[实用新型]一种高电压大电流冲击电流发生器

说明书

技术领域

本实用新型属高电压试验技术领域，尤其涉及一种冲击大电流发生器。

背景技术

为了避免雷电的危害，避雷针、避雷线和避雷器等防雷设备均须配以相应的接地装置以便将雷电流导入大地。接地冲击特性主要是指雷电流通过接地装置向周围大地散流时所呈现的冲击接地阻抗、冲击系数以及地电位升的变化。雷击输电线路避雷线或杆塔塔顶时，雷电流经杆塔、接地装置流入大地，塔顶电位升高，导致绝缘子串反击，甚至引起线路跳闸停电。当雷电流侵入发、变电站，并通过避雷针、避雷线和避雷器泄入大地时，高幅值的雷电流将会产生较大的地电位升，从而危及到站内设备和运行人员的安全，还有可能造成与地网连接的二次系统的误动作甚至反击，从而导致大面积停电事故。因此，良好的接地装置冲击性能是保证电力系统安全可靠运行和高层建筑物人身设备安全的重要前提。

申请人在研究中发现，接地装置在雷电流下作用下呈现的冲击接地电阻与土壤电阻率、雷电流波形和幅值、接地装置尺寸和结构等诸多因素有关，并且接地体在高幅值、短波前时间的雷电流作用下将出现明显的火花效应和电感效应，从而造成暂态过程十分复杂，因此，在接地装置冲击特性的仿真建模和模拟计算中通常进行了一定的假设，从而致使计算结果与实际情况出现有一定的偏差。开展接地冲击特性的试验研究是真实反映接地装置冲击响应的最可靠的方法，其中模拟雷电流的冲击电流发生器是进行试验研究的关键设备。但目前国内外用于接地装置暂态特性研究的冲击电流发生器受设备制造水平、试验回路阻抗等因素的限制，可达到的冲击电流峰值仅在40kA左右，该值远小于实际监测到的雷电流峰值，因此对更高峰值雷电流作用下接地装置的响应还无法获得有效的试验数据，目前只能在获取低峰值冲击电流下的冲击特性来演绎和推导更高峰值冲击电流下的冲击特性，这种方法的有效性有待试验验证。因此，研制出更高电压等级、更高峰值的冲击电流发生器是对接地冲击特性进行深入研究的重要前提条件。

中国专利文献公开的《串级式高电压冲击电流发生器》（申请号200820190619.3）将MARX的冲击电压回路的理论用于冲击电流发生器，成功地实现了电容多级串联放电，解决了提高冲击电流发生器的输出电压的问题。结构上采用对称充电的模式，降低主绝缘在充电过程中所承受的电压，从而减小了装置的尺寸和占地面积，同时采用紧凑设计的方法尽量减小回路电感。因此，该装置具有串联级数多，充电电压低，放电电压高，结构简单，体积和占地面积小等优势。该实用新型的试验对象是避雷器的阀片，主要对其进行整体通流容量试验，其技术参数偏重于输出更高的电压和一定的冲击电流，同时发生器的本体电感随着串联级数的增大而增大，因此，将该实用新型的适用范围有限，若要将其用于接地冲击特性的研究还需进一步减小回路电感和提高冲击电流峰值。

中国专利文献公开的《一种冲击电流发生器》（申请号200920246326.7）考虑到目前冲击电流发生器采用气体火花间隙放电分散性较大的缺点，采用可控硅作为冲击电流发生器的开关元件，通过触发信号来控制可控硅的导通，从而给金属氧化物限压器(MOV)的阀片准确施加冲击电流，并且可控硅能够在很小电流下保持导通，可获取在小电流下MOV阀片的伏安特性，从而提供非线性阀片在全电流段的电压、电流数据。该电流发生器可用于精确测试非线性阀片在冲击电流下的残压，在测量精度和测试速度上能解决大规模限压器生产的要求，输出冲击电流稳定，测量阀片残压的准确度和分辨率高。该实用新型的提出主要是针对MOV阀片，可产生幅值为1.2kA，波形为30μs/80μs的冲击电流，但当负载发生变化，如更改为实际的接地装置，该发生器将无法输出满足接地冲击试验要求的大幅值、多波形的冲击电流。

中国专利文献公开的《多波形冲击电流发生器》（申请号200920291257.1）通过改变放电回路中电阻、电感元件的不同组合型式来调节放电回路的电阻和电感，从而获得了1μs/5μs、8μs/20μs、4μs/10μs三种不同的冲击电流波。该实用新型相比产生陡波冲击电流波、标准雷电冲击电流波和操作冲击电流波三种冲击电流波所需的设备，能大量节省设备、降低成本，减少设备的占地空间，提高设备的利用率。该实用新型的主电容由4台150kV/1μF的金属化脉冲电容器并联组成，储存的总能量为45kJ，以上参数对于氧化锌阀片的残压测量是足够的，但对于接地装置冲击特性的研究来说是不够的，其无法产生足够大的冲击电流来深入研究接地装置的火花效应。

发明内容

本实用新型的目的是提供一种高电压大电流冲击电流发生器，可用于接地装置冲击特性的试验研究和性能评估。