一种冲击电流反极性过冲抑制装置的制作方法

本发明涉及高压脉冲测试，尤其涉及一种冲击电流反极性过冲抑制装置。

背景技术：

1、避雷器主要用于抑制过电压，其核心元件是氧化锌电阻片，以下简称阀片。针对各种过电压，需要对阀片进行相应的各种波形冲击电流试验。由于电阻片规格众多，试验电流范围跨度大，在对阀片放电时，尤其是在方波冲击回路中，因回路参数与试品参数匹配不当，会出现较大的反极性电压与反极性电流，有时反极性峰值甚至会接近正极性峰值，导致输出波形不满足标准要求，同时还会对回路器件、测试设备及被试品造成严重冲击和测量偏差。

2、针对上述反极性过冲问题，现有技术通常采取两种方式：一种是不设置专用反向抑制结构，仅依靠避雷器阀片自身的非线性伏安特性进行被动限压；另一种是为不同规格的阀片匹配对应的电感和电阻，试图通过调整回路参数来减小反极性过冲。

3、然而，仅依靠避雷器阀片被动限压的方式无法彻底阻断反向电流，当反极性电压超过阀片阈值时，阀片仍会导通反向电流，极易导致阀片及设备器件击穿损坏。而采用为每种阀片匹配对应电感和电阻的方式，会产生设备投资大、元件更换频繁的问题，不同规格阀片无法在同一批次中进行试验，同时频繁更换元件也增加了安全风险。

技术实现思路

1、本发明旨在解决现有技术的不足，提供了一种冲击电流反极性过冲抑制装置，具体技术方案如下：

2、包括反向抑制二极管组以及散热与固定结构件，反向抑制二极管组包括多只串联连接的二极管，反向抑制二极管组串联于冲击电流回路中，散热与固定结构件分别与反向抑制二极管组中的每只二极管固定连接，用于为各二极管提供散热和机械支撑。

3、本发明提供的一种冲击电流反极性过冲抑制装置的有益效果如下：

4、通过将包括多只串联连接二极管的反向抑制二极管组串联于冲击电流回路中，正向冲击电流可以顺利通过，而反极性电流被反向抑制二极管组完全阻断，从而彻底消除因回路参数与试品参数匹配不当产生的反极性电压和反极性电流，避免反极性过冲接近正极性峰值，保证输出波形满足标准要求。同时，反向抑制二极管组将反极性电流通路截断，防止反极性电流对回路器件、测试设备及阀片造成严重冲击和测量偏差，避免阀片及设备器件击穿损坏。散热与固定结构件分别与每只二极管固定连接，为各二极管提供散热和机械支撑，保证在严酷测试工况下二极管能够稳定工作，无需为不同规格阀片匹配不同的电感和电阻，降低了设备投资和更换频率，使不同规格阀片可以同批试验，减少了安全风险。

5、在上述方案的基础上，本发明的一种冲击电流反极性过冲抑制装置还可以做如下改进。

6、进一步，反向抑制二极管组的正向导通方向与冲击电流的正极性方向相同。

7、采用上述进一步方案的有益效果是：使得正极性冲击电流能够无阻碍地通过反向抑制二极管组，不会对正向冲击电流的波形峰值、波前时间、半峰值时间产生任何影响，保证了试验波形的标准性和准确性。由于正向导通方向与冲击电流的正极性方向一致，反向抑制二极管组在正向电流通过时处于低阻抗导通状态，不会额外消耗能量或产生明显压降，避免了因装置串入回路而导致的能量损失和波形畸变，确保对阀片施加的冲击电流完全符合试验要求。

8、进一步，正极性冲击电流经反向抑制二极管组流向阀片，反向抑制二极管组在反极性电流产生时处于反向截止状态以完全阻断反极性电流通路。

9、采用上述进一步方案的有益效果是：正极性冲击电流经反向抑制二极管组流向阀片，确保试验电流能够正常施加于阀片而不受任何阻碍，维持了冲击电流的波形完整性和能量输出。当反极性电流产生时，反向抑制二极管组迅速进入反向截止状态，将反极性电流通路完全阻断，从根源上消除了反极性电流对阀片、冲击电流发生器及回路中其他器件的冲击。这一技术特征避免了反极性电流导致的阀片内部晶界结构破坏和设备器件击穿损坏，防止了因回路参数与试品参数匹配不当造成的波形超标和测量偏差，保证了试验过程的安全性和试验结果的准确性。

10、进一步，冲击电流回路包括冲击电流发生器和阀片，反向抑制二极管组串联连接于冲击电流发生器与阀片之间，反向抑制二极管组的正向导通方向从冲击电流发生器指向阀片。

11、采用上述进一步方案的有益效果是：反向抑制二极管组串联连接于冲击电流发生器与阀片之间，并且正向导通方向从冲击电流发生器指向阀片，使得正极性冲击电流能够从冲击电流发生器无阻碍地通过反向抑制二极管组到达阀片，保证了对阀片施加正向冲击电流的试验功能正常实现。同时，这一串联位置和方向设置确保了任何试图从阀片流向冲击电流发生器的反极性电流都会被反向抑制二极管组完全阻断，从而保护冲击电流发生器内部的电容组和放电开关免受反极性过电压的冲击，延长设备使用寿命，并防止反极性电流对阀片造成反向损伤，提高了整个冲击电流回路的安全性和可靠性。

