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CN107209221A - 用于高压测试的电路装置和高压测试设备 - Google Patents

用于高压测试的电路装置和高压测试设备 Download PDF

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CN107209221A CN201680006494.1A CN201680006494A CN107209221A CN 107209221 A CN107209221 A CN 107209221A CN 201680006494 A CN201680006494 A CN 201680006494A CN 107209221 A CN107209221 A CN 107209221A
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Abstract

本发明涉及一种用于高压测试的电路装置(1)。电路装置(1)包括：交流电压源(3)；以及至少两个电路支路(5,7)，其分别能够与交流电压源(3)电连接。在此，借助第一电路支路(5)能够对测试件(9)施加交流电压，并且借助对交流电压进行整流的第二电路支路(7)能够对测试件(9)施加直流电压。

Description

用于高压测试的电路装置和高压测试设备
技术领域
本发明涉及一种用于高压测试的电路装置和高压测试设备。
背景技术
对高压产品的完整高压测试尤其需要交流电压测试和/或直流电压测试以及冲击电压测试。作为用于交流电压产品的常规和/或型式测试，最常使用的是交流电压测试。然而，作为用于市场不断增长的直流电压产品的常规和/或型式测试，也需要越来越多的直流电压测试。
两种产品类别、即直流电压产品和交流电压产品的测试都附加地需要冲击电压测试。在此需要两种类型的冲击电压测试：所谓的开关冲击和雷电冲击测试。从技术角度来说，开关脉冲测试通常作为特殊测试或型式测试是足够的，并且通常也是这样实践的。要进行的开关冲击测试的数量因此在实践中相对小。相反，雷电冲击测试从技术的角度不仅作为特殊或型式测试是有意义的，而且特别是在气体绝缘的产品中也作为常规测试。虽然雷电冲击常规测试目前由于附加地需要的开销相对很少执行，但是对雷电冲击常规测试的需求持续增加。
交流电压测试、直流电压测试和冲击电压测试通常彼此分离地在三个单独的测试设备上进行。这在测试现场造成了用于多个测试设备的相对大的空间和投资需求以及用于在不同的测试设备之间输送测试件的对应的开销。在进行现场测试的情况下，还出现用于运送多个设备的开销。对气体绝缘的产品、例如气体绝缘的开关设备进行测试时的开销特别大。这些产品优选直接(在没有空气通道的情况下)与测试设备法兰连接，以减小用于大的空气中的绝缘距离的空间需求，并且获得良好的局部放电干扰电平。对于交流电压，这可以利用可获得的测试设备实现。相反，对于雷电冲击测试和直流电压测试，这通常需要利用测试空气馈通(Luftprüfdurchführungen)来改建测试设备。
发明内容
本发明要解决的技术问题是，提供一种改进的用于高压测试的电路装置。
根据本发明，上述技术问题通过权利要求1的特征来解决。
本发明的有利构造是从属权利要求的内容。
根据本发明的用于高压测试的电路装置包括：交流电压源；以及至少两个电路支路，其分别能够与交流电压源电连接。在此，借助第一电路支路能够对测试件施加交流电压，并且借助对交流电压进行整流的第二电路支路能够对测试件施加直流电压。
这种电路装置使得能够有利地实现高压测试设备，利用其能够选择性地对测试件进行交流电压测试和/或直流电压测试，而不需要改变测试件的位置。此外，通过合适地构造第二电路支路(参见下面)，还能够实现冲击电压测试，从而能够以节省空间和成本低廉的方式在单个高压测试设备上进行所有三种高压测试类型(交流电压测试、直流电压测试和冲击电压测试)。
本发明的构造设置有：第一开关，经由其，第一电路支路能够与交流电压源电连接；和/或第二开关，经由其，第二电路支路能够与交流电压源电连接。
这些开关使得能够有利地以特别简单的方式选择性地对测试件施加直流电压和/或交流电压。
本发明的另一个构造设置为，交流电压源具有可调节的变压器，用于产生具有可变的有效值的交流电压。
由此能够有利地将能够借助第一电路支路对测试件施加的交流电压和能够借助第二电路支路对测试件施加的直流电压与测试件和测试要求匹配。特别是，本发明设置能够产生具有高达例如750kV的相对高的有效值的交流电压的交流电压源。由此，在两个电路支路中不需要或者需要相对中型的用于产生足够大的交流电压和直流电压以及由直流电压产生的冲击电压的部件，用于进行常见的高压测试，从而特别是消除了在电路支路中用于电压倍增的成本和开销。
