专利名称：电涌保护器雷电流多次回击试验装置的制作方法
技术领域：
本发明属于电气工程技术领域，特别涉及一种对电涌保护器进行雷电流多次回击试验的试验装置。
背景技术：
自然界中的雷击闪电是指一次完整的闪电过程，其持续时间为几百毫秒到1秒钟不等。一次闪电包括一次或几次大电流脉冲过程，每次大电流脉冲过程称为闪击，每次闪击的电流强度不一样，一般为首次闪击较大，或首次和末次闪击较大，或者末次闪击较大，闪击之间的间隔时间一般为几十毫秒到几百毫秒之间，对于自然界中雷击闪电在人眼中所呈现的闪烁，便是由几次闪击所造成的。电涌保护器用于保护工业过程测量和控制装置等电气电子产品免于雷电浪涌的损坏，雷电浪涌测试是考察和检验电涌保护器保护水平和性能的必要试验，目前的试验方法和装置仅能进行雷电流单次试验的模拟，多次重复试验因充放电时间在几十秒以上，而无法模拟及考核微秒到毫秒时间间隔的雷电流多次回击电动力效应及热效应累积，而这类效应试验的模拟和试验对于电涌保护器、接闪器、避雷器、接地材料等产品和装置性能的考核十分重要。例如实际运行中发现已经通过几十到几百千安雷电流单次试验的电涌保护器，在自然雷击情况下，一些比较小的雷电流都能够导致电涌保护器的损坏，这是因为自然雷电往往包含多次回击，每次回击之间的间隔时间较短，通常为几十微妙到几百毫秒之间， 多次回击的累积效应导致电涌保护器的损坏。为了真实模拟自然条件下的雷击情况和更好地考核电涌保护器的性能，我们发明了 一套用于雷电流多次回击的试验装置。
发明内容
本发明的目的就是针对上述背景技术的不足，提供一种电涌保护器雷电流多次回击试
验装置。本发明的技术方案是一种电涌保护器雷电流多次回击试验装置，由光纤隔离智能化冲击控制回路分别与单电源多馈出高压充电回路、多脉冲时序点火回路和多次回击放电主回路相连通所构成；
所述的光纤隔离智能化冲击控制回路包括可编程逻辑控制器PLC和与其相互连通的触摸屏式人机操作界面、模数转换模块、光纤转换器，隔离光纤；光纤转换器与隔离光纤相连；
所述的单电源多馈出高压充电回路包括依次级联的晶间管控制模块、变压器、极性转换模块和多馈出高压充电开关；
所述的多脉冲时序点火回路由依次级联的单片机时间控制电路、多脉冲时序触发电路和多脉冲时序点火电路；所述的多次回击放电主回路包括多组独立的主放电回路，主放电回路上连接有主电容器、调波电感、调波电阻、放电架和试品箱；
所述的单电源多馈出高压充电回路和多脉冲时序点火回路分别与多次回击放电主回路相联通。作为本发明的优选方案有
1、所述的单电源多馈出高压冲电回路上的变压器的原、副边上均连接有限流电阻。2、所述的单电源多馈出高压冲电回路上的多馈出高压充电开关采用快速直线电机驱动的多馈出高压充电开关。3、所述的单电源多馈出高压冲电回路中连接有10个馈出高压充电开关。且与之对应地所述的多脉冲时序点火回路中连接有10组脉冲时序点火回路，所述的多次回击放电主回路中连接有10组独立的主放电回路。本发明在实际运用中
单电源多馈出高压充电回路采用快速直线电机驱动的多馈出高压充电开关，充电时多馈出高压充电开关将单路电源与10组多次回击放电主回路主电容器接通，进行0— 200kV 单路直流高压电源到1 一 10组多次回击放电主回路主电容器充电；充电完毕后，将高压充电开关将单路电源与10组多次回击放电主回路主电容器断开，实现10组主回路相互之间以及与单路直流高压电源之间的高压隔离。