試設備之間的限流電阻；與被試設備并聯的阻容分壓器；串聯于阻容分壓器與MCU之間、與其交互，負責電壓、電流和相位信息采集的采集裝置。與現有技術相比，本實用新型直接利用電網接入信號，無需內部產生工頻交流信號，能有效減小系統體積和控制復雜程度，提高系統可靠性。
【專利說明】用于高壓電氣設備絕緣試驗的沖擊耐壓試驗系統
【技術領域】
[0001 ] 本實用新型涉及一種基于電網工頻交流信號產生沖擊疊加耐壓試驗信號、并用于高壓電氣設備絕緣測試的沖擊耐壓試驗系統。
【背景技術】
[0002]傳統的沖擊耐壓試驗系統采用放電間隙放大輸出給高壓設備，不具備工頻電壓輸出功能，因此無法工作在需要工頻電壓與沖擊脈沖交替或共同作用下進行測試的環境；同時，由于脈沖波形的限制，脈沖上升沿控制靈活性差，無法滿足需要靈活多次調整脈沖上升沿以研究高壓設備絕緣狀態時的需求，導致系統應用受到限制。如果系統內部設置工頻交流信號發生器及其功率放大器，又會使得系統體積增大，系統控制的復雜程度升高，導致系統可靠性降低。
實用新型內容
[0003]本實用新型的目的就是針對現有技術的不足，提供一種用于高壓電氣設備絕緣測試的沖擊耐壓試驗系統，直接利用電網接入信號，無需系統內部產生工頻交流信號，僅需通過全數字控制模式產生沖擊信號，并結合多繞組升壓變壓器實現工頻交流信號和沖擊信號的升壓輸出，從而有效減小系統體積和控制復雜程度，提高系統可靠性。
[0004]為實現上述目的，本實用新型的技術方案是:
[0005]本實用新型提出的一種用于高壓電氣設備絕緣試驗的沖擊耐壓試驗系統，具體包括:MCU控制器；帶兩個初級繞組和一個次級繞組的升壓變壓器；接入電網工頻交流信號的諧波濾波器；串聯于諧波濾波器與升壓變壓器一初級繞組之間，同時與MCU控制器相連、受MCU控制器控制的繼電器；％MCU控制器相連、受MCU控制器控制的脈沖發生器；串聯于脈沖發生器與升壓變壓器另一初級繞組之間的功率放大器；串聯于升壓變壓器次級繞組與被試高壓設備之間的限流電阻；與被試高壓設備并聯的阻容分壓器；串聯于阻容分壓器與MCU控制器之間、與MCU控制器進行交互，負責電壓、電流和相位信息采集的采集裝置。
[0006]本實用新型直接利用電網工頻交流信號接入升壓變壓器的其中一個初級繞組，同時系統內部脈沖發生器及其功率放大器產生的高頻沖擊信號接入升壓變壓器的另外一個初級繞組，然后經升壓變壓器疊加后升壓輸出的沖擊疊加耐壓試驗信號通過升壓變壓器次級繞組耦合輸出。所述升壓變壓器的兩個初級繞組和一個次級繞組共用一個鐵芯。試驗時，首先MCU控制器控制繼電器接通電網工頻交流信號的輸入，此時升壓變壓器的初次級均已帶電，次級繞組已經有升壓信號，這時阻容分壓器將提取的低電壓信號直接提供給采集裝置；MCU控制器通過控制采集裝置獲取此時阻容分壓器的低電壓值，并通過阻容分壓器的分壓比換算成升壓變壓器的輸出電壓；MCU控制器分析采集裝置采集的工頻電壓波形，獲取工頻電壓的時間特性，即峰值電壓、零點電壓發生的時間，并據此算出當前時刻工頻交流電壓的相位特征；MCU控制器根據人工輸入的疊加相位特征，找到當前工頻電壓對應的相位后，立即觸發脈沖發生器的工作；脈沖發生器產生沖擊脈沖信號后經功率放大器輸出到升壓變壓器初級繞組，與電網工頻交流信號疊加后在升壓變壓器次級繞組形成滿足相位疊加要求的沖擊疊加耐壓試驗信號；MCU控制器通過控制采集裝置實時采集阻容分壓器的低電壓信號獲取沖擊疊加的相位信息，并與輸入的相位參數進行比較，如果存在差異，則輕微調整脈沖發生器的延時或相位特征，起到修正作用。