本发明的另一个构造设置有至少一个用于产生能够对测试件施加的高压脉冲的冲击电压发生级，其中，冲击电压发生级具有存储电容器和用于对存储电容器放电的火花间隙。
本发明的这种构造使得能够有利地通过对至少一个存储电容器充电并且经由至少一个火花间隙对其放电来产生高压脉冲。
所述电路装置在此优选具有至少两个串联连接的冲击电压发生级。
这使得能够有利地通过耦合多个冲击电压发生级来提高高压脉冲的电压。
在此，第一冲击电压发生级优选具有能够主动点火的第一火花间隙。
这使得能够有利地通过冲击电压发生级的火花间隙的主动点火可靠并且时间上可控地产生高压脉冲。
此外，利用至少一个冲击电压发生级实现的电路装置优选包括与测试件并联连接的截断火花间隙。在此，截断火花间隙优选被构造为能够主动触发，即能够主动点火。
这使得能够有利地产生具有电压截波的雷电冲击电压的特殊波形。
本发明的一个特别优选的构造设置为，将至少一个冲击电压发生级集成到第二电路支路中。
这种构造使得能够有利地通过将第二电路支路的直流电压也用于产生冲击电压，以特别高效并且节省空间的方式实现高压测试设备，利用其能够选择性地实现交流电压测试、直流电压测试和/或冲击电压测试。
具有至少一个冲击电压发生级的电路装置的另外的构造设置为，至少一个冲击电压发生级具有火花间隙，火花间隙具有火花间隙电极，其电极间距能够调节至火花间隙电极接触，和/或至少一个冲击电压发生级的火花间隙能够通过桥接线路和桥接开关桥接。
这些构造使得能够有利地在需要的情况下使火花间隙短路，例如以便借助第二电路支路在没有冲击电压的情况下实现单纯的直流电压测试，和/或以便出于安全原因在运行结束之后进行电容器放电。
本发明的另一个构造设置为，第一电路支路包括耦合电容器和连接在其下游的第一去耦四端网络，用于进行局部放电测量。
本发明的这种构造使得能够有利地还借助第一电路支路进行交流电流局部放电测量。
本发明的另一个构造设置为，第二电路支路包括具有维拉特充电电容器和维拉特二极管的维拉特电路元件，用于提高直流电压。
本发明的这种构造使得能够有利地通过所谓的维拉特电路提高第二电路支路中的直流电压。
在此，第二电路支路优选具有第二去耦四端网络，用于进行局部放电测量，第二去耦四端网络能够经由去耦开关与维拉特充电电容器连接。
本发明的前述构造的该扩展方案使得能够有利地借助第二电路支路在直流电压运行中进行局部放电测量。
根据本发明的高压测试设备具有具备上面已经提及的优点的根据本发明的用于进行高压测试的电路装置。
在此，电路装置优选布置在被构造为用绝缘气体填充的壳体中，所述壳体具有用于测试件的连接法兰。
这使得能够有利地在连接法兰上针对交流电压测试、直流电压测试和/或冲击电压测试对气体绝缘的产品、例如气体绝缘的开关设备进行高压测试，而不需要重新安装测试件。
附图说明
上面描述的本发明的特性、特征和优点以及实现其的方式结合下面对结合附图详细说明的实施例的描述将变得更清楚并且更容易理解。在此，
图1示出了用于高压测试的电路装置的电路图，以及
图2示意性地示出了用于高压测试的高压测试设备。
具体实施方式
图1示出了在图1中未示出的用于高压测试的高压测试设备13的电路装置1的电路图，其中，如下面所描述的，所示出的电路装置1的不同部件是任选的。
电路装置1包括交流电压源3、可经由第一开关Sl_l与交流电压源3电连接的第一电路支路5和可经由第二开关Sl_2与交流电压源3电连接的第二电路支路7。开关Sl_l,Sl_2也可以共同作为转换开关来实现。
交流电压源3优选包括可调节的变压器，用于产生相对大的交流电压，例如具有高达750kV的有效值的交流电压。
借助第一电路支路5可以对测试件9施加交流电压。
为了进行交流电流局部放电测量，第一电路支路5任选地包括耦合电容器C4和连接在其下游的第一去耦四端网络X1。
借助第二电路支路7可以对测试件9施加直流电压。为此，第二电路支路7包括由整流二极管D2和第一存储电容器C2构成的半波整流级。整流二极管D2连接在第二开关Sl_2和测试件9之间。第一存储电容器C2的第一电极C2.1与整流二极管D2的测试件侧极连接，第二电极C2.2与信号地连接。
为了提高直流电压，第二电路支路7任选地还包括具有维拉特充电电容器C1和维拉特二极管D1的维拉特电路元件(Villard-Schaltungsglied)。维拉特充电电容器C1在此连接在第二开关Sl_2和整流二极管D2之间。维拉特二极管D1连接在信号地和维拉特充电电容器C1的与整流二极管D2连接的第一电极C1.1之间，使得维拉特充电电容器C1、维拉特二极管D1、整流二极管D2和第一存储电容器C2形成格莱纳赫电路(Greinacher-Schaltung)，以提高电压。
