[发明专利]限幅火花隙

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于高压脉冲测试系统的限幅火花隙 (Abschneidefunkenstrecke)，优选用于功率变压器的质量保证。

背景技术

高压测试的目的是借助于人为生成的脉冲形冲击来模拟三相电 网中的瞬时过电压。其中一般区分为外部过电压和内部转换过电压， 外部过电压例如是由于雷击而导致的，内部转换过电压是由于电网中 的转换过程而产生的。为了测试的目的，大量过电压现象被缩减到标 准化的雷电和转换冲击电压。为这些测试电压确定描述电压上升、峰 值和一定容差内的反向下降(Rückenabfall)的特性参数。对于应当 模拟非常快速的电压变化的效应的被限幅的雷电冲击电压，增加限幅 时间作为其他特性参数。在ICE 60060-1中定义了要求、电压形式以 及其参数的确定。根据所执行的标准测试，高压脉冲测试系统为此包 括脉冲发生器和诸如限幅火花隙、分压器和过冲补偿装置这样的辅助 部件。

为了生成所需要的脉冲形的冲击电压，在市面上尤其已经出现了 马克思倍增电路(也称为马克思发生器)。由同名发明者于1923年开 发并且以专利号DE455933被授予专利的电路原型以多个电路级构 造，其中每一级具有串联连接的冲击电容和开关机构(尤其是火花隙 开关)以及与冲击电容和开关机构并联连接的电阻以及与其串联连接 的电阻。其中，两个连续的级相互连接为使得它们能并联地充电并且 能串联地放电。

冲击电容器借助于充电直流电压被充电。为此，所引入的充电电 阻不仅限制充电电流，而且还允许借助于火花隙实现电容器的短时间 串联。火花隙的火花间隙被选择为使得其在达到最大充电电压时恰好 还没有击穿。

在所有冲击电容器充电到其电压准静态终值之后，最下面的火花 隙点火，这个最下面的火花隙于是击穿。现在在下一火花隙上出现双 倍充电电压，从而这个火花隙安全地被点火。与所构造的级的数量无 关地，放电过程由于先前被点火的级的充电电压的相加而延续直到最 后一级。

以该方式能生成持续时间非常短同时幅度很大的充电电压脉冲， 该充电电压脉冲尤其适合于测试目的以及高压技术中检验电磁兼容性 中的抗干扰性及绝缘强度的试验。

例如DE19639023中也公开了通过在负载电容、即试验件处过冲 期间实现电压降低来借助于电路附件提高刚才所述的马克思发生器的 极限负荷电容，该电压降低在过冲之后又被撤消。也称为串联过冲补 偿装置的电路附件因此没有减小过冲的原因，而是对负载电容处、即 尤其是试验件处的过冲进行补偿。过冲补偿装置具有补偿电容和至少 一个与该补偿电容并联连接的放电电阻或者放电火花隙，其中该电路 附件要以与测试对象串联的方式引入到马克思倍增电路中。除了与测 试对象串联连接的过冲补偿装置之外还已知以与试验件并联连接的方 式对该过冲补偿装置进行构造。与上面描述的结构不同，对于这样构 造的过冲补偿装置，补偿电容和所述至少一个放电电阻或放电火花隙 串联设置。

此外，为了模拟符合运行的过电压负荷以及为了检验高压部件的 绝缘强度，还要求如已经提到的那样对测试对象加载限幅的冲击脉冲 电压。为了这样的标准检验成功进行，需要所施加的电压在所希望的 从电压波开始经过了的时间的几微秒容差内被中断。这以限幅火花隙 来技术地实现，如其长久以来在现有技术中(例如由DD143130或者 DE1255192)已知的那样。

此外，在高压脉冲测试系统中，除了测试对象之外还有电容衰减 的脉冲分压器也连接到马克思倍增电路的最后一级，这个电容衰减的 脉冲分压器将在这些级放电时所产生的雷电冲击电压降低到能够被测 量记录装置处理的值。

高压脉冲测试系统的所有这些构造的系统部件具有可观的空间 延伸，并且在测试场中必须相互以预给定的取决于电压电平的最小距 离而被设置。此外，在携带电压的元件与测试场边界之间同样必须保 持限定的取决于电压的最小距离。因此，整个高压脉冲测试系统的空 间需求是很大的。此外，对于很多变压器制造商，为了更换测试对象， 整个高压脉冲测试系统必须被移动。在这种情况下，马克思发生器和 这三个另外的辅助部件必须各自在测试场所中移动，并且又重新组装 和布置为高压脉冲测试系统。该过程费时而且操作烦琐。

由马克思发生器和这三个另外的辅助部件构成的高压脉冲测试 系统的已知结构中还存在不能忽略的附加的电容性负载，该电容性负 载可能导致不能满足测试标准。