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一种液体 电介质的雷电冲击放电试验系统

阅读：33发布：2020-05-15

专利汇可以提供一种液体电介质的雷电冲击放电试验系统专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本发明公开了一种液体电介质的雷电冲击放电试验系统，包括雷电冲击击穿特性测试系统、流注放电特性测试系统和放电试验箱，雷电冲击击穿特性测试系统包括冲击电压发生器，阻容分压器、冲击电压发生器主控系统、电流传感器和示波器a，流注放电特性测试系统包括点依次排列的点光源、准直透镜、会聚透镜和高速相机，高速相机包括相机镜头和成像底片。本发明提供的一种液体电介质的雷电冲击放电试验系统，能够安全、准确、便捷地得到液体电介质的雷电冲击放电参数的液体电介质的雷电冲击放电试验系统，同时能够更为准确地测试、记录液体电介质在雷电冲击下流注的发展行为。，下面是一种液体电介质的雷电冲击放电试验系统专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种液体电介质的雷电冲击放电试验系统，其特征在于：包括雷电冲击击穿特性测试系统和放电试验箱，所述雷电冲击击穿特性测试系统包括冲击电压发生器，阻容分压器、冲击电压发生器主控系统、电流传感器和示波器a，所述冲击电压发生器主控系统用于控制所述冲击电压发生器的冲击电压，所述冲击电压发生器给所述放电试验箱提供冲击电压，所述阻容分压器接在所述冲击电压发生器的两端将电压信号输送给所述冲击电压发生器主控系统和示波器a，所述电流传感器接在所述冲击电压发生器和放电试验箱的回路中，所述电流传感器与所述示波器a相连。
2.根据权利要求1所述的一种液体电介质的雷电冲击放电试验系统，其特征在于：包括流注放电特性测试系统，所述流注放电特性测试系统包括点依次排列的点光源、准直透镜、会聚透镜和高速相机，所述高速相机包括相机镜头和成像底片，所述放电试验箱位于所述准直透镜和会聚透镜之间，所述高速相机连有电脑，所述雷电冲击击穿特性测试系统还包括同步触发单元，所述同步触发单元连有所述阻容分压器和高速相机。
3.根据权利要求2所述的一种液体电介质的雷电冲击放电试验系统，其特征在于：所述同步触发单元包括相连的示波器b和脉冲延时发生器，所述示波器b接受所述阻容分压器的电压信号，转化为电平信号输送给所述脉冲延时发生器，所述脉冲延时发生器输送TTL电平信号控制所述高速相机。
4.根据权利要求1所述的一种液体电介质的雷电冲击放电试验系统，其特征在于：所述放电试验箱的材质包括环氧树脂，两侧为石英观测窗。
5.根据权利要求1所述的一种液体电介质的雷电冲击放电试验系统，其特征在于：所述放电试验箱的放电电极采用针电极和平板电极。
6.根据权利要求5所述的一种液体电介质的雷电冲击放电试验系统，其特征在于：所述针电极的材质包括钨合金，针尖的曲率半径为100μm，所述平板电极的材质包括紫铜。
7.根据权利要求2所述的一种液体电介质的雷电冲击放电试验系统，其特征在于：所述点光源的供电电源输入侧串联隔离变压器和电源滤波器。
8.根据权利要求2所述的一种液体电介质的雷电冲击放电试验系统，其特征在于：所述点光源配置法拉第屏蔽笼。

说明书全文

一种液体电介质的雷电冲击放电试验系统

技术领域

[0001] 本发明涉及一种液体电介质的雷电冲击放电试验系统，属于电气绝缘、冲击电压测试技术领域。

背景技术

[0002] 为了考核电气设备的绝缘冲击强度是否符合国家标准，要进行冲击电压试验。所谓雷电冲击试验，就是针对电气设备的绝缘介质进行的一种模拟真实的雷电波形的冲击试验。试验结果对于电气设备绝缘特性的判定和今后设备的改进都具有重要价值，并且液体电介质，如绝缘油等，作为现在变压器和互感器等主要电力设备的绝缘介质，其耐受雷电冲击的能力将直接影响电力系统的稳定。

