階梯充電式200kV/10mA快速極性轉換直流發生器的製作方法

2023-06-19 13:53:26

專利名稱：階梯充電式200kV/10mA快速極性轉換直流發生器的製作方法
技術領域：
階梯充電式200kV/10mA快速極性轉換直流發生器技術領域[0001]本實用新型涉及一種階梯充電式200kV/10mA快速極性轉換直流發生器，主要應用於72. 5kV及以下耦合電容器、電容分壓器及直流濾波電容器的極性反轉試驗。
背景技術：
[0002]耦合電容器主要用於我國工頻高壓及超高壓交流輸電線路中，以實現載波、通訊、 測量、控制、保護及抽取電能之目的。電容分壓器主要用於工頻電壓的測量，受技術條件所限，目前在超高壓場合仍大多採用此類分壓器。直流濾波電容器主要安裝在高壓直流輸電換流站直流側，用於直流濾波器的電容器單元和電容器組。[0003]根據用戶現場反饋的運行情況和國家高壓電器產品質量監督檢驗中心型式試驗情況總結髮現，上述產品在直流耐受電壓試驗及極性轉換試驗中暴露出來的問題較多。直流極性反轉試驗主要用以考核直流濾波電容器在極端工況下短時極性轉換耐受能力。在直流電壓作用下，絕緣介質(特別是有機矽橡膠等絕緣材料)具有累積效應，因而在短時極性轉換過程中極容易發生內部擊穿故障。故對上述產品進行直流極性反轉試驗對於發現產品潛在缺陷、提高電網運行可靠性具有十分重要的意義。[0004]傳統的用於72. 5kV及以下耦合電容器、電容分壓器、直流濾波電容器直流極性轉換試驗的直流發生器是在輸出電壓降為零值後通過手動或者控制機構將所有矽堆反向重置來達到極性反轉的目的，其換向時間普遍較長，難以滿足相關標準的要求。實用新型內容[0005]本實用新型的目的在於，提供一種階梯充電式200kV/10mA快速極性轉換直流發生器，以解決上述技術問題。[0006]一種階梯充電式200kV/10mA快速極性轉換直流發生器，包括一個三繞組的升壓變壓器，三繞組的升壓變壓器包括原邊的第一繞組和副邊的第二繞組、第三繞組；[0007]第二繞組的一端連接第一整流矽堆的輸入端，第一整流矽堆的輸出端連接第一受控隔離開關的第一接口，第一受控隔離開關的第二接口連接接地開關的一端，接地開關的另一端接地；第二繞組的另一端接地；濾波電容的正極連接第一整流矽堆的輸出端，另一端接地；[0008]第三繞組的一端連接第二整流矽堆的輸入端，第二整流矽堆的輸出端連接第四受控隔離開關的第一接口，第四受控隔離開關的第二接口連接第一充電電容的正極，第一充電電容的負極連接第二充電電容的正極，第二充電電容的負極接地；第三繞組的另一端接地；第二受控隔離開關的第一接口連接第四受控隔離開關的第二接口，第二受控隔離開關的第二接口連接第一受控隔離開關的第二接口 ；第三受控隔離開關的第一接口連接第一充電電容的負極，第三受控隔離開關的第二接口連接第二受控隔離開關的第二接口 ；試品電容器的正極連接第二受控隔離開關的第二接口，試品的負極接地。[0009]本實用新型進一步的改進在於第一繞組、第二繞組和第三繞組的匝數分別為N1、N2、N3 ；N2 / Nl=526, N3 / Ν2=0· 5 O. 75。[0010]本實用新型進一步的改進在於第一整流矽堆和第二整流矽堆的反向擊穿電壓為 300kV，極限通流為50mA。[0011]本實用新型進一步的改進在於第一充電電容和第二充電電容的電容量為O. 2 O. 5uF ;濾波電容的電容量為O. 5uF。[0012]本實用新型進一步的改進在於所述階梯充電式200kV/10mA快速極性轉換直流發生器還包括控制第一受控隔離開關、第二受控隔離開關、第三受控隔離開關、第四受控隔離開關和接地開關接通和關斷的控制單元。[0013]本實用新型進一步的改進在於所述試品電容器為耦合電容器、電容分壓器或直流濾波電容器。[0014]與現有同類直流發生器相比，本實用新型具有以下優點採用一極性耐壓另一極性充電準備階梯充電的結構，大幅縮短了直流極性反轉試驗時的轉換時間，對於直流耐壓水平在160kV的試品，估算的正負極性轉換時間小於I分鐘，滿足標準要求；此外，還可以增加升壓變壓器高壓繞組的抽頭，實現兩次階梯充電的電壓比率的靈活調節。