在具有维拉特充电电容器C1和维拉特二极管D1的实现中，第二电路支路7还任选地包括断开开关S2_2，借助其可以断开维拉特充电电容器C1与维拉特二极管D1和整流二极管D2的电连接，以提高运行安全性，和/或可以断开可以经由去耦开关S2_1与维拉特充电电容器C1的第一电极C1.1连接的第二去耦四端网络X2，以进行局部放电测量，使得在直流电压运行中也可以进行局部放电测量。局部放电校准信号的馈送可以以已知的方式经由滑动杆进行。此外，在第二开关Sl_2后面可以任选地设置这里未示出的接地滑板，用于维拉特充电电容器C1。
为了在第二电路支路7中转换直流电压的极性，可以实现已知的二极管设计，例如分段结构和段的机械跷板式电路或者旋转电路。在具有维拉特充电电容器C1和维拉特二极管D1的实现中，优选在几何上彼此线性地布置两个二极管Dl,D2，以便能够简单地耦合两个二极管Dl,D2的极性转换机械装置。
一个特别优选的实施例设置为，根据所谓的马克思发生器(Marx-Generators)的原理，在第二电路支路7中集成具有用于产生可以对测试件9施加的高压脉冲的、多个串联连接的冲击电压发生级的冲击发生电路11。在所示出的实施例中，冲击发生电路11包括两个串联连接的冲击电压发生级，其由两个火花间隙Ql,Q2、第一存储电容器C2、第二存储电容器C3和两个放电电阻R2,R3形成。
在此，第一冲击电压发生级包括可有源点火的第一火花间隙Q1，用于对第一存储电容器C2放电。第二冲击电压发生级包括第二火花间隙Q2，用于对第二存储电容器C3放电。两个存储电容器C2,C3经由第一火花间隙Q1串联连接。第二火花间隙Q2连接在第二存储电容器C3和测试件9之间，使得第一存储电容器C2经由第一火花间隙Q1的放电使施加在第二存储电容器C3上的电压提高，由此将第二火花间隙Q2点火，并且将高压脉冲传输到测试件9。
任选地可以设置连接在测试件9和信号地之间的第三放电电阻R4，其可以利用连接在其上游或者下游的接入开关S3接入。当第一放电电阻R2和第二放电电阻R3足以在火花间隙Ql,Q2点火时放电时，可以去除第三放电电阻R4。
此外，可以任选地设置连接在测试件9和信号地之间的截断火花间隙Q3，用于产生具有电压截波的雷电冲击电压的特殊波形。截断火花间隙Q3优选被构造可有源地触发。
为了在没有借助冲击发生电路11产生的高压脉冲的情况下进行直流电压测试，可以将第二火花间隙Q2通过这里未示出的桥接线路和桥接开关桥接，或者可以将第二火花间隙Q2的火花间隙电极的电极间距调节至火花间隙电极接触。
此外，出于安全性原因，为了在运行结束之后进行电容器放电，和/或为了在没有高压脉冲的情况下单纯地进行直流电压测试时避免第一火花间隙Q1点火，任选地实现为可以将第一火花间隙Q1的火花间隙电极的电极间距调节至火花间隙电极接触。
两个电路支路5,7经由串联电阻R1与测试件9连接。串联电阻R1用作用于避免特别是由于电压尖峰而损坏高压测试设备13的保护电阻，并且在具有冲击发生电路11的实现的情况下，用作用于冲击发生电路11的附加的充电电阻。为了实现更好的保护设计，可以任选地设置连接在交流电压源3和开关Sl_l,Sl_2之间的第一阻抗Z1和/或在第一电路支路5中连接在第一开关Sl_1和测试件9之间的第二阻抗Z2。
为了单纯地对测试件9进行交流电压测试，将第一开关Sl_1闭合，并且将第二开关Sl_2断开。
为了对测试件9进行直流电压测试，将第一开关Sl_1断开，并且将第二开关Sl_2闭合。当在具有冲击发生电路11的实现的情况下，要在没有由冲击发生电路11产生的高压脉冲的情况下进行直流电压测试时，还通过合适地设置第一火花间隙Q1的参数、例如压力和/或电极间距，可靠地避免第一火花间隙Q1点火，并且将第二火花间隙Q2桥接或者使第二火花间隙Q2的火花间隙电极彼此接触。
为了对测试件9进行冲击电压测试，将第一开关Sl_1断开，并且将第二开关Sl_2闭合，并且通过将第一火花间隙Q1有源地触发(点火)来产生高压脉冲。
为了对测试件9进行交流电压测试和与其叠加的冲击电压测试，将两个开关Sl_l,Sl_2闭合，并且通过将第一火花间隙Q1有源地触发(点火)来产生高压脉冲。
图2仅示意性地示出了具有在图2中不可见的用于高压测试的电路装置1的高压测试设备13。电路装置1布置在被构造为填充有绝缘气体、例如六氟化硫(Schweielhexafluorid)的壳体15中，壳体15具有用于测试件9的连接法兰17。
虽然通过优选实施例进一步详细示出并描述了本发明，但是本发明不限于所公开的示例，本领域技术人员可以得出其它变形，而不脱离本发明的保护范围。