[0003] 现阶段的电介质雷电冲击试验平台中以操作较便利的固体和气体电介质试验系统较为成熟，在液体电介质的雷电冲击测试方面，虽然已有各类试验系统，但仍缺乏较为系统、合理、普遍的液态电介质雷电冲击放电试验系统。并且由于某些试验中油隙距离最长达到了5cm，试验平台需要承受超过300kV雷电冲击电压，这对试验设备的安全性提出了极高的要求。此外，能否有效采集液体电介质中流注放电图像并提取流注发展特征参数，是研究电介质绝缘雷电冲击放电特性影响规律的关键。

发明内容

[0004] 本发明要解决的技术问题是，克服现有技术的缺陷，提供一种能够安全、准确、便捷地得到液体电介质的雷电冲击放电参数的液体电介质的雷电冲击放电试验系统；进一步地，提供一种能够更为准确地测试、记录液体电介质在雷电冲击下流注的发展行为的液体电介质的雷电冲击放电试验系统。

[0005] 为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：

[0006] 一种液体电介质的雷电冲击放电试验系统，其特征在于：包括雷电冲击击穿特性测试系统和放电试验箱，所述雷电冲击击穿特性测试系统包括冲击电压发生器，阻容分压器、冲击电压发生器主控系统、电流传感器和示波器a，所述冲击电压发生器主控系统用于控制所述冲击电压发生器的冲击电压，所述冲击电压发生器给所述放电试验箱提供冲击电压，所述阻容分压器接在所述冲击电压发生器的两端将电压信号输送给所述冲击电压发生器主控系统和示波器a，所述电流传感器接在所述冲击电压发生器和放电试验箱的回路中，所述电流传感器与所述示波器a相连。

[0007] 包括流注放电特性测试系统，所述流注放电特性测试系统包括点依次排列的点光源、准直透镜、会聚透镜和高速相机，所述高速相机包括相机镜头和成像底片，所述放电试验箱位于所述准直透镜和会聚透镜之间，所述高速相机连有电脑，所述雷电冲击击穿特性测试系统还包括同步触发单元，所述同步触发单元连有所述阻容分压器和高速相机。

[0008] 所述同步触发单元包括相连的示波器b和脉冲延时发生器，所述示波器b接受所述阻容分压器的电压信号，转化为电平信号输送给所述脉冲延时发生器，所述脉冲延时发生器输送TTL电平信号控制所述高速相机。

[0009] 所述放电试验箱的材质包括环氧树脂，两侧为石英观测窗。

[0010] 所述放电试验箱的放电电极采用针电极和平板电极。

[0011] 所述针电极的材质包括钨合金，针尖的曲率半径为100μm，所述平板电极的材质包括紫铜。

[0012] 所述点光源的供电电源输入侧串联隔离变压器和电源滤波器。

[0013] 所述点光源配置法拉第屏蔽笼。

[0014] 本发明的有益效果：本发明提供的一种液体电介质的雷电冲击放电试验系统，通过放电试验箱将雷电冲击击穿特性测试系统应用于液体电介质的测试中，保证试验的安全性和便捷性。基于阴影成像原理的流注放电特性测试系统，可以更为准确地测试、记录液体电介质在雷电冲击下流注的发展行为，为液体电介质的雷电冲击放电特性试验提供有效的记录手段。附图说明

[0015] 图1为本发明的一种液体电介质的雷电冲击放电试验系统总体示意图；

[0016] 图2为本发明的流注放电特性测试系统的阴影成像系统原理图；

[0017] 图3为本发明的流注放电特性测试系统的高速触发系统示意图。

具体实施方式

[0018] 下面结合附图对本发明作进一步描述，以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。

[0019] 如图1所示，本发明提供一种液体电介质的雷电冲击放电试验系统，其主要部分包括雷电冲击击穿特性测试系统、流注放电特性测试系统以及放电试验箱，并且在本发明的实施例中，以变压器油作为雷电冲击放电测试的研究对象对本发明系统进行说明。