[0015]圖I為200kV/10mA快速極性轉換直流發生器的原理圖；[0016]圖中，DU D2—整流矽堆；1 一升壓變壓器原邊；2、3—升壓變壓器副邊；4一控制單元；S1、S2、S3、S4—受控隔離開關；ES—接地開關；C1、C2—充電電容；C3—濾波電容；T. O—試品。
具體實施方式
[0017]
以下結合附圖詳細說明本實用新型的技術方案。[0018]請參閱圖I所示，本實用新型一種階梯充電式200kV/10mA快速極性轉換直流發生器，包括一個三繞組的升壓變壓器、兩個整流矽堆(D1、D2)、四個受控隔離開關(SI、S2、S3、 S4)、兩個充電電容(Cl、C2)和一個接地開關ES。Dl、D2的反向擊穿電壓300kV，極限通流 50mA ;C1、C2-電容量 (O. 2 O. 5)uF ；C3-電容量 O. 5uF ;控制單元4主要用於控制各受控開關的接通和關斷。[0019]三繞組的升壓變壓器包括第一繞組NI、第二繞組N2和第三繞組N3，NI、N2、N3為繞組匝數；N2 / Ν1=526，Ν3 / Ν2=0· 5 O. 75。[0020]第二繞組Ν2的一端連接第一整流娃堆Dl的輸入端,第一整流娃堆Dl的輸出端連接第一受控隔離開關SI的第一接口，第一受控隔離開關SI的第二接口連接接地開關ES的一端，接地開關ES的另一端接地；第二繞組Ν2的另一端接地；濾波電容C3的正極連接第一整流矽堆Dl的輸出端，另一端接地。[0021]第三繞組Ν3的一端連接第二整流矽堆D2的輸入端，第二整流矽堆D2的輸出端連接第四受控隔離開關S4的第一接口，第四受控隔離開關S4的第二接口連接第一充電電容 Cl的正極，第一充電電容Cl的負極連接第二充電電容C2的正極，第二充電電容C2的負極接地；第三繞組Ν3的另一端接地。第二受控隔離開關S2的第一接口連接第四受控隔離開關S4的第二接口，第二受控隔離開關S2的第二接口連接第一受控隔離開關SI的第二接口 ；第三受控隔離開關S3的第一接口連接第一充電電容Cl的負極，第三受控隔離開關S3 的第二接口連接第二受控隔離開關S2的第二接口。試品T. O的正極連接第二受控隔離開關S2的第二接口，試品T. O (耦合電容器、電容分壓器、直流濾波電容器)的負極接地。[0022]本實用新型的工作原理是一個極性直流耐壓的同時另一個極性對電容充電，為極性轉換進行準備，通過控制四個受控隔離開關和一個接地開關，可以實現試品在一個極性耐壓完成並放電至30%電壓以下後快速接地，然後按37. 5%和75. 0%電壓兩次反極性階梯充電，以縮短直流極性轉換時間。[0023]快速極性轉換直流發生器極性轉換操作步驟(以正極性向負極性轉換為例)[0024]Stepl :S1、S4接通，此時升壓變壓器通過整流矽堆進行正極性直流耐壓的同時給充電電容C1、C2充電(因繞組3和繞組2匝數比為O. 5^0. 75，因此，當試品直流電壓為U時， P點電位為-O. 5^-0. 75U，充電完成後S4斷開。[0025]Step2 :正極性耐壓結束後，SI斷開，升壓變壓器輸出電壓降低至直流耐壓輸出時的80%，當試品端直流電壓降至30%以下時通過帶電阻的接地開關ES放電，放電完成後ES 斷開。[0026]Step3 :S3接通，電容C2給試品充電，由於充電電容C2設計為試品電容量10倍以上，因此試品將被快速充電至-O. 25^-0. 375U，完成後S3斷開，S2接通，充電電容Cl給試品充電，試品將被快速充電至-O. 5'0. 75U。[0027]Step4 :當Q點電位〉P點電位時(防止D2反充電)，S4再次接通，最後將試品電壓升至-U，至此整個極性反轉過程完成。[0028]對於負極性向正極性轉換，可事先人為轉換矽堆，操作步驟和原理同上。[0029]儘管上面結合附圖對本實用新型進行了描述，但是本實用新型並不局限於上述的具體實施方式