多脉冲时序点火回路由单片机时间控制电路、多脉冲时序触发电路、多脉冲时序点火电路组成；单片机时间控制电路采用单片机控制时间序列，快响应半导体器件实现无延时的开关量输出，实现触发脉冲时间间隔从1μ s-ΙΟΟμ s、lms-500ms之间可调，时间精度分别为士1 μ s和士 Ims，多脉冲时序触发电路可同时提供10路、200—300V无延时点火驱动信号；多脉冲时序点火电路能够提供十千伏以上点火电压以触发各个多次回击放电主回路放电球隙的导通。多次回击放电主回路由10组独立的主放电回路构成，每个主回路有独立的RLC回路元件实现独立的幅度和波形调节，每个主回路有独立的放电架和试品箱，通过1一10组高压输出并联，可对1路电涌保护器、接闪器、避雷器、接地材料等进行1一10次、8/20 μ S或其它波形的雷电流回击试验，回击电流次数1-10次可选，也可分别对10个电涌保护器进行单次8/20 μ s获其它波形的雷电流试验，不同序列或试验模式下脉冲间隔时间、雷电流幅度序列、回击次数可调。本发明可真实模拟自然条件下的雷击情况和更好地考核电涌保护器的性能，可对 1路电涌保护器、接闪器、避雷器、接地材料等进行1一10次、8/20μ s及其它波形雷电流回击序列试验，回击电流次数1-10次可选，回击电流间时间间隔从1 μ S-100 μ sUms-500ms 之间可调，回击电流幅值各次等幅或不等幅试验系列可调。也可对最多10个电涌保护器、 接闪器、避雷器、接地材料等同时进行试验。不仅为电涌保护器在雷电流多次回击的工况模拟及效应试验提供了新的有效手段，而且也适用于接闪器、避雷器、接地材料的同类试验， 具有较高的试验效率和试验等价性。
图1是装置的整体设计图。
图2是单电源多馈出高压充电回路的接线图。图3是点火电路原理图，其中
(a)单片机时间控制电路，(b)多脉冲时序触发电路，(c)多脉冲时序点火电路。图4是几种典型实验波形示意图。
具体实施例方式下面结合附图所示实施例对本发明作进一步的说明
光纤隔离智能化冲击控制回路采用可编程逻辑控制器PLC控制各个器件的准确动作以及各个模块之间的互锁，人机界面采用触摸屏进行可视化操作，操作简单，操作界面友好。模数转换模块把一些显示量(电压、电流等)送回可编程逻辑控制器PLC供触摸屏显示以及保护动作判断(如过压保护、过流保护等)，通过光纤转化器和光纤实现控制系统和本体之间电的隔离，控制系统稳定可靠。充电回路通过控制晶间管控制模块来控制升压变压器电压的平稳上升，通过充电极性转换开关实现充电极性的切换，变压器原副边的限流电阻有利于减小整个回路的充电电流、减小变压器的容量，节约成本。单电源多馈出高压充电回路(2)采用快速直线电机驱动的多馈出高压充电开关， 充电时多馈出高压充电开关将单路电源与10组多次回击放电主回路主电容器接通，进行 0-200kV单路直流高压电源到1 一 10组多次回击放电主回路主电容器充电；充电完毕后， 将高压充电开关将单路电源与10组多次回击放电主回路主电容器断开，实现10组主回路相互之间以及与单路直流高压电源之间的高压隔离，达到对多路主回路进行并联同时充电，充好电后高压充电开关快速动作，各个主回路变成独立工作，这样节约了成本，减小了占地面积。多脉冲时序点火回路(3)由单片机时间控制电路、多脉冲时序触发电路、多脉冲时序点火电路组成；单片机时间控制电路采用单片机控制时间序列，快响应半导体器件实现无延时的开关量输出，实现触发脉冲时间间隔从1μ s-ΙΟΟμ s、lms-500ms之间可调，时间精度分别为士1 μ s和士 Ims，多脉冲时序触发电路可同时提供10路、200—300V无延时点火驱动信号；多脉冲时序点火电路能够提供十千伏以上点火电压以触发各个多次回击放电主回路放电球隙的导通。