CN105866481A - 一种积木式充气型冲击电压发生装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种积木式充气型冲击电压发生装置。该装置包括可对接充气式绝缘壳体、由高强度绝缘支撑件支撑于壳体内部的塔式气体绝缘冲击电压发生器组成。其中塔式气体绝缘冲击电压发生器包括由多个脉冲电容器、充电及隔离电阻、球隙气体开关构成的冲击电压发生器回路；以及多个环式屏蔽电极。每段充气型冲击电压发生装置均为独立单元，可单段使用，亦可对接形成更高电压等级冲击电压发生装置。本发明整体结构紧凑、固有电感低、易于运输与现场组装，可广泛应用于电力设备的现场试验。

Description

一种积木式充气型冲击电压发生装置
技术领域
本发明涉及充气型冲击电压发生装置，特别地，涉及一种积木式充气型冲击电压发生装置。
背景技术
电力设备的出厂试验与现场试验均需要进行雷电冲击耐压试验，而冲击电压通常是依靠冲击电压发生器来产生。目前最为常用的冲击电压发生器多为敞开式冲击电压发生装置，即以空气作为绝缘介质。这种敞开式冲击发生装置受制于空气耐电强度低，因而体积大，且塔式结构导致高度较高，必须拆解运输，这不利于现场试验；空间尺寸较大亦会导致回路固有电感增大，不利于冲击波形陡化，在进行大容量试品试验时，也不易输出符合要求的陡前沿冲击电压波形。
发明内容
本发明针对以上存在的问题提出了一种新的解决方案。
本发明提供了一种积木式充气型冲击电压发生装置，可以直接与试品连接。区别于传统的塔式冲击电压发生装置，本发明采用了可对接的积木式结构以及SF6气体绝缘，有效控制了装置的尺寸和高度，便于运输与安装，也可以根现场试验要求选取积木段数，改变电压等级。由于本发明为充气式冲击电压发生装置，可以显著控制装置体积，使结构紧凑，有效减小本体固有电感，输出较陡的波形。
根据本发明，提供一种积木式充气型冲击电压发生装置，包括可对接充气式绝缘壳体、由高强度绝缘支撑件支撑于壳体内部的塔式气体绝缘冲击电压发生器，其中，
所述塔式气体绝缘冲击电压发生器包括：
由多组脉冲电容器、相应充电及隔离电阻、球隙气体开关构成的标准双边充电冲击电压发生器回路；
多个环式屏蔽电极；
其中，
所述多组脉冲电容器分别固定于多个高强度绝缘板上，每组电容器间连接有球隙气体开关；
多个绝缘板从下至上依次平行固定于四根高强度绝缘支柱上，层与层间依靠套于绝缘支柱上的管状支撑件支撑；
所述绝缘板及绝缘支柱等绝缘支撑件采用环氧玻璃纤维等高强度绝缘材料，要求既具有支撑作用，同时满足绝缘要求；
环式屏蔽电极位于每级脉冲电容器周围，起均匀电场的作用；
最后一级环式屏蔽电极与输出导体连接。
所述塔式气体绝缘冲击电压发生器置于充气壳体内。
所述充气壳内体内绝缘介质可为纯SF6气体或者SF6/N2混合气体作，其中， SF6/N2混合气体中SF6含量在15%至95%之间；壳体内充气气压为0.2 MPa至0.4MPa之间，SF6/N2混合气体的充气气压略高于SF6。
所述充气壳体为筒状结构，材料为绝缘材料，如环氧玻璃纤维，每段高度不超过3.5米。
所述充气型冲击电压发生装置均为独立结构，可与其他段进行对接，其中，
除首尾两段壳体，其余每段壳体顶部与尾部均有对接金属法兰；
每段壳体顶部与尾部均有三个对接金属导体，分别为冲击电压输出端与正负充电端；
对接金属导体依靠盆式绝缘子或绝缘材料支撑；
最下段壳体含有支撑底座，最上段壳体含有冲击电压输出导体，可与试品连接。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本公开的进一步理解， 构成本申请的一部分。在附图中：
图1是本公开一个实施例的积木式充气型冲击电压发生装置的平面结构示意图。
