雷电电涌测试仪
专利汇可以提供雷电电涌测试仪专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本实用新型公开了一种雷电电涌测试仪，用于检测雷电电涌保护器SPD的冲击特性，检查其劣化程度。该雷电电涌测试仪，包括充电装置、放电装置和耦合/退耦网络装置，其结构特点是：还包括测量装置(3)，对贮能电容器(13)充电的充电装置(1)与通过高压放电 开关 (21)将贮能电容器(13)上的 电能 放电到混合 波形 形成器(22)上的放电装置(2)相连，放电装置(2)与测量装置(3)相连，放电装置(2)和电源之间联有耦合/退耦网络装置(4)。该测试仪集冲击 电压 发生器和冲击 电流 发生器于一体且输出幅值大，并配有测量装置，具有结构合理、 稳定性 好、使用可靠，体积小、重量轻、价格低等优点。，下面是雷电电涌测试仪专利的具体信息内容。
1.一种雷电电涌测试仪，包括充电装置、放电装置和耦合/退耦网络装置，其特征在于：还包括测量装置(3)，对贮能电容器(13)充电的充电装置(1)与通过高压放电开关(21)将贮能电容器(13)上的电能放电到混合波形形成器(22)上的放电装置(2)相连，放电装置(2)与测量装置(3)相连，放电装置(2)和电源之间联有耦合/退耦网络装置(4)。
2.根据权利要求1所述的雷电电涌测试仪，其特征在于：所述的测量装置(3)含有分压器(31)、分流器(32)和残压测量器(33)，残压测量器(33)包含高速采样保持器(331)、残压面板表(332)和顺序控制器(333)，分压器(31)、分流器(32)和高速采样保持器(331)接混合波形形成器(22)的输出，高速采样保持器(331)的输出接残压面板表(332)，顺序控制器(333)接高速采样保持器(331)和残压面板表(332)，分压器(31)的输出接残压波形检测口(34)，分流器(32)的输出接电流波形检测口(35)。
3.根据权利要求1所述的雷电电涌测试仪，其特征在于：所述的放电装置(2)含有高压放电开关(21)、混合波形形成器(22)和电涌电压输出器(23)，高压放电开关(21)分别联接充电装置(1)和混合波形形成器(22)，混合波形形成器(22)的输出在接分压器(31)、分流器(32)、高速采样保持器(331)的同时接电涌电压输出器(23)，电涌电压输出器(23)接被测雷电电涌保护器SPD和耦合/退耦网络装置(4)，高压放电开关(21)采用真空灭弧三相交流接触器、且采用三级同步串联连接，电涌电压输出器(23)的电涌电压输出负端为悬浮地。
4.根据权利要求1或3所述的雷电电涌测试仪，其特征在于：所述的充电装置(1)含有调压/升压器(11)、整流/限流器(12)、贮能电容器(13)和充电电压指示器(14)，调压/升压器(11)的输入接电源、输出接整流/限流器(12)的输入，整流/限流器(12)的输出接贮能电容器(13)和充电电压指示器(14)，贮能电容器(13)采用自愈式脉冲电容器。
5.根据权利要求2所述的雷电电涌测试仪，其特征在于：所述的分压器(31)采用电容分压器，分流器(32)采用体积小的笼形无感电阻Rs串接在贮能电容器(13)的负端与地之间。
6.根据权利要求1或3所述的雷电电涌测试仪，其特征在于：所述的混合波形形成器(22)的波前电阻Rf和波尾电阻Rt采用耐大电流和高电压的无感电阻，其调波电感L和阻尼电阻Rd做成一体、采用温度系数小的导线绕制、且整体固化。
7.根据权利要求1或2所述的雷电电涌测试仪，其特征在于：所述的充电装置(1)、放电装置(2)、测量装置(3)和耦合/退耦网络装置(4)均安装在机箱(5)内，机箱(5)的面板(50)上带有充电电压显示(51)、残压显示(332)和残压波形检测口(34)、电流波形检测口(35)。
雷电电涌测试仪
技术领域
背景技术
对于低压配电系统，国际电工委员会的IEC61643.1等相关标准中，提出了采用1.2/50μs～8/20μs混合波形模拟雷电电磁脉冲。对电涌保护器进行冲击试验时，混合波形能较好反映低压配电系统中雷电电磁脉冲的实际情况。目前集冲击电压发生器和冲击电流发生器于一身，对高阻抗试品可作为1.2/50μs开路电压发生器使用，对低阻抗试品可作为8/20μs短路电流发生器使用的混合波发生器大都结构复杂、体积庞大、价格昂贵；同时测量装置还需要另配，大大增加了设备成本和连接的复杂性，只能供科研部门作研究用而不宜运抵现场进行冲击波试验。
中国专利99201288.0公开了一种混合波形发生器，由充电回路、放电回路及其它控制、测量回路组成。该发生器只能产生开路电压为2kA、短路电流为1kV的1.2/50us&8/20us混合波，而且它没有相应的检测接口电路，要用高压探头和罗高夫斯基线圈测量残压和电流，难以满足测试的需要。
