[发明专利]一种绝缘老化测试的击穿自动保护装置有效

专利信息
申请号: 201911010793.4 申请日: 2019-10-23
公开(公告)号: CN110829354B 公开(公告)日: 2020-10-23
发明(设计)人: 吴淑群;顾亚楠;刘畅;张潮海 申请(专利权)人: 南京航空航天大学
主分类号: H02H3/08 分类号: H02H3/08;G01R31/12
代理公司: 南京经纬专利商标代理有限公司 32200 代理人: 施昊
地址: 211106 江*** 国省代码: 江苏;32
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摘要:
搜索关键词: 一种 绝缘 老化 测试 击穿 自动 保护装置
【说明书】:

发明公开了一种绝缘老化测试的击穿自动保护装置。镜头模块电气连接至FIFO芯片,FIFO芯片、显示屏和驱动模块电气连接至微控制器的对应I/O口,供电电源电气连接至微控制器和驱动模块的供电端,脉冲电源与测试电极之间依次串联限流电阻和高压固态开关,驱动模块通过屏蔽线电气连接至高压固态开关的驱动端,测试电极与绝缘材料样品相接触,脉冲电源、限流电阻、高压固态开关、测试电极以及绝缘材料样品均放置于屏蔽罩内。本发明以可见光作为传感物理量,且能够同时对多个绝缘材料样品进行测试和保护,解决了现有技术存在的强电磁干扰风险、成本高昂、容易误触发和误动作的问题。

技术领域

本发明属于高电压与绝缘技术领域,特别涉及了一种击穿自动保护装置。

背景技术

随着新型不确定性负载(比如电动汽车)和分布式可再生能源的引入比例增高,输配电系统对于交直流之间的能量双向流动和优化管理要求逐步提高。在此背景下,能量路由器被提出作为可实现能量的多向流动和对功率流的主动控制的关键设备。其中,电力电子变压器(也称为固态变压器)是能量路由器中的核心部件,它将电力电子变换电路和高频变压器相结合,不仅具有变压、隔离和能量传输的功能,还能对电压相位、频率和波形进行有效调节,达到优化配置各种交直流分布式能源、改善电能质量和系统功率潮流控制的目的。

在电力电子变压器中引入了大量的大功率高压半导体开关及PWM波形控制,高压开关器件或相连的高频变压器中绝缘材料承受的实际电压波形特征不再是传统的工频正弦,而是高频方波。这样的高频方波具备以下特征:频率约1~20kHz,占空比50%,幅值约1~15kV,具有纳秒级的上升沿和下降沿。在这种高压高频快速脉冲冲击作用下,绝缘材料容易发生严重的局部放电,使得电力电子变压器的绝缘失效问题愈加突出。倘若绝缘发生击穿失效,不仅会造成电力电子变压器的短路,影响设备自身及其它设备的正常运行,而且由于极大的短路电流导致的设备过热、烧毁,造成输配电系统及用电安全威胁。因此,预先做好高频高压快速脉冲冲击作用下的绝缘老化试验是必要的,能够提前知晓绝缘材料性能和寿命,是保障电力电子变压器正常运行的前提条件。

在绝缘老化测试试验中,一个绝缘材料样品的老化时间不仅需要高达数百小时以上,而且必须在击穿时刻能够快速可靠断开测试回路并同时记录寿命数据。因此,该种老化试验不适合人工实时监测,必须有具有监测和记录寿命数据功能的击穿自动保护装置,而且需要在考虑节约时间成本的情况下同时测试多组绝缘材料样品。然而,在高频高压快速脉冲冲击作用下的绝缘老化试验中,击穿自动保护装置的设计面临着以下两个主要挑战:(1)除了常规的传导干扰外,高频高压快速脉冲作用下产生强电磁辐射干扰,使击穿自动保护装置暴露在强电磁辐射环境下,容易产生误触发或误动作,要求保证装置整体都具有较强的抗电磁干扰能力;(2)在用单个高压电源同时并联测试多组绝缘材料样品时,当一个绝缘材料样品发生击穿短路的时间过长,不仅会造成设备过热或起火,而且极大影响其他并联支路中绝缘材料样品测试,从而必须要求在绝缘击穿瞬间进行快速保护动作,切除绝缘击穿支路,保证其余样品测试电路能够正常运行。

以下是基于电压电流信号或温度信号传感的击穿自动保护装置:

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