[0007]所述采集裝置可以通過穿心互感器或半開口夾鉗耦合的方式獲得輸出負載電流，然后將采集的電流信息發送到MCU控制器，由MCU控制器綜合處理輸出電壓和輸出負載電流的幅值和相位信息。所述限流電阻起到過流保護的作用，當輸出端阻抗減少或受試驗電壓作用發生擊穿短路時，能起到保護升壓變壓器的作用。同時，MCU控制器控制采集裝置實時獲取輸出負載電流值，一旦超過設定電流值，并持續一段時間后，MCU控制器控制繼電器斷開，確保升壓變壓器輸入端的交流信號切斷，并發出命令停止脈沖發生器工作，使得升壓變壓器另一端初級繞組無輸入信號，從而起到了系統短路保護的目的。同樣，當輸出端出現過電壓現象后，MCU控制器同樣發生命令，斷開交流工頻輸入和脈沖發生器的工作。
[0008]所述脈沖發生器的頻率為0.l-ΙΟΟΜΗζ，經功率放大后，可產生數十伏到數十千伏的沖擊脈沖高壓。所述脈沖發生器的輸出相位、輸出頻率、輸出脈沖寬度均受MCU控制器控制。所述功率放大器的輸出端還可以帶有受MCU控制器控制的整流支路切換開關，通過該開關可實現正沖擊脈沖或負沖擊脈沖的輸出。
[0009]所述試驗系統還可以設有與所述MCU控制器相連的通信接口，可以是USB接口，或VGA接口，或RS232接口，或WIFI接口，等等。還可以設有與所述MCU控制器相連的顯示器和鍵盤。
[0010]與現有技術相比，本實用新型的有益效果是:直接利用電網接入的工頻交流信號進入升壓變壓器的一個初級繞組，可以省去系統內部的工頻交流信號發生器及其功率放大器，能有效減小系統體積，降低系統控制的復雜程度，提高系統可靠性；采用多繞組升壓變壓器直接耦合疊加的模式，疊加速度快，設計制造簡單，可通過調整變壓器變比靈活實現不同電壓輸出。本實用新型既可用于單獨的沖擊脈沖耐壓試驗，也可用于單獨的工頻耐受電壓試驗，還可用于工頻與沖擊脈沖共同作用下的耐壓試驗。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0011]圖1是本實用新型的結構示意圖。
【具體實施方式】
[0012]下面結合附圖，對本實用新型的優選實施例作進一步的描述。
[0013]如圖1所示。針對35kV變壓器進行工頻交流與沖擊脈沖共同作用的絕緣試驗，采用本實用新型的沖擊耐壓試驗系統進行。所述沖擊耐壓試驗系統包括:MCU控制器；升壓變壓器，變比為1:10，帶兩個初級繞組和一個次級繞組，初級繞組和次級繞組共用一個鐵芯；諧波濾波器，接入50Hz電網工頻交流信號；繼電器，串聯于諧波濾波器與升壓變壓器一初級繞組之間，同時與MCU控制器相連、受MCU控制器控制；脈沖發生器，頻率為0.1-1OOMHz,輸出幅度為500V，脈沖寬度為10uS，脈沖占空比為luS，與MCU控制器相連、受MCU控制器控制；功率放大器，串聯于脈沖發生器與升壓變壓器另一初級繞組之間；限流電阻，串聯于升壓變壓器次級繞組與被試35kV變壓器之間；阻容分壓器，分壓比為1000:1，與被試35kV變壓器并聯；采集裝置為雙通道模數轉換模塊，最高采樣率為200MHz，串聯于阻容分壓器與MCU控制器之間、與MCU控制器進行交互，負責電壓、電流和相位信息采集。所述沖擊耐壓試驗系統還設有與MCU控制器相連的USB接口(也可以是RS232接口或WIFI接口)、顯示器和鍵盤。所述沖擊耐壓試驗系統的疊加相位為峰值雙向疊加，即工頻電壓90度和270度時實現疊加輸出；輸出過電壓門限為3kV，過電流為1A，即當輸出電壓超過3kV或輸出電流超過IA時，自動斷開輸入電網工頻交流信號，并停止脈沖發生器工作。
