專(zhuān)利名稱(chēng)：階梯充電式200kV/10mA快速極性轉(zhuǎn)換直流發(fā)生器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
階梯充電式200kV/10mA快速極性轉(zhuǎn)換直流發(fā)生器技術(shù)領(lǐng)域[0001]本實(shí)用新型涉及一種階梯充電式200kV/10mA快速極性轉(zhuǎn)換直流發(fā)生器，主要應(yīng)用于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(zhuǎn)試驗(yàn)。
背景技術(shù)：
[0002]耦合電容器主要用于我國(guó)工頻高壓及超高壓交流輸電線路中，以實(shí)現(xiàn)載波、通訊、 測(cè)量、控制、保護(hù)及抽取電能之目的。電容分壓器主要用于工頻電壓的測(cè)量，受技術(shù)條件所限，目前在超高壓場(chǎng)合仍大多采用此類(lèi)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(cè)，用于直流濾波器的電容器單元和電容器組。[0003]根據(jù)用戶(hù)現(xiàn)場(chǎng)反饋的運(yùn)行情況和國(guó)家高壓電器產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心型式試驗(yàn)情況總結(jié)發(fā)現(xiàn)，上述產(chǎn)品在直流耐受電壓試驗(yàn)及極性轉(zhuǎn)換試驗(yàn)中暴露出來(lái)的問(wèn)題較多。直流極性反轉(zhuǎn)試驗(yàn)主要用以考核直流濾波電容器在極端工況下短時(shí)極性轉(zhuǎn)換耐受能力。在直流電壓作用下，絕緣介質(zhì)(特別是有機(jī)硅橡膠等絕緣材料)具有累積效應(yīng)，因而在短時(shí)極性轉(zhuǎn)換過(guò)程中極容易發(fā)生內(nèi)部擊穿故障。故對(duì)上述產(chǎn)品進(jìn)行直流極性反轉(zhuǎn)試驗(yàn)對(duì)于發(fā)現(xiàn)產(chǎn)品潛在缺陷、提高電網(wǎng)運(yùn)行可靠性具有十分重要的意義。[0004]傳統(tǒng)的用于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(zhuǎn)換試驗(yàn)的直流發(fā)生器是在輸出電壓降為零值后通過(guò)手動(dòng)或者控制機(jī)構(gòu)將所有硅堆反向重置來(lái)達(dá)到極性反轉(zhuǎn)的目的，其換向時(shí)間普遍較長(zhǎng)，難以滿(mǎn)足相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的要求。實(shí)用新型內(nèi)容[0005]本實(shí)用新型的目的在于，提供一種階梯充電式200kV/10mA快速極性轉(zhuǎn)換直流發(fā)生器，以解決上述技術(shù)問(wèn)題。[0006]一種階梯充電式200kV/10mA快速極性轉(zhuǎn)換直流發(fā)生器，包括一個(gè)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硅堆的輸入端，第一整流硅堆的輸出端連接第一受控隔離開(kāi)關(guān)的第一接口，第一受控隔離開(kāi)關(guān)的第二接口連接接地開(kāi)關(guān)的一端，接地開(kāi)關(guān)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硅堆的輸出端，另一端接地；[0008]第三繞組的一端連接第二整流硅堆的輸入端，第二整流硅堆的輸出端連接第四受控隔離開(kāi)關(guān)的第一接口，第四受控隔離開(kāi)關(guān)的第二接口連接第一充電電容的正極，第一充電電容的負(fù)極連接第二充電電容的正極，第二充電電容的負(fù)極接地；第三繞組的另一端接地；第二受控隔離開(kāi)關(guān)的第一接口連接第四受控隔離開(kāi)關(guān)的第二接口，第二受控隔離開(kāi)關(guān)的第二接口連接第一受控隔離開(kāi)關(guān)的第二接口 ；第三受控隔離開(kāi)關(guān)的第一接口連接第一充電電容的負(fù)極，第三受控隔離開(kāi)關(guān)的第二接口連接第二受控隔離開(kāi)關(guān)的第二接口 ；試品電容器的正極連接第二受控隔離開(kāi)關(guān)的第二接口，試品的負(fù)極接地。[0009]本實(shí)用新型進(jìn)一步的改進(jìn)在于第一繞組、第二繞組和第三繞組的匝數(shù)分別為N1、N2、N3 ；N2 / Nl=526, N3 / Ν2=0· 5 O. 75。[0010]本實(shí)用新型進(jìn)一步的改進(jìn)在于第一整流硅堆和第二整流硅堆的反向擊穿電壓為 300kV，極限通流為50mA。[0011]本實(shí)用新型進(jìn)一步的改進(jìn)在于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(shí)用新型進(jìn)一步的改進(jìn)在于所述階梯充電式200kV/10mA快速極性轉(zhuǎn)換直流發(fā)生器還包括控制第一受控隔離開(kāi)關(guān)、第二受控隔離開(kāi)關(guān)、第三受控隔離開(kāi)關(guān)、第四受控隔離開(kāi)關(guān)和接地開(kāi)關(guān)接通和關(guān)斷的控制單元。[0013]本實(shí)用新型進(jìn)一步的改進(jìn)在于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(xiàn)有同類(lèi)直流發(fā)生器相比，本實(shí)用新型具有以下優(yōu)點(diǎn)采用一極性耐壓另一極性充電準(zhǔn)備階梯充電的結(jié)構(gòu)，大幅縮短了直流極性反轉(zhuǎn)試驗(yàn)時(shí)的轉(zhuǎn)換時(shí)間，對(duì)于直流耐壓水平在160kV的試品，估算的正負(fù)極性轉(zhuǎn)換時(shí)間小于I分鐘，滿(mǎn)足標(biāo)準(zhǔn)要求；此外，還可以增加升壓變壓器高壓繞組的抽頭，實(shí)現(xiàn)兩次階梯充電的電壓比率的靈活調(diào)節(jié)。