，上述的具體實施方式
僅僅是示意性的，而不是限制性的，本領域的普通技術人員在本實用新型的啟示下，在不脫離本實用新型宗旨和權利要求所保護的範圍情況下， 還可以作出很多形式，這些均屬於本實用新型的保護之內。
權利要求1.一種階梯充電式200kV/10mA快速極性轉換直流發生器，其特徵在於，包括一個三繞組的升壓變壓器，三繞組的升壓變壓器包括原邊的第一繞組(NI)和副邊的第二繞組(N2)、第三繞組(N3)； 第二繞組(N2)的一端連接第一整流矽堆(Dl)的輸入端，第一整流矽堆(Dl)的輸出端連接第一受控隔離開關(SI)的第一接口，第一受控隔離開關(SI)的第二接口連接接地開關(ES)的一端，接地開關(ES)的另一端接地；第二繞組(N2)的另一端接地；濾波電容(C3)的正極連接第一整流矽堆(Dl)的輸出端，另一端接地； 第三繞組(N3)的一端連接第二整流矽堆(D2)的輸入端，第二整流矽堆(D2)的輸出端連接第四受控隔離開關(S4)的第一接口，第四受控隔離開關(S4)的第二接口連接第一充電電容(Cl)的正極，第一充電電容(Cl)的負極連接第二充電電容(C2)的正極，第二充電電容(C2)的負極接地；第三繞組(N3)的另一端接地；第二受控隔離開關(S2)的第一接口連接第四受控隔離開關(S4)的第二接口，第二受控隔離開關(S2)的第二接口連接第一受控隔離開關(SI)的第二接口 ；第三受控隔離開關(S3)的第一接口連接第一充電電容(Cl)的負極，第三受控隔離開關(S3)的第二接口連接第二受控隔離開關(S2)的第二接口 ；試品電容器的正極連接第二受控隔離開關(S2)的第二接口，試品電容器的負極接地。
2.根據權利要求I所述的一種階梯充電式200kV/10mA快速極性轉換直流發生器，其特徵在於，第一繞組(NI)、第二繞組(N2)和第三繞組(N3)的匝數分別為NI、N2、N3 ；N2 /Nl=526, N3 / N2=0. 5 O. 75。
3.根據權利要求I所述的一種階梯充電式200kV/10mA快速極性轉換直流發生器，其特徵在於，第一整流矽堆(Dl)和第二整流矽堆(D2)的反向擊穿電壓為300kV，極限通流為50mAo
4.根據權利要求I所述的一種階梯充電式200kV/10mA快速極性轉換直流發生器，其特徵在於，第一充電電容(Cl)和第二充電電容(C2)的電容量為O. 2^0. 5uF ;濾波電容(C3)的電容量為O. 5uF。
5.根據權利要求I所述的一種階梯充電式200kV/10mA快速極性轉換直流發生器，其特徵在於，所述階梯充電式200kV/10mA快速極性轉換直流發生器還包括控制第一受控隔離開關(SI)、第二受控隔離開關(S2)、第三受控隔離開關(S3)、第四受控隔離開關(S4)和接地開關(ES)接通和關斷的控制單元。
6.根據權利要求I所述的一種階梯充電式200kV/10mA快速極性轉換直流發生器，其特徵在於，所述試品電容器為耦合電容器、電容分壓器或直流濾波電容器。
專利摘要本實用新型公開一種階梯充電式200kV/10mA快速極性轉換直流發生器，包括一個三繞組的升壓變壓器、兩個整流矽堆、四個受控隔離開關、兩個充電電容和一個接地開關ES；本實用新型的特點是在一個極性直流耐壓的同時另一個極性對電容充電，為極性轉換進行準備，通過控制四個受控隔離開關和一個接地開關，可以實現試品在一個極性耐壓完成並放電至30%電壓以下後快速接地，然後按37.5%和75.0%電壓兩次反極性階梯充電，以縮短直流極性轉換時間。本實用新型採用一極性耐壓另一極性充電準備階梯充電的結構，大幅縮短了直流極性反轉試驗時的轉換時間，對於直流耐壓水平在160kV的試品，估算的正負極性轉換時間小於1分鐘，滿足標準要求。
文檔編號H02M7/12GK202818130SQ20122049349
公開日2013年3月20日 申請日期2012年9月25日 優先權日2012年9月25日
發明者李博, 李華良 申請人:中國西電電氣股份有限公司