Claims (15)

1.一种用于高压测试的电路装置(1)，包括：
-交流电压源(3)，
-以及至少两个电路支路(5,7)，其分别能够与交流电压源(3)电连接，
-其中，借助第一电路支路(5)能够对测试件(9)施加交流电压，
-以及借助对交流电压进行整流的第二电路支路(7)能够对测试件(9)施加直流电压。
2.根据权利要求1所述的电路装置(1)，
其特征在于，
第一开关(Sl_l)，经由其，第一电路支路(5)能够与交流电压源(3)电连接，和/或第二开关(Sl_2)，经由其，第二电路支路(7)能够与交流电压源(3)电连接。
3.根据前述权利要求中任一项所述的电路装置(1)，
其特征在于，
交流电压源(3)具有可调节的变压器，用于产生具有不同有效值的交流电压。
4.根据前述权利要求中任一项所述的电路装置(1)，
其特征在于，
至少一个用于产生能够对测试件(9)施加的高压脉冲的冲击电压发生级，其中，冲击电压发生级具有存储电容器(C2,C3)和用于对存储电容器(C2,C3)放电的火花间隙(Ql,Q2)。
5.根据权利要求4所述的电路装置(1)，
其特征在于
至少两个串联连接的冲击电压发生级。
6.根据权利要求4或5所述的电路装置(1)，
其特征在于，
第一冲击电压发生级具有能够有源地点火的第一火花间隙(Q1)。
7.根据权利要求4至6中任一项所述的电路装置(1)，
其特征在于，
与测试件(9)并联连接的截断火花间隙(Q3)。
8.根据权利要求7所述的电路装置(1)，
其特征在于，
截断火花间隙(Q3)构造为能够有源地触发。
9.根据权利要求4至8中任一项所述的电路装置(1)，
其特征在于，
将至少一个冲击电压发生级集成到第二电路支路(7)中。
10.根据权利要求4至9中任一项所述的电路装置(1)，
其特征在于，
至少一个冲击电压发生级具有火花间隙(Ql,Q2)，火花间隙具有火花间隙电极，其电极间距能够调节至火花间隙电极接触，和/或至少一个冲击电压发生级的火花间隙(Ql,Q2)能够通过桥接线路和桥接开关桥接。
11.根据前述权利要求中任一项所述的电路装置(1)，
其特征在于，
第一电路支路(5)包括耦合电容器(C4)和连接在其下游的第一去耦四端网络(X1)，用于进行局部放电测量。
12.根据前述权利要求中任一项所述的电路装置(1)，
其特征在于，
第二电路支路(7)包括具有维拉特充电电容器(C1)和维拉特二极管(D1)的维拉特电路元件，用于提高直流电压。
13.根据权利要求12所述的电路装置(1)，
其特征在于，
第二电路支路(7)具有第二去耦四端网络(X2)，用于进行局部放电测量，第二去耦四端网络能够经由去耦开关(S2_l)与维拉特充电电容器(C1)连接。
14.一种高压测试设备(13)，具有根据前述权利要求中任一项所述的电路装置(1)，用于进行高压测试。
15.根据权利要求14所述的高压测试设备(13)，
其特征在于，
电路装置(1)布置在被构造为用绝缘气体填充的壳体(15)中，所述壳体具有用于测试件(9)的连接法兰(17)。
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