发明内容
本实用新型所要解决的技术问题是：提供一种集冲击电压发生器和冲击电流发生器于一体、输出幅值大，并配有测量装置，结构合理、稳定性好、使用可靠，体积小、重量轻、价格低的雷电电涌测试仪。
本实用新型解决上述问题所采用的技术方案是：该雷电电涌测试仪，包括充电装置、放电装置和耦合/退耦网络装置，其结构特点是：还包括测量装置，对贮能电容器充电的充电装置与通过高压放电开关将贮能电容器上的电压放电到混合波形形成器上的放电装置相连，放电装置与测量装置相连，放电装置和电源之间联有耦合/退耦网络装置。将混合波发生器和测量装置配置在一起，减少了连接，方便了使用。
本实用新型所述的测量装置含有分压器、分流器和残压测量器，残压测量器包含高速采样保持器、残压面板表和顺序控制器，分压器、分流器和高速采样保持器接混合波形形成器的输出，高速采样保持器的输出接残压面板表，顺序控制器接高速采样保持器和残压面板表，分压器的输出接残压波形检测口，分流器的输出接电流波形检测口。
本实用新型所述的放电装置含有高压放电开关、混合波形形成器和电涌电压输出器，高压放电开关分别联接充电装置和混合波形形成器，混合波形形成器的输出在接分压器、分流器、高速采样保持器的同时接电涌电压输出器，电涌电压输出器接被测雷电电涌保护器SPD和耦合/退耦网络装置，高压放电开关采用真空灭弧三相交流接触器、且采用三级同步串联连接，电涌电压输出器的电涌电压输出负端为悬浮地。真空灭弧三相交流接触器作为放电开关，具有耐高压、大电流能力强、安全可靠、噪音小，重量轻、体积小、寿命长的特性。
本实用新型所述的充电装置含有调压/升压器、整流/限流器、贮能电容器和充电电压指示器，调压/升压器的输入接电源、输出接整流/限流器的输入，整流/限流器的输出接贮能电容器和充电电压指示器，贮能电容器采用自愈式脉冲电容器。自愈式脉冲电容器能经受几万次的充放电，且容量变化小，保证了本实用新型的使用寿命和波形参数的稳定性。
本实用新型所述的分压器采用电容分压器，分流器采用体积小的笼形无感电阻Rs串接在贮能电容器的负端与地之间。以此有效消除杂散电容、杂散电感的影响。
本实用新型混合波形形成器的的波前电阻Rf和波尾电阻Rt采用耐大电流和高电压的无感电阻，其调波电感L和阻尼电阻Rd做成一体，采用温度系数小的导线绕制、且整体固化。以确保参数的稳定性，从而确保混合波形长期的稳定性。
本实用新型所述的充电装置、放电装置、测量装置和耦合/退耦网络装置均安装在机箱内，机箱的面板上带有充电电压显示、残压显示和残压波形检测口、电流波形检测口。
本实用新型与现有技术相比具有以下优点：1、结构合理、输出幅值大、使用可靠。该雷电电涌测试仪的混合波形形成器既能发生冲击电压，又能发生冲击电流，输出开路电压提高到6kV、短路电流增大为3kA，且配置了测试装置，将充电装置、放电装置、测量装置和耦合/退耦网络装置均安装在机箱内，机箱带有测量参数面板显示和残压波形检测口、电流波形检测口，这种结构方便与数字示波器的连接；耦合/退耦网络装置在在线测量时，能防止高压冲击电流流入交流电网，避免损坏其它设备，保证了使用安全性。2、稳定性好、使用寿命长。该雷电电涌测量仪采用的放电开关机械寿命达150万次，电气寿命达30万次；贮能电容器采用自愈式脉冲电容器，能经受几万次的充放电，且容量变化小，保证了本仪器的使用寿命和波形参数的稳定性。3、体积小、重量轻、价格低。该雷电电涌测试仪采用体积小、重量轻的放电开关、贮能电容器、机箱等，实现了整台测试仪小型化。
附图说明
图1为本实用新型实施例的机箱面板结构示意图。
图2为本实用新型实施例电路原理方框图。
图3为本实用新型实施例电路原理图。
具体实施方式
该测试仪的充电装置1含有调压/升压器11、整流/限流器12、贮能电容器13和充电电压指示器14。调压/升压器11的输入接电源、输出接整流/限流器12的输入，整流/限流器12的输出接贮能电容器13和充电电压指示器14。充电装置1由调压/升压变压器11产生的交流高电压经整流/限流器12高压整流，限流电阻对贮能电容器13充电，把能量贮藏在贮能电容器13中，在其两端形成达6kV以上的高压。贮能电容器13是测试仪的关键器件，它的寿命及电容参数的稳定性将直接影响本测试仪的使用寿命和输出波形参数的稳定性。本实用新型贮能电容器13选用体积小、重量轻、耐高电压、寿命长、电容量变化小的自愈式脉冲电容器。本实施例采用MKMJ7μF/9kv自愈式脉冲电容器，重量仅为1kg，且在被冲击时能自我修复，能经受几万次的充放电，且容量变化小。