[0020] 其中，雷电冲击击穿特性测试系统主要负责雷电波形的模拟和液体电介质的击穿测试，由雷电冲击电压发生系统、冲击电压测量系统以及放电试验箱三个部分组成。雷电冲击击穿特性测试系统包括冲击电压发生器，阻容分压器、冲击电压发生器主控系统、电流传感器和示波器a。其中，冲击电压发生器是冲击电压发生及测量系统的主体。冲击电压发生器主控系统用于控制冲击电压发生器的冲击电压，冲击电压发生器给放电试验箱提供冲击电压，阻容分压器接在冲击电压发生器的两端将电压信号输送给冲击电压发生器主控系统和示波器a，电流传感器接在冲击电压发生器和放电试验箱的回路中，电流传感器与示波器a相连。

[0021] 其中，冲击电压发生器负责输出电压，从而产生波头为1.2μs、波尾为50μs的标准雷电冲击电压。冲击电压测量系统分为电压测量和电流测量两部分。电压信号由阻容分压器输入至冲击电压发生器主控系统、同步触发单元和示波器中，一方面作为冲击电压测量结果在示波器上显示，另一方面作为控制信号对冲击电压发生器和高速相机进行调控；电流信号则由电流传感器输入至示波器中进行显示。放电试验箱需要定制加工，以承受高压冲击和放电检测。放电试验箱两侧为石英观测窗，并且为了避免外部光线对流注放电成像的干扰，箱体为不透明的环氧树脂材料。对于箱体内的放电电极，本实施例以针-板电极模拟大型变压器内部最常见的极不均匀电场，其中针电极由钨合金制作而成，以确保多次放电后针尖不发生形变，针尖的曲率半径为100μm，平板电极由紫铜制成。

[0022] 流注放电特性试验系统主要负责对液体电介质内流注预击穿与击穿现象进行准确成像，本申请设计了基于阴影成像原理的流注放电特性试验系统，主要由阴影成像系统和高速触发系统两部分组成。其中，阴影成像系统原理如图2所示，成像光路由点光源、准直透镜、会聚透镜、相机镜头与成像底片组成，其中相机的镜头对焦于参考对焦面H＇上。当未发生流注放电时，点光源经准直透镜形成的平行光会透过试验油杯的石英窗在相机成像底片上形成圆形的光斑。当绝缘油发生流注放电时，流注的产生使光传播区域中的折射率分布不均匀，导致光经过绝缘油后发生了偏折，进而在成像底片上形成阴影。并且为了避免雷电冲击瞬间供电线路耦合对光源的干扰，需要在 LED灯的供电电源输入侧串联隔离变压器和电源滤波器。此外，为了减弱空间电场等因素的干扰，应为LED的电源配置法拉第屏蔽笼，从而获取较为稳定的流注图像。高速触发系统如图3所示，主要负责获取信号、同步触发和拍摄等任务。其主要由示波器，脉冲延时发生器和高速相机系统组成，高速相机连有电脑，雷电冲击击穿特性测试系统还包括同步触发单元，同步触发单元连有阻容分压器和高速相机。其中，示波器b能够有效采集到阻容分压器输出的电压信号，并将处理得到的电平信号输入至脉冲延时发生器；脉冲延时发生器作为相机的触发装置，可以根据设置以任意时间间隔连续输出12路TTL电平信号，并且输出电平的上升沿时间远低于20ns。前两者组成了图1中的同步触发单元。结合放电时间与成像效果的要求，高速相机采用中央点外触发模式对绝缘油中流注放电现象进行拍摄，并且将光圈设置为最大值以获得最清晰的流注图像。相机快门开启后，进行不断循环拍摄图像但不进行存储。当电压信号达到阈值时，同步触发单元的TTL电平信号会触发高速相机，此时高速相机开始储存触发时前后一段时间的图像并将其传输到电脑。

[0023] 综上，通过雷电冲击击穿特性测试系统的雷电模拟冲击过程和流注放电特性测试系统的放电记录功能相结合，本发明的一种液体电介质的雷电冲击放电试验系统能够对各类液体电介质的雷电冲击放电过程实现较为安全、准确、便捷、系统的测试，为电力系统绝缘安全提供有效的数据支持。

[0024] 以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

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