12、进一步，散热与固定结构件包括多个散热模块，每个散热模块对应固定一只二极管。

13、采用上述进一步方案的有益效果是：使得每只二极管工作时产生的热量能够被专属的散热模块及时吸收并散发，避免了多只二极管共用同一散热结构时可能出现的热量累积和散热不均匀问题，有效控制每只二极管的结温在安全范围内。同时，每个散热模块独立固定对应的二极管，保证了二极管的安装位置精确可靠，防止因振动或电动力作用导致二极管之间发生相对位移或相互接触短路。当需要调整反向抑制二极管组中二极管的数量以适配不同电压等级的冲击电流回路时，只需增加或减少对应数量的散热模块，无需更换整体结构，降低了维护复杂度和使用成本。

14、进一步，各散热模块沿高度方向依次串联连接，相邻散热模块之间相互固定，散热模块用于吸收并散发对应二极管工作时产生的热量，并为多只串联连接的二极管提供整体机械支撑。

15、采用上述进一步方案的有益效果是：各散热模块沿高度方向依次串联连接，相邻散热模块之间相互固定，使得整个装置形成竖直的柱状结构，占用水平空间小，便于在冲击电流发生器与阀片之间的狭窄空间内安装。散热模块独立吸收并散发对应二极管工作时产生的热量，保证了每只二极管的散热互不干扰，避免热量在高度方向上的累积传递，提高了散热效率和可靠性。同时，相邻散热模块之间的相互固定以及整体串联连接，为多只串联连接的二极管提供了整体机械支撑，将所有二极管及其散热片固定成一个刚性整体，防止在冲击电流产生的强电动力作用下发生位移、振动或相互碰撞，保证了电气连接的稳定性和装置长期运行的可靠性。

16、进一步，反向抑制二极管组还包括均压电阻。

17、采用上述进一步方案的有益效果是：反向抑制二极管组还包括均压电阻，使得多只串联连接的二极管在反向截止状态下承受的电压能够均匀分布，避免了因各二极管反向漏电流和结电容存在微小差异而导致的电压分配不均问题。这一技术特征有效防止了某一只二极管因承受过高反向电压而发生雪崩击穿，保护了每一只二极管的安全运行，提高了整个反向抑制二极管组的可靠性和使用寿命。同时，均压电阻为反向漏电流提供了旁路通道，减少了二极管自身的反向电压应力，使反向抑制二极管组能够在更高电压等级的冲击电流回路中稳定工作，扩大了装置的适用范围。

18、进一步，每只二极管的两端分别并联至少一个均压电阻，均压电阻为高压无感电阻，用于使串联连接的各二极管在反向截止状态下承受的电压均匀分布。

19、采用上述进一步方案的有益效果是：每只二极管的两端分别并联至少一个均压电阻，且均压电阻选用高压无感电阻，使得串联连接的各二极管在反向截止状态下承受的电压能够精确均匀分布。高压无感电阻消除了分布电感对高频电压分压的影响，保证了在冲击电流波形包含丰富谐波分量的工况下，各二极管两端的电压仍然保持均衡，防止电压分布不均导致个别二极管过压击穿。这一技术特征提高了反向抑制二极管组的反向耐压利用率和整体可靠性，使多只串联连接的二极管能够稳定工作在额定反向电压范围内，延长了二极管的使用寿命，同时降低了因电压不均而引发的连锁失效风险，确保装置在严酷测试工况下的长期安全运行。

20、进一步，每只二极管的两端并联两个均压电阻，相邻两只二极管所对应的均压电阻分别安装在相反的方向上。

21、采用上述进一步方案的有益效果是：每只二极管的两端并联两个均压电阻，使每个二极管的均压电路具有双倍功率裕度，即便其中一个均压电阻失效，另一个均压电阻仍能维持均压功能，显著提高了反向抑制二极管组的冗余可靠性和长期运行稳定性。相邻两只二极管所对应的均压电阻分别安装在相反的方向上，避免了上下相邻的均压电阻在垂直方向上对齐重叠，从而增大了不同电位点之间的爬电距离以及空间电气间隙，有效防止了高压放电和沿面闪络现象，提高了装置在严酷高压测试工况下的绝缘安全性能，降低了因均压电阻之间放电导致设备损坏的风险。

22、进一步，还包括多个绝缘支撑柱，每个所述散热模块包括一个散热片，每个绝缘支撑柱依次穿过各散热模块的散热片，在所述绝缘支撑柱的顶部和底部均设有绝缘板和蝶形弹簧，并通过螺母锁紧，将所述多只串联连接的二极管串联固定。

23、采用上述进一步方案的有益效果是：通过多个绝缘支撑柱实现所有散热模块的串联锁紧和多只二极管的整体固定，提高了整体结构的抗扭转稳定性和冗余可靠性，同时仍保持了较为简洁的机械结构，降低了组装复杂度。散热片直接固定于二极管外表面，保证了热量从二极管外壳到散热片的直接高效传导，同时各绝缘支撑柱轴向穿过各散热片，并通过两端的绝缘板、蝶形弹簧及螺母锁紧，将所有二极管沿同一轴线方向牢固串联，防止在冲击电流产生的电动力作用下发生径向偏移或轴向松动，保证了电气连接的长期可靠性和机械稳定性。