[发明专利]一种高频方波电介质放电特性实验装置

说明书

一种高频方波电介质放电特性实验装置，其计算机(9)与电压参数调控模块(2)的进线端连接，电压参数调控模块(2)的出线端和双极性高频方波电源(1)连接，将数字信号转换为模拟信号并传递给双极性高频方波电源(1)的远控接口；双极性高频方波电源(1)的输出端连接接保护电阻(3)的一端，保护电阻(3)的另一端连接单/双极性转换模块(4)的输入端，单/双极性转换模块(4)的输出端分别连接放电实验台(5)和电压传感器(6)，电流传感器(7)与放电实验台(5)的地电极输出端连接，电流传感器(7)与电压传感器(6)的信号输出端分别连接宽频高速数字存储示波器(8)的对应通道，宽频高速数字存储示波器(8)接入计算机(9)。本发明可用于各类电介质、不同放电类型的实验研究。

技术领域

本发明涉及一种高频方波电压下电介质放电特性的实验装置。

背景技术

高频变压器是电力电子变压器、高压直流变换器等新型电力设备中必不可少的核心器件，其绝缘性能严重影响着电力电子设备的运行可靠性。高频变压器的端口电压通常为上升时间短、幅值大、频率高的非正弦激励信号，绝缘材料长期承受着高重复频率的电应力冲击，发生击穿、沿面闪络概率大幅增加，研究绝缘介质在高频电压下的放电特性，对高频变压器绝缘材料的优化选取以及绝缘结构的优化设计具有重要意义。

对于绝缘介质的放电特性研究，国内外提出的实验装置及方法多围绕工频工况展开。如专利CN201721644102.2提出一种可测量试样厚度的击穿电压实验装置，有效避免了试样滑动对实验造成的影响；专利CN201320744614.1设计了一种油纸绝缘击穿强度实验装置，能够灵活调节油隙宽度及油纸比例；专利CN201410722931.2提出了一种在SF₆气体中进行绝缘材料沿面闪络实验的装置，利用多对电极同时研究在同一大气压下不同电极间距下沿面闪络的实验特性，满足了在一次实验中处理多块绝缘样本的研究。以上的工频放电实验装置所针对的放电类型较为单一，且电压信号多由工频试验台输出，起始升压、升压速率以及耐压时间等参数多为人工调控和读取，易造成实验操作误差。同时，高频高压条件下，各类电力电子器件的损耗及发热更为严重，对于放电装置及信号检测装置的设计将提出更高的要求。

专利CN200610113549.7提出一种重复频率纳秒脉冲介质击穿特性实验方法及装置，实验中可将采集的信号波形送至计算机进行存储处理，并设计了可开展气体、液体及固体介质的击穿实验腔，具有良好的应用推广前景；专利CN201810387312.0提出了一种基于高频法的复合电场耦合油纸绝缘局部放电检测系统，兼备同时施加直流电压和脉冲电压与正、负直流电源切换的功能。

根据高频变压器在电力设备中的应用场景，其端口电压可分为单极性方波和双极性方波两种，探究绝缘介质在单/双极性高频方波电压下的击穿、沿面放电特性，将对高频变压器的绝缘优化设计提供重要参考。然而，若研制不同输出电压极性的多个高频电源、不同放电类型的多个实验腔，不但使研发成本提高，实验流程也更为繁琐。

目前，国内外关于高频方波电压下绝缘介质击穿的实验较少，而且施压电压的极性、介质放电类型均较为单一。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的缺点，提出一种输出电压极性可调的高频方波电介质放电特性实验装置。本发明可用于实验室开展绝缘介质在单极性或双极性高频方波电压下的击穿、闪络特性实验研究，适用于各类绝缘介质的高频击穿特性与气-固、液-固、气-液交界面的闪络特性实验。

本发明高频方波电介质放电特性实验装置，包括：双极性高频方波电源、电压参数调控模块、保护电阻、单/双极性转换模块、放电实验台、电压传感器、电流传感器、宽频高速数字存储示波器，以及计算机。