[发明专利]金属氧化物试品在陡前沿脉冲下响应特性测试装置

说明书

技术领域

本发明属于电力系统过电压领域，具体涉及一种金属氧化物试品在陡前沿脉冲下响应特性测试装置。

背景技术

试验研究表明，气体绝缘金属封闭开关设备(GIS)隔离开关操作会产生幅值高、陡度大的特快速瞬态过电压(VFTO)，对GIS及其连接设备绝缘、外壳连接的二次设备运行有重要影响。目前，普遍采用东芝公司提出的GIS隔离开关带阻尼电阻的方法抑制VFTO，在实际中得到了较好的应用，我国特高压交流试验示范工程的长治站和南阳站均采用了该方案。清华大学尝试在GIS高压导杆上安装高频磁环来抑制VFTO，进行了大量的实验室研究，仍需通过现场应用验证该措施的有效性。近年来，随着金属氧化物避雷器(以下简称避雷器)性能提升，其对VFTO的抑制作用逐渐成为了研究关注的热点。

电力系统中安装的避雷器主要用于限制雷电和操作过电压，因VFTO波头时间较短，可达数ns，振荡频率可能达到100MHz以上，高频下的避雷器阀片响应性能有限，甚少考虑用避雷器限制VFTO。上世纪八十年代起，为了研制性能优异的避雷器，国内外对避雷器在陡冲击波下的响应特性进行了探索。BBC公司建立了双指数波和方波电流源对不同结构的金属氧化物电阻片(下称电阻片)进行了试验研究，输出电流波形的波头时间范围为0.7~8μs。中国电力科学研究院研制了陡冲击电流波装置，产生了0.1/0.2μs、0.4/0.8μs、0.8/3μs、4/10μs、8/20μs、30/60μs的电流波形，最大电流幅值为1kA，试验研究了电阻片结构和物性等对避雷器响应特性的影响。可见，上述试验研究受陡波试验电源的限制，存在电流波头时间较长或电流幅值较小的问题，均未得到电阻片在VFTO陡波下的伏安特性。因电阻片在陡波下的伏安特性是建立避雷器高频模型的前提，亟需得到电阻片在波头时间小于100ns陡波下的伏安特性，进而仿真研究避雷器对VFTO的抑制作用和适用范围。

现有测试技术中，一般通过Marx发生器产生脉冲电压施加于金属氧化物试品，但这种实验回路复杂，杂散参数大，难以产生很陡的电流上升沿。

发明内容

为了克服上述陡波试验电源测量金属氧化物试品在陡前沿脉冲下的伏安特性存在的不足，本发明的目的在于提出一种金属氧化物试品在陡前沿脉冲下响应特性测试装置。

一种金属氧化物试品在陡前沿脉冲下响应特性测试装置，该装置包括：

陡波前沿电流脉冲产生装置，与试品相连，用于产生陡波前沿电流波形；和

测试仪器，与试品相连，用于测量试品的电流、电压波形；

所述陡波前沿电流脉冲产生装置包括依次串联的第一电容器、三电极开关和第二电容器，所述第一电容器和第二电容器上均设有三个接线端，所述第一电容器与第二电容器的第二接线端分别通过1MΩ电阻连接至电源的正、负极，所述第一电容器与第二电容器的第三接线端之间通过三电极开关进行一体化连接，所述第一电容器与第二电容器的第一接线端分别通过铜带与安装在试品两端的压接件相连，构成放电回路。

其中，所述第二电容器的第一接线端上安装有螺杆，该螺杆的空闲端安装有用于连接试品的铜带和用于使放电回路接地的接地铜带。

其中，所述测试仪器包括套设于螺杆上的罗氏线圈、与试品两端的压接件相连接的高压探头、屏蔽电缆和示波器；所述罗氏线圈将陡波前沿电流脉冲产生装置输出的陡波前沿电流波形经屏蔽电缆传至示波器；在所述陡波前沿电流波形下，所述高压探头测量出试品的电流、电压波形，并经屏蔽电缆传至示波器。

其中，所述一体化连接的具体结构为：

所述三电极开关包括干燥气罐和封装于干燥气罐中的触发电极以及位于触发电极两侧的正、负高压电极，所述正、负高压电极的一侧分别设有连接螺杆，所述第一电容器和第二电容器的第三接线端上分别设有与连接螺杆相匹配的螺孔，所述连接螺杆旋入螺孔中实现第一电容器、第二电容器与三电极开关的一体化连接；所述干燥气罐中填充有绝缘气体介质。

其中，所述绝缘气体介质为空气、SF₆气体或其它惰性气体。

其中，所述压接件采用导电材质制成的扁圆柱体结构。

其中，所述第一接线端为第一电容器和第二电容器的低压端；所述第二接线端和第三接线端是等电位的，均为第一电容器和第二电容器的高压端。