图2是本公开一个实施例的积木式充气型冲击电压发生装置对接法兰的结构意图。
具体实施方式
下面将参照本发明实施例的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。特别声明的是，以下的描述本质上只是起到了宏观解释和实例说明的作用，绝不对本公开及其应用或使用进行任何限制。除非另外特别说明，否则，在实施例中阐述的部件和步骤的相对布置以及数字表达式和数值并不限制本公开的范围。同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。另外，本领域技术人员已知的技术、方法和装置可能不被详细讨论，但在适当的情况下意在成为说明书的一部分。
图1为积木式充气型冲击电压发生装置的单段罐体剖面结构示意图。包括绝缘充气壳体1，与其他段对接时的对接法兰10和保持气路想通的单向阀11，以及以气体为绝缘介质置于壳体内部2中的塔式气体绝缘冲击电压发生器。这种气体绝缘结构的充电电压发生装置可以明显减小装置体积，使装置小型化、轻量化。
塔式气体绝缘冲击电压发生器包括：
由脉冲电容器4、球隙气体开关5，以及相应电阻构成的传统双边冲击电压发生器回路；
环式屏蔽电极3；
装置底座6，以及与之相连的充电装置7；
绝缘隔板以及绝缘支柱8；
与最后一级环式屏蔽电极相连的输出母线9。
其中，
所述绝缘充气壳体1为筒状结构，壳体材料可选为环氧玻璃纤维，具有良好的机械性能以及绝缘性能，壳体直径在1.8至2.2m，单节壳体高度不超过3.5 m，满足运输高度限制条件，便于整体运输；
所述壳体内部2所充气体为纯SF6或者SF6/N2混合气体，其中，SF6/N2混合气体中SF6含量在15%至95%之间，一般可选用低SF6含量的混合气体，此时已具有较高的绝缘强度，这可显著提高装置的经济型；壳体内充气气压为0.2 MPa至0.4 MPa之间，SF6/N2混合气体的充气气压略高于SF6即可获得相当的绝缘强度，根据输出电压的高低可相应改变充气气压；
所述环式屏蔽电极3为同轴圆环型，安置于每级脉冲电容器周围，材料可选为铝，质量较轻，便于加工与固定，环式屏蔽电极可以有效均匀电场，大大减少局部电场集中现象的出现，确保内部绝缘性能，屏蔽电极具体尺寸由内部气体绝缘冲击电压发生装置尺寸决定；
所述脉冲电容器4为方形，电容器外壳为聚乙烯，能防止电容器在充放电时发生沿面闪络，保证运行时的可靠性，脉冲电容器的标称电压为100~150kV。脉冲电容器可满足多次短路放电的要求，适用于冲击电压发生装置，确保了装置的安全可靠；
所述球隙气体开关5相比传统球隙开关具有受外界条件影响小，工作稳定性好的特点，相比于传统球隙调节间隙距离以改变击穿电压的机械方式，球隙气体开关可通过调节气压控制击穿电压，易于控制与精细调整，使得装置同步性明显提高；
所述装置底座6用于支撑塔式气体绝缘冲击电压发生器，并与充电装置相连；
所述充电装置7可为脉冲电容器正负双边充电，可采用恒压或恒流方式充电，且便于调节充电速度；
所述绝缘隔板均固定于绝缘支柱上，每级一层隔板，可以为脉冲电容器提供结构支撑，并将每级脉冲电容器分隔开，所述绝缘支柱将气体绝缘冲击电压发生装置支撑于壳体内部，直径为8cm~15cm，具有良好的机械及绝缘性能，所述绝缘支柱以及绝缘隔板可采用环氧玻璃纤维制成；
所述输出母线9为电压输出端，可作为直接输出或为下段提供电路连接，母线材料选为铝，为圆柱形，使得电场均匀，输出母线9与最后一集环式屏蔽电极连接；
所述对接法兰10具体结构如图2所示。
图2为对接法兰的结构意图。11为两段间的充电端口，12为母线端口，13为单向阀。
其中，
所述充电端口1可用于两极间脉冲电容双边充电，可用小型盆式绝缘子或绝缘材料引出；
所述母线端口2可用于引出母线，连接下段或者直接输出，同样可用盆式绝缘子或绝缘材料引出；