多次回击放电主回路(4)由10组独立的主放电回路构成，每个主回路有独立的主电容器、调波电感、调波电阻回路元件实现独立的幅度和波形调节，每个回路能够输出 4-40kA、8/20ys雷电流，每个主回路有独立的放电架和试品箱，通过1 一 10组高压输出并联，可对1路电涌保护器、接闪器、避雷器、接地材料等进行1 一 10次、8/20 μ s或其它波形的雷电流回击试验，回击电流次数1-10次可选，也可分别对10个电涌保护器进行单次 8/20 μ s或其它波形的雷电流试验，不同序列或试验模式下脉冲间隔时间、雷电流幅度序列、回击次数可调。通过该主回路可完成回击电流幅值10次均为等幅4-40kA的试验系列， 首次80kA、其他1-8次各次等幅均分电流的试验系列；首次80kA、末次80 kA、其他1_6次各次等幅均分电流的试验系列，最大可进行两组200kA试验，也可对最多10个电涌保护器同时进行试验，大大提高了试验效率和试验等价性。
权利要求
1.一种电涌保护器雷电流多次回击试验装置，其特征在于由光纤隔离智能化冲击控制回路分别与单电源多馈出高压充电回路、多脉冲时序点火回路和多次回击放电主回路相连通所构成，其中所述的光纤隔离智能化冲击控制回路包括可编程逻辑控制器PLC和与其相互连通的触摸屏式人机操作界面、模数转换模块、光纤转换器，隔离光纤；光纤转换器与隔离光纤相连；所述的单电源多馈出高压充电回路包括依次级联的晶间管控制模块、变压器、极性转换模块和多馈出高压充电开关；所述的多脉冲时序点火回路由依次级联的单片机时间控制电路、多脉冲时序触发电路和多脉冲时序点火电路；所述的多次回击放电主回路包括多组独立的主放电回路，主放电回路上连接有主电容器、调波电感、调波电阻、放电架和试品箱；所述的单电源多馈出高压充电回路和多脉冲时序点火回路分别与多次回击放电主回路相联通。
2.根据权利要求1所述的一种电涌保护器雷电流多次回击试验装置，其特征在于 所述的单电源多馈出高压冲电回路上的变压器的原、副边上均连接有限流电阻。
3.根据权利要求1或2所述的一种电涌保护器雷电流多次回击试验装置，其特征在于所述的单电源多馈出高压冲电回路上的多馈出高压充电开关采用快速直线电机驱动的多馈出高压充电开关。
4.根据权利要求1或2所述的一种电涌保护器雷电流多次回击试验装置，其特征在于所述的单电源多馈出高压冲电回路中连接有10个馈出高压充电开关； 所述的多脉冲时序点火回路中连接有10组脉冲时序点火回路； 所述的多次回击放电主回路中连接有10组独立的主放电回路。
全文摘要
本发明公开了一种电涌保护器雷电流多次回击试验装置，它由光纤隔离智能化冲击控制回路、单电源多馈出高压充电回路、多脉冲时序点火回路和多次回击放电主回路构成，用于模拟自然雷电条件下雷电流多次回击的工况及效应。本装置可对1路电涌保护器、接闪器、避雷器、接地材料等进行1—10次、8/20μs及其它波形雷电流回击序列试验，回击电流次数1-10次可选，回击电流间时间间隔从1μs-100μs、1ms-500ms之间可调，回击电流幅值各次等幅或不等幅试验系列可调，也可对最多10个电涌保护器、接闪器、避雷器、接地材料等同时进行试验，为雷电流多次回击的工况模拟及效应试验提供了新的手段。
文档编号G01R31/12GK102162829SQ201110065950
公开日2011年8月24日 申请日期2011年3月18日 优先权日2011年3月18日
发明者代盛熙, 周蜜, 张义, 方春华, 王建国, 蔡力, 薛健 申请人:武汉大学