1.2試驗(yàn)方法基本原理
  電抗器上形成脈沖振蕩電壓波形是通過(guò)對(duì)充電電容的放電實(shí)現(xiàn)的．放電回路電阻R包括球隙放電通道電阻和電抗器的等效電阻，這樣構(gòu)成的回路電阻最小，容易滿足振蕩條件．設(shè)電容器的初始充電電壓為UC0，回路電流、電容器和電抗器上的電壓可以簡(jiǎn)化成下式當(dāng)電抗器出現(xiàn)匝間短路故障后，電感量減小且損耗增加．由式(3)與式(4)可以看出，電抗器波形的振蕩周期將減小，幅值的衰減速度也將加快，這可作為匝間短路故障判別的主要依據(jù)．利用示波器記錄分壓器低壓臂的電壓波形，通過(guò)波形比較來(lái)確定匝間短路故障．
   
  2.試驗(yàn)電路分析
  2.1脈沖振蕩試驗(yàn)電路與沖擊電壓發(fā)生器比較
  脈沖振蕩試驗(yàn)電路單次工作過(guò)程與沖擊電壓發(fā)生器的工作過(guò)程類似: 首先需要對(duì)充電電容進(jìn)行充電，然后對(duì)充電電容放電． 但充電回路與放電回路與沖擊電壓發(fā)生器都不相同．要在1min時(shí)間內(nèi)完成3000次放電，就需要對(duì)充電電容進(jìn)行相同次數(shù)的充電．而沖擊電壓發(fā)生器對(duì)充電沒(méi)有如此高的要求，只需數(shù)秒完成1次．放電電路也不像沖擊電壓發(fā)生器那樣存在波頭制動(dòng)電阻和波尾制動(dòng)電阻，而是充電電容與電抗器直接形成阻尼振蕩．
   
    2.2充電電路分析
    直流供電作為電容充電電源，最高160kV的工作電壓，可選用半波整流電路來(lái)實(shí)現(xiàn)．僅對(duì)電容充電，沒(méi)有其他阻性負(fù)載，也不必要額外濾波．在50 Hz供電頻率下，半波整流電路1 min 可以完成3 000 次充電，滿足國(guó)標(biāo)對(duì)充放電次數(shù)的要求．
   
  直流高壓供電電源與充電電容并聯(lián)，當(dāng)電容放電時(shí)，直流高壓電源會(huì)同時(shí)參與工作．這樣不僅會(huì)破壞放電回路的工作條件，而且可能由于過(guò)流損壞高壓電源．因此，在直流供電與充電電容之間必須放置一個(gè)高壓保護(hù)電阻來(lái)減小對(duì)放電過(guò)程的影響并保護(hù)高壓電源，它也會(huì)減緩對(duì)電容的充電速度，取值時(shí)要兼顧．圖2 是半波整流充電電路．T1為調(diào)壓器，調(diào)節(jié)試驗(yàn)電壓大小;T2為試驗(yàn)變壓器，起升壓作用;D1為整流用高壓硅堆;R1為保護(hù)電阻．

      2.3放電電路分析
  圖1中電路的放電利用球隙實(shí)現(xiàn)，放電回路能否正常工作取決于球隙放電的穩(wěn)定性．一般情況下，球隙單次自然放電電壓穩(wěn)定．但放電會(huì)造成空氣電離，球隙間的離子會(huì)改變電場(chǎng)，造成自然放電電壓下降．要保證放電穩(wěn)定，一般兩次放電要有1min間隔．在1min完成3000次放電，球隙的自然放電電壓會(huì)迅速降低．持續(xù)工作時(shí)間越長(zhǎng)，這種現(xiàn)象越嚴(yán)重．球隙放電后，適當(dāng)增大球隙間隙可以提高球隙的放電電壓，由于空氣離子分布的不確定性，也不能實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的放電．在這種情況下，電容Cc上的充電電壓還未達(dá)到試驗(yàn)電壓幅值時(shí)，球隙便發(fā)生放電．式(3)中的UC0減小，電抗器上得到脈沖振蕩波形的幅值會(huì)降低，達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求的每次放電電壓幅值非常困難，而且每個(gè)工作周期可能發(fā)生多次放電．在實(shí)驗(yàn)室利用圖1電路初步試驗(yàn)研究時(shí)就遇到了這個(gè)問(wèn)題，沒(méi)能在干式空心電抗器上得到幅值穩(wěn)定地脈沖振蕩電壓波形．
   
  利用orcad軟件分析球隙放電電壓對(duì)脈沖振蕩電路影響，可直觀地說(shuō)明這一現(xiàn)象．保護(hù)電阻為40kΩ，充電電容為6nF，電抗器試品為10mH，放電回路阻抗為50Ω，得到充電電容工作電壓波形見(jiàn)圖3．穩(wěn)定放電時(shí)，充電電容每個(gè)工頻周期充放電1次，充電電容上能得到接近交流電源電壓峰值的充電電壓．當(dāng)球隙放電電壓下降時(shí)，電容充電電壓達(dá)到交流電源電壓峰值前便開始放電．放電回路振蕩過(guò)程結(jié)束后，放電球隙開路，交流電源繼續(xù)對(duì)充電電容充電，充電電壓仍能滿足球隙放電電壓條件，又會(huì)出現(xiàn)一次放電．如此，一個(gè)工頻周期可能完成了多次充放電，但每次電壓幅值都不能滿足試驗(yàn)要求．

       出現(xiàn)以上問(wèn)題的原因是在重復(fù)放電條件下球隙自然放電電壓下降． 可嘗試可控放電來(lái)解決這個(gè)問(wèn)題．在一個(gè)球上增加點(diǎn)火針，利用觸發(fā)實(shí)現(xiàn)可控放電．在不觸發(fā)狀態(tài)下，球隙電場(chǎng)為稍不均勻電場(chǎng)，且間隙大，自然放電電壓遠(yuǎn)大于試驗(yàn)電壓，即使球隙間含空氣電離離子也不放電．一旦觸發(fā)，點(diǎn)火火花破壞球隙稍不均勻電場(chǎng)的條件，球隙發(fā)生放電．
   
  3.脈沖振蕩電路試驗(yàn)研究
  本文對(duì)可控放電的脈沖振蕩電路進(jìn)行了試驗(yàn)研究．試驗(yàn)變壓器的額定輸出電壓峰值為200kV，保護(hù)電阻為40kΩ，充電電容為3nF，可控放電球隙的直徑為25cm，電抗器試品為55mH，分壓器為電容分壓器，分壓比為1000．通過(guò)電源相位控制，每次在供電電源峰值過(guò)后，充電電容完成充電并處于電壓保持階段進(jìn)行放電觸發(fā)，1min能夠完成3000次放電．連續(xù)測(cè)量的電抗器上的電壓波形，發(fā)現(xiàn)波形的幅值穩(wěn)定．不同試驗(yàn)電壓下，用數(shù)字示波器測(cè)量分壓器低壓臂電壓波形如圖4所示．

      試驗(yàn)過(guò)程中記錄了不同放電電壓下球隙的******間隙，通過(guò)球隙放電電壓表獲取了自然放電電壓與球間隙數(shù)值，兩種間隙對(duì)比結(jié)果見(jiàn)圖5．可以看出，相同放電電壓下可控放電對(duì)應(yīng)的球間隙遠(yuǎn)大于自然放電對(duì)應(yīng)的球間隙，這是保證不觸發(fā)的情況下球隙不放電的條件．