所述单向阀3可用于两段对接时连通壳体，使得两壳体内气压相同，保证对接法兰不承受气体压力；
对接法兰可用不锈钢或者铝制成，确保机械强度。
每段充气型冲击电压发生装置均为独立结构，可作为发生器直接使用，亦可以作为整体结构的一部分，多段对接联合使用，以产生更高电压。
其中，
除首尾两段壳体，其余每段壳体顶部与尾部均有对接金属法兰；
每段壳体顶部与尾部均有三个对接金属导体，分别为冲击电压输出端与正负充电端，以及单向阀以保持多段罐体内部气压相同；
对接金属导体依靠盆式绝缘子或绝缘材料支撑于绝缘壳体；
最下段壳体含有支撑底座，最上段壳体含有冲击电压输出导体，由于为绝缘壳体，因此无需出线套管即可与试品连接。
所述积木式充气型冲击电压发生装置具有运输方便，结构紧凑等优点。每段壳体可单独组装与运输，到试验现场后再进行对接。也可根据试验电压等级选择所需壳体段数，便于调节。与传统的冲击电压发生装置相比，本发明中每段输出电压可累加至下段或直接输出作用于试品上，简单便捷。壳体内为气体，显著减轻了装置重量，减小了装置体积，使得本体电感降低，可以输出较陡的电压波形。
虽然已参照上述实施例详细描述了本公开，但应理解，并不是无遗漏的或者将本发明限于所公开的形式。选择和描述实施例是为了更好说明本发明的原理和实际应用，对于本领域技术人员显然的是，可以在不背离本公开的范围和精神的条件下修改上述的示例性实施例。所附的权利要求的范围应被赋予最宽的解释，以包含所有这样的修改以及等同的结构和功能。

Claims (6)

1.一种积木式充气型冲击电压发生装置，其特征在于，包括可对接充气式绝缘壳体、由高强度绝缘支撑件支撑于壳体内部的塔式气体绝缘冲击电压发生器，其中，
所述塔式气体绝缘冲击电压发生器包括：
由多组脉冲电容器、相应充电及隔离电阻、球隙气体开关构成的标准双边充电冲击电压发生器回路；
多个环式屏蔽电极；
其中，
所述多组脉冲电容器分别固定于多个高强度绝缘板上，每组电容器间连接有球隙气体开关；
多个绝缘板从下至上依次平行固定于四根高强度绝缘支柱上，层与层间依靠套于绝缘支柱上的管状支撑件支撑；
环式屏蔽电极位于每级脉冲电容器周围，起均匀电场的作用；
最后一级环式屏蔽电极与输出导体连接。
2.根据权利要求 1 所述的积木式充气型冲击电压发生装置，其特征在于，每段壳体内部的冲击电压发生器均以气体绝缘形式置于充气壳体内。
3.根据权利要求1或2所述的积木式充气型冲击电压发生装置，其特征在于，可采用纯SF6气体以及SF6/N2混合气体作为壳体内气体绝缘介质，其中，
SF6/N2混合气体中SF6含量在15%至95%之间；
壳体内充气气压为0.2 MPa至0.4MPa之间， SF6/N2混合气体的充气气压略高于SF6。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的积木式充气型冲击电压发生装置，其特征在于，充气壳体为筒状结构，材料为绝缘材料，如环氧玻璃纤维，每段高度不超过3.5米。
5.根据权利要求 1 所述的积木式充气型冲击电压发生装置，其特征在于，绝缘板及绝缘支柱等绝缘支撑件采用环氧玻璃纤维等高强度绝缘材料，要求既具有支撑作用，同时满足绝缘要求。
6.根据权利要求 1 -5所述的积木式充气型冲击电压发生装置，其特征在于，每段充气型冲击电压发生装置均为独立结构，可与其他段进行对接，其中，
除首尾两段壳体，其余每段壳体顶部与尾部均有对接金属法兰；
每段壳体顶部与尾部均有三个对接金属导体，分别为冲击电压输出端与正负充电端；
对接金属导体依靠盆式绝缘子或绝缘材料支撑；
最下段壳体含有支撑底座，最上段壳体含有冲击电压输出导体，无需出线套管即可与试品连接。
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