[0014]試驗時，首先將系統輸出端與被試35kV變壓器相連，然后MCU控制器控制繼電器接通電網工頻交流信號的輸入，阻容分壓器將提取的低電壓信號直接提供給采集裝置；MCU控制器通過采集裝置獲取阻容分壓器的低電壓為2.23V，換算成輸出端的電壓值為2230V，復合預定輸出要求;MCU控制器分析采集裝置采集的工頻電壓波形，計算出峰值相位出現的時間，在下一個峰值電壓發生的時刻，立即啟動脈沖發生器工作；脈沖發生器產生沖擊脈沖信號后經功率放大器輸出到升壓變壓器初級繞組；此時，升壓變壓器次級輸出為工頻交流電壓和脈沖電壓共同作用下的復合波形；MCU控制器通過控制采集裝置實時獲取阻容分壓器的低電壓為2.730V、輸出負載電流為2mA，換算成輸出端的電壓值為2730V、輸出負載的電阻為2730V/2mA=l.365Mohm ;由于輸出電流和電壓都在保護門限以內，因此被試35kV變壓器絕緣強度在合格范圍之內，沖擊耐壓試驗系統的保護系統不動作，可以持續輸出沖擊疊加耐壓試驗信號。
【權利要求】
1.一種用于高壓電氣設備絕緣試驗的沖擊耐壓試驗系統，其特征在于，所述沖擊耐壓試驗系統包括:MCU控制器；帶兩個初級繞組和一個次級繞組的升壓變壓器；接入電網工頻交流信號的諧波濾波器；串聯于諧波濾波器與升壓變壓器一初級繞組之間，同時與MCU控制器相連、受MCU控制器控制的繼電器；與MCU控制器相連、受MCU控制器控制的脈沖發生器；串聯于脈沖發生器與升壓變壓器另一初級繞組之間的功率放大器；串聯于升壓變壓器次級繞組與被試高壓設備之間的限流電阻；與被試高壓設備并聯的阻容分壓器；串聯于阻容分壓器與MCU控制器之間、與MCU控制器進行交互，負責電壓、電流和相位信息采集的采集裝置。
2.根據權利要求1所述的用于高壓電氣設備絕緣試驗的沖擊耐壓試驗系統，其特征在于:所述升壓變壓器的兩個初級繞組和一個次級繞組共用一個鐵芯。
3.根據權利要求1所述的用于高壓電氣設備絕緣試驗的沖擊耐壓試驗系統，其特征在于:所述脈沖發生器的頻率為0.1-1OOMHz。
4.根據權利要求1-3任一所述的用于高壓電氣設備絕緣試驗的沖擊耐壓試驗系統，其特征在于:設有與所述MCU控制器相連的通信接口。
5.根據權利要求4所述的用于高壓電氣設備絕緣試驗的沖擊耐壓試驗系統，其特征在于:所述通信接口為USB接口，或RS232接口，或WIFI接口。
6.根據權利要求1-3任一所述的用于高壓電氣設備絕緣試驗的沖擊耐壓試驗系統，其特征在于:設有與所述MCU控制器相連的顯示器和鍵盤。
【文檔編號】G01R31/12GK203798966SQ201420081045
【公開日】2014年8月27日 申請日期:2014年2月25日 優先權日:2014年2月25日
【發明者】白彪, 桂丹, 楊堂華, 朱興柯, 史俊, 李 榮, 李榮東, 張建 申請人:云南電網公司普洱供電局