[0015]圖I為200kV/10mA快速極性轉(zhuǎn)換直流發(fā)生器的原理圖；[0016]圖中，DU D2—整流硅堆；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(kāi)關(guān)；ES—接地開(kāi)關(guān)；C1、C2—充電電容；C3—濾波電容；T. O—試品。
具體實(shí)施方式
[0017]
以下結(jié)合附圖詳細(xì)說(shuō)明本實(shí)用新型的技術(shù)方案。[0018]請(qǐng)參閱圖I所示，本實(shí)用新型一種階梯充電式200kV/10mA快速極性轉(zhuǎn)換直流發(fā)生器，包括一個(gè)三繞組的升壓變壓器、兩個(gè)整流硅堆(D1、D2)、四個(gè)受控隔離開(kāi)關(guān)(SI、S2、S3、 S4)、兩個(gè)充電電容(Cl、C2)和一個(gè)接地開(kāi)關(guān)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主要用于控制各受控開(kāi)關(guān)的接通和關(guān)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(shù)；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(kāi)關(guān)SI的第一接口，第一受控隔離開(kāi)關(guān)SI的第二接口連接接地開(kāi)關(guān)ES的一端，接地開(kāi)關(guān)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硅堆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硅堆D2的輸入端，第二整流硅堆D2的輸出端連接第四受控隔離開(kāi)關(guān)S4的第一接口，第四受控隔離開(kāi)關(guān)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(fù)極連接第二充電電容C2的正極，第二充電電容C2的負(fù)極接地；第三繞組Ν3的另一端接地。第二受控隔離開(kāi)關(guān)S2的第一接口連接第四受控隔離開(kāi)關(guān)S4的第二接口，第二受控隔離開(kāi)關(guān)S2的第二接口連接第一受控隔離開(kāi)關(guān)SI的第二接口 ；第三受控隔離開(kāi)關(guān)S3的第一接口連接第一充電電容Cl的負(fù)極，第三受控隔離開(kāi)關(guān)S3 的第二接口連接第二受控隔離開(kāi)關(guān)S2的第二接口。試品T. O的正極連接第二受控隔離開(kāi)關(guān)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(fù)極接地。[0022]本實(shí)用新型的工作原理是一個(gè)極性直流耐壓的同時(shí)另一個(gè)極性對(duì)電容充電，為極性轉(zhuǎn)換進(jìn)行準(zhǔn)備，通過(guò)控制四個(gè)受控隔離開(kāi)關(guān)和一個(gè)接地開(kāi)關(guān)，可以實(shí)現(xiàn)試品在一個(gè)極性耐壓完成并放電至30%電壓以下后快速接地，然后按37. 5%和75. 0%電壓兩次反極性階梯充電，以縮短直流極性轉(zhuǎn)換時(shí)間。[0023]快速極性轉(zhuǎn)換直流發(fā)生器極性轉(zhuǎn)換操作步驟(以正極性向負(fù)極性轉(zhuǎn)換為例)[0024]Stepl :S1、S4接通，此時(shí)升壓變壓器通過(guò)整流硅堆進(jìn)行正極性直流耐壓的同時(shí)給充電電容C1、C2充電(因繞組3和繞組2匝數(shù)比為O. 5^0. 75，因此，當(dāng)試品直流電壓為U時(shí)， P點(diǎn)電位為-O. 5^-0. 75U，充電完成后S4斷開(kāi)。[0025]Step2 :正極性耐壓結(jié)束后，SI斷開(kāi)，升壓變壓器輸出電壓降低至直流耐壓輸出時(shí)的80%，當(dāng)試品端直流電壓降至30%以下時(shí)通過(guò)帶電阻的接地開(kāi)關(guān)ES放電，放電完成后ES 斷開(kāi)。[0026]Step3 :S3接通，電容C2給試品充電，由于充電電容C2設(shè)計(jì)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，完成后S3斷開(kāi)，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(dāng)Q點(diǎn)電位〉P點(diǎn)電位時(shí)(防止D2反充電)，S4再次接通，最后將試品電壓升至-U，至此整個(gè)極性反轉(zhuǎn)過(guò)程完成。[0028]對(duì)于負(fù)極性向正極性轉(zhuǎn)換，可事先人為轉(zhuǎn)換硅堆，操作步驟和原理同上。[0029]盡管上面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行了描述，但是本實(shí)用新型并不局限于上述的具體實(shí)施方式
，上述的具體實(shí)施方式