该测试仪的放电装置2含有高压放电开关21、混合波形形成器22和电涌电压输出器23。高压放电开关21分别联接充电装置1的贮能电容器13和混合波形形成器22、混合波形形成器22的输出同时接分压器31、分流器32、高速采样保持器331和电涌电压输出器23，电涌电压输出器23接被测雷电电涌保护器SPD和耦合/退耦网络装置4。当放电装置2的高压放电开关21瞬间闭合时，高压脉冲贮能电容器13上的电压加在混合波形形成器22，产生符合IEC标准的1.2/50μs开路电压冲击波和8/20μs的短路电流冲击波。实施例的高压放电开关21不采用传统的球隙放电装置，即通过球隙两球间电压差达到气体放电时开关导通，这种球隙放电装置体积大且有放电火花，不安全。而采用真空灭弧三相交流接触器作为放电开关，采用三级同步串联的连接方法。该真空灭弧三相交流接触器具有耐高压、耐大电流能力强、安全可靠、噪音小，重量轻、体积小、寿命长的特性，其机械寿命达150万次，电气寿命达30万次。
随着电压、电流的提高，元件杂散参数的影响越来越严重。混合波形形成器22的波前电阻Rf和波尾电阻Rt、调波电感L和阻尼电阻Rd都是决定混合波波形的重要元件。为减小杂散参数对波形参数的影响，波前电阻Rf和波尾电阻Rt采用耐大电流和高电压的无感电阻。测试显现所采用的无感电阻的电感只有0.1μH左右，满足了混合波形指标要求。调波电感L和阻尼电阻Rd做成一体，采用温度系数小的导线绕制，并整体密封固化，能确保元件参数的稳定性，从而确保混合波形的稳定性。
该测试仪的测量装置3含有分压器31、分流器32和残压测量器33。残压测量器33包含高速采样保持器331、残压面板表332和顺序控制器333。分压器31、分流器32和高速采样保持器331接混合波形形成器22的输出；高速采样保持器331的输出接残压面板表332；顺序控制器333接高速采样保持器和残压面板表332；分压器31的输出接残压波形检测口34；分流器32的输出接电流波形检测口35。分压器31采用电容分压器，使杂散电容的影响可忽略不计，所测的残压波形不失真，与使用高压探头所测残压波形基本一致。分流器32采用体积小的笼形无感电阻Rs串接在贮能电容器13的负端与地之间，通过75Ω匹配电阻R3接数字示波器。采用这种无感分流器和75Ω匹配电阻后，在示波器上所测的波形与采用罗果夫斯基线圈所测电流波形基本一致。图3中F-保险丝、K-电源开关、BT-调压器、T1-220/6000V高压变压器、T2-220/15V电源变压器、D-高压整流硅堆、R-限流器、S-真空灭弧三相交流接触器即高压放电开关21、R1-充电电压分压器高压臂、R2-充电电压分压器低压臂、PR-低压臂微调电阻器、R4-残压分压器高压臂电阻、R5-残压分压器低压臂电阻、R6-匹配电阻、CH1-残压输出端子即残压波形检测口34、CH2-电流输出端子即电流波形检测口35、Cs高压储能电容器13、C1-电容分压器高压臂电容、C2-电容分压器低压臂电容、M1-充电电压面板表即充电电压显示51、M2-残压表即残压面板表332、DCN-去耦网络即耦合/退耦网络装置4、GDT-气体放电管。
高速采样保持器331在冲击时将瞬间即逝的残压峰值进行高速采样并保持，其输入和输出分别采用200∶1和5∶1分压器使高速采样保持电路331工作在线性区内，解决测量残压的非线性误差。残压面板表332把高速采样保持器331所得的峰值进行模/数变换，变为数字信号，显示在面板上。顺序控制器333使采样、保持、数据锁定、清零等功能自动按顺序完成，大大简化了操作。
该测试仪的耦合/退耦网络装置4解决在线测量时，高压冲击电流流入交流电网，损坏其它设备的隐患。
该测试仪的内部电压最大时可能高达8kV，加之测试仪体积小、内部空间小，部件间的距离小，但电位差大，因而很容易引起部件间的闪络打火。为此该测试仪采取多种绝缘、隔离、固化等措施，采用不会发生闪络打火的最佳布局。同时在高电压和大电流下，接地是一个很重要的问题。本测试仪采用悬浮地和保护地，外界地与本机保护地相连的接地方式。电涌电压输出器23的电涌电压输出负端为悬浮地。通过合理接地，使本测试仪测量的输出波形稳定性较高，测量的残压值和波形也相对稳定。
该雷电电涌测试仪是一种带面板显示和多种输出接口的完整配套的测试仪器，其机箱5的面板50上带有充电电压显示51、残压显示332和残压波形检测口34、电流波形检测口35，实施例的面板50上还有清零开关53、保持开关54、校准旋钮55、5V自校开关56、高压调节旋钮57、电源开关58、退耦电源在线开关59、电涌电压输出器23的正、负输出端。
若机箱5采用U4标准机箱，则可以将耦合/退耦网络装置4单独装在另一个机箱内。
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