WO2011157048A1 - 一种快速暂态过电压的生成装置 - Google Patents

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WO2011157048A1
WO2011157048A1 PCT/CN2011/000388 CN2011000388W WO2011157048A1 WO 2011157048 A1 WO2011157048 A1 WO 2011157048A1 CN 2011000388 W CN2011000388 W CN 2011000388W WO 2011157048 A1 WO2011157048 A1 WO 2011157048A1
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steepening
gap
voltage
electrode
measuring unit
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张翠霞
陈维江
殷禹
时卫东
张侨根
李志兵
刘石
张璐
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中国电力科学研究院
国家电网公司
西安交通大学
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    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/12—Testing dielectric strength or breakdown voltage ; Testing or monitoring effectiveness or level of insulation, e.g. of a cable or of an apparatus, for example using partial discharge measurements; Electrostatic testing
    • G01R31/14—Circuits therefor, e.g. for generating test voltages, sensing circuits

Definitions

  • the present invention relates to a fast transient over-voltage (VFTO) generation technique, and more particularly to a VFