[发明专利]一种IGBT触发的变压器感应操作冲击电压产生装置

说明书

技术领域

本发明涉及冲击电压发生器技术领域，涉及利用IGBT触发感应操作冲击电压这一研究课题。

背景技术

电力设备在正常运行中，不但需要耐受正常工况下的工频过电压，还需要经常耐受雷电过电压和操作过电压，因此现场检测电力设备的冲击电压耐受水平也是十分必要的。国家标准GB1094.3-2003中就规定了最高电压大于170kV的电力变压器，操作冲击试验为例行试验。操作冲击电压试验也是现场试验中的重要组成部分，国家标准GB/T 16927.3-2010中明确规定了设备现场交接程序中冲击电压的波形，不但对传统的雷电冲击和操作冲击电压进行了规定，还对振荡冲击电压进行了定义。规程标准DL/T 618指出操作冲击电压试验对检测GIS中绝缘缺陷比较敏感，在进行交流耐压试验的同时可以增加冲击电压试验。规程标准DL/T 555中指出操作冲击电压试验对检查GIS中存在的污染和异常电场结构特别有效，适用于较高额定电压的GIS现场耐压试验。此外对于GIS设备，还需要进行局部放电的测量，在各种冲击电压下进行局部放电测量，也成为了现今常用的重要检测手段之一。综上所述，研究易于现场使用的操作冲击电压产生技术及其相应的装置设备，具有十分重要的意义。

操作冲击电压是指峰值时间大于20μs、半峰值时间不大于4000μs的冲击电压，其分为非振荡型冲击和振荡型冲击电压。非振荡型操作冲击指电压迅速上升到峰值，然后无振荡地缓慢降低到零的冲击。而振荡型操作冲击电压，则为电压迅速上升到峰值，然后伴随着频率范围在1kHz和15kHz之间的阻尼振荡降低至零，其中有或无电压极性的反转。峰值时间T_p是指实际原点到达电压峰值时刻之间的时间间隔；半峰值时间T₂，对于非振荡型操作冲击电压，定义为实际原点和电压下降到半峰值时刻之间的时间间隔；对于振荡型操作冲击电压，定义为实际原点和振荡型操作冲击电压的包络线降低到半峰值时刻之间的时间间隔。

通常，实验室中的冲击电压发生器采用Marx电路，即多组电容器并联充电串联放电的方式产生冲击，其中使用击穿球间隙作为触发放电的方式。这样的冲击电压发生器占地面积普遍较大，搬运困难，球间隙击穿电压难于控制，产生的波形分散性较大，并且球隙击穿放电会使同时测量局部放电有困难，难以适应现场试验的要求。

目前，大多数研究给出的电路都较简单，没有关于振荡操作冲击电压的详细研究，并且仍使用球隙触发放电。既没有完整的电路元件参数和操作冲击电压的波形参数的关系研究，也没有用电力电子开关取代球隙方面的研究。因此，有必要研究新型操作冲击电压发生器。

发明内容

本发明的目的是在实验室或现场产生操作冲击电压，采用数值计算的方法，利用程序计算出发生器的电路元件参数。采用IGBT作为触发冲击产生的开关，利用电路对变压器原边放电，在副边感应出操作冲击电压。

本发明是通过以下技术方案来解决：

一种IGBT触发的变压器感应操作冲击电压产生装置，包括：交流电源(1)、调压器(2)、限流电阻(3)、整流模块(4)、IGBT模块(5)、主电容(9)和变压器(14)，其特征在于：

交流电源(1)连接调压器(2)，对调压器进行220V供电；

调压器的输出电压为0～1000V，所述调压器通过限流电阻(3)和整流模块(4)连接，所述整流模块(4)进一步连接IGBT模块(5)，所述IGBT模块(5)进一步连接调波R-L-C模块和主电容(9)，所述调波R-L-C模块进一步和变压器原边相连；

其中：所述调波R-L-C模块包括波头电阻(11)、波尾电阻(10)、调波电感(12)和调波电容(13)；

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

所述装置通过第一IGBT管子(6)对主电容(9)进行充电，充电后的主电容(9)通过第二IGBT管子(7)和所述调波R-L-C模块对所述变压器(14)的原边进行放电，所述变压器的副边则用于感应出操作冲击电压。

优选的，所述IGBT模块(5)由驱动电路(8)控制；

所述操作冲击电压由冲击高压分压器(15)测量；

所述冲击高压分压器(15)由高压臂(17)和低压臂(16)组成，所述冲击高压分压器通过同轴电缆(18)连接示波器(19)，由示波器(19)示出操作冲击电压的波形。