僅僅是示意性的，而不是限制性的，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員在本實(shí)用新型的啟示下，在不脫離本實(shí)用新型宗旨和權(quán)利要求所保護(hù)的范圍情況下， 還可以作出很多形式，這些均屬于本實(shí)用新型的保護(hù)之內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種階梯充電式200kV/10mA快速極性轉(zhuǎn)換直流發(fā)生器，其特征在于，包括一個(gè)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硅堆(Dl)的輸入端，第一整流硅堆(Dl)的輸出端連接第一受控隔離開(kāi)關(guān)(SI)的第一接口，第一受控隔離開(kāi)關(guān)(SI)的第二接口連接接地開(kāi)關(guān)(ES)的一端，接地開(kāi)關(guān)(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硅堆(Dl)的輸出端，另一端接地； 第三繞組(N3)的一端連接第二整流硅堆(D2)的輸入端，第二整流硅堆(D2)的輸出端連接第四受控隔離開(kāi)關(guān)(S4)的第一接口，第四受控隔離開(kāi)關(guān)(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(fù)極連接第二充電電容(C2)的正極，第二充電電容(C2)的負(fù)極接地；第三繞組(N3)的另一端接地；第二受控隔離開(kāi)關(guān)(S2)的第一接口連接第四受控隔離開(kāi)關(guān)(S4)的第二接口，第二受控隔離開(kāi)關(guān)(S2)的第二接口連接第一受控隔離開(kāi)關(guān)(SI)的第二接口 ；第三受控隔離開(kāi)關(guān)(S3)的第一接口連接第一充電電容(Cl)的負(fù)極，第三受控隔離開(kāi)關(guān)(S3)的第二接口連接第二受控隔離開(kāi)關(guān)(S2)的第二接口 ；試品電容器的正極連接第二受控隔離開(kāi)關(guān)(S2)的第二接口，試品電容器的負(fù)極接地。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種階梯充電式200kV/10mA快速極性轉(zhuǎn)換直流發(fā)生器，其特征在于，第一繞組(NI)、第二繞組(N2)和第三繞組(N3)的匝數(shù)分別為NI、N2、N3 ；N2 /Nl=526, N3 / N2=0. 5 O. 75。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種階梯充電式200kV/10mA快速極性轉(zhuǎn)換直流發(fā)生器，其特征在于，第一整流硅堆(Dl)和第二整流硅堆(D2)的反向擊穿電壓為300kV，極限通流為50mAo
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種階梯充電式200kV/10mA快速極性轉(zhuǎn)換直流發(fā)生器，其特征在于，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(jù)權(quán)利要求I所述的一種階梯充電式200kV/10mA快速極性轉(zhuǎn)換直流發(fā)生器，其特征在于，所述階梯充電式200kV/10mA快速極性轉(zhuǎn)換直流發(fā)生器還包括控制第一受控隔離開(kāi)關(guān)(SI)、第二受控隔離開(kāi)關(guān)(S2)、第三受控隔離開(kāi)關(guān)(S3)、第四受控隔離開(kāi)關(guān)(S4)和接地開(kāi)關(guān)(ES)接通和關(guān)斷的控制單元。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種階梯充電式200kV/10mA快速極性轉(zhuǎn)換直流發(fā)生器，其特征在于，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(zhuān)利摘要本實(shí)用新型公開(kāi)一種階梯充電式200kV/10mA快速極性轉(zhuǎn)換直流發(fā)生器，包括一個(gè)三繞組的升壓變壓器、兩個(gè)整流硅堆、四個(gè)受控隔離開(kāi)關(guān)、兩個(gè)充電電容和一個(gè)接地開(kāi)關(guān)ES；本實(shí)用新型的特點(diǎn)是在一個(gè)極性直流耐壓的同時(shí)另一個(gè)極性對(duì)電容充電，為極性轉(zhuǎn)換進(jìn)行準(zhǔn)備，通過(guò)控制四個(gè)受控隔離開(kāi)關(guān)和一個(gè)接地開(kāi)關(guān)，可以實(shí)現(xiàn)試品在一個(gè)極性耐壓完成并放電至30%電壓以下后快速接地，然后按37.5%和75.0%電壓兩次反極性階梯充電，以縮短直流極性轉(zhuǎn)換時(shí)間。本實(shí)用新型采用一極性耐壓另一極性充電準(zhǔn)備階梯充電的結(jié)構(gòu)，大幅縮短了直流極性反轉(zhuǎn)試驗(yàn)時(shí)的轉(zhuǎn)換時(shí)間，對(duì)于直流耐壓水平在160kV的試品，估算的正負(fù)極性轉(zhuǎn)換時(shí)間小于1分鐘，滿(mǎn)足標(biāo)準(zhǔn)要求。
文檔編號(hào)H02M7/12GK202818130SQ20122049349
公開(kāi)日2013年3月20日 申請(qǐng)日期2012年9月25日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月25日
發(fā)明者李博, 李華良 申請(qǐng)人:中國(guó)西電電氣股份有限公司