專利名稱：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。
背景技術(shù)：
[0002]耦合電容器主要用于我國工頻高壓及超高壓交流輸電線路中，以實現(xiàn)載波、通訊、 測量、控制、保護及抽取電能之目的。電容分壓器主要用于工頻電壓的測量，受技術(shù)條件所限，目前在超高壓場合仍大多采用此類分壓器。直流濾波電容器主要安裝在高壓直流輸電換流站直流側(cè)，用于直流濾波器的電容器單元和電容器組。[0003]根據(jù)用戶現(xiàn)場反饋的運行情況和國家高壓電器產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗中心型式試驗情況總結(jié)發(fā)現(xiàn)，上述產(chǎn)品在直流耐受電壓試驗及極性轉(zhuǎn)換試驗中暴露出來的問題較多。直流極性反轉(zhuǎn)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(zhuǎn)換耐受能力。在直流電壓作用下，絕緣介質(zhì)(特別是有機硅橡膠等絕緣材料)具有累積效應(yīng)，因而在短時極性轉(zhuǎn)換過程中極容易發(fā)生內(nèi)部擊穿故障。故對上述產(chǎn)品進行直流極性反轉(zhuǎn)試驗對于發(fā)現(xiàn)產(chǎn)品潛在缺陷、提高電網(wǎng)運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)換試驗的直流發(fā)生器是在輸出電壓降為零值后通過手動或者控制機構(gòu)將所有硅堆反向重置來達到極性反轉(zhuǎn)的目的，其換向時間普遍較長，難以滿足相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的要求。實用新型內(nèi)容[0005]本實用新型的目的在于，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關(guān)的第一接口，第一受控隔離開關(guān)的第二接口連接接地開關(guān)的一端，接地開關(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關(guān)的第一接口，第四受控隔離開關(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；第二受控隔離開關(guān)的第一接口連接第四受控隔離開關(guān)的第二接口，第二受控隔離開關(guān)的第二接口連接第一受控隔離開關(guān)的第二接口 ；第三受控隔離開關(guān)的第一接口連接第一充電電容的負(fù)極，第三受控隔離開關(guān)的第二接口連接第二受控隔離開關(guān)的第二接口 ；試品電容器的正極連接第二受控隔離開關(guān)的第二接口，試品的負(fù)極接地。[0009]本實用新型進一步的改進在于第一繞組、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]本實用新型進一步的改進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]本實用新型進一步的改進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]本實用新型進一步的改進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關(guān)、第二受控隔離開關(guān)、第三受控隔離開關(guān)、第四受控隔離開關(guān)和接地開關(guān)接通和關(guān)斷的控制單元。[0013]本實用新型進一步的改進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)有同類直流發(fā)生器相比，本實用新型具有以下優(yōu)點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)試驗時的轉(zhuǎn)換時間，對于直流耐壓水平在160kV的試品，估算的正負(fù)極性轉(zhuǎn)換時間小于I分鐘，滿足標(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—受控隔離開關(guān)；ES—接地開關(guān)；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(jié)合附圖詳細(xì)說明本實用新型的技術(shù)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(zhuǎn)換直流發(fā)生器，包括一個三繞組的升壓變壓器、兩個整流硅堆(D1、D2)、四個受控隔離開關(guān)(SI、S2、S3、 S4)、兩個充電電容(Cl、C2)和一個接地開關(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關(guān)SI的第一接口，第一受控隔離開關(guān)SI的第二接口連接接地開關(guān)ES的一端，接地開關(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關(guān)S4的第一接口，第四受控隔離開關(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。第二受控隔離開關(guān)S2的第一接口連接第四受控隔離開關(guān)S4的第二接口，第二受控隔離開關(guān)S2的第二接口連接第一受控隔離開關(guān)SI的第二接口 ；第三受控隔離開關(guān)S3的第一接口連接第一充電電容Cl的負(fù)極，第三受控隔離開關(guān)S3 的第二接口連接第二受控隔離開關(guān)S2的第二接口。試品T. O的正極連接第二受控隔離開關(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(zhuǎn)換進行準(zhǔn)備，通過控制四個受控隔離開關(guān)和一個接地開關(guān)，可以實現(xiàn)試品在一個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，此時升壓變壓器通過整流硅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(shù)比為O. 5^0. 75，因此，當(dāng)試品直流電壓為U時， P點電位為-O. 5^-0. 75U，充電完成后S4斷開。[0025]Step2 :正極性耐壓結(jié)束后，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(dāng)試品端直流電壓降至30%以下時通過帶電阻的接地開關(guān)ES放電，放電完成后ES 斷開。[0026]Step3 :S3接通，電容C2給試品充電，由于充電電容C2設(shè)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，完成后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(dāng)Q點電位〉P點電位時(防止D2反充電)，S4再次接通，最后將試品電壓升至-U，至此整個極性反轉(zhuǎn)過程完成。[0028]對于負(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)合附圖對本實用新型進行了描述，但是本實用新型并不局限于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(lǐng)域的普通技術(shù)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(quán)利要求所保護的范圍情況下， 還可以作出很多形式，這些均屬于本實用新型的保護之內(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關(guān)(SI)的第一接口，第一受控隔離開關(guān)(SI)的第二接口連接接地開關(guān)(ES)的一端，接地開關(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關(guān)(S4)的第一接口，第四受控隔離開關(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；第二受控隔離開關(guān)(S2)的第一接口連接第四受控隔離開關(guān)(S4)的第二接口，第二受控隔離開關(guān)(S2)的第二接口連接第一受控隔離開關(guān)(SI)的第二接口 ；第三受控隔離開關(guān)(S3)的第一接口連接第一充電電容(Cl)的負(fù)極，第三受控隔離開關(guān)(S3)的第二接口連接第二受控隔離開關(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關(guān)(SI)、第二受控隔離開關(guān)(S2)、第三受控隔離開關(guān)(S3)、第四受控隔離開關(guān)(S4)和接地開關(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。
專利摘要本實用新型公開一種階梯充電式200kV/10mA快速極性轉(zhuǎn)換直流發(fā)生器，包括一個三繞組的升壓變壓器、兩個整流硅堆、四個受控隔離開關(guān)、兩個充電電容和一個接地開關(guān)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(zhuǎn)換進行準(zhǔn)備，通過控制四個受控隔離開關(guān)和一個接地開關(guān)，可以實現(xiàn)試品在一個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)換時間。本實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)試驗時的轉(zhuǎn)換時間，對于直流耐壓水平在160kV的試品，估算的正負(fù)極性轉(zhuǎn)換時間小于1分鐘，滿足標(biāo)準(zhǔn)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(yōu)先權(quán)日2012年9月25日
發(fā)明者李博, 李華良 申請人:中國西電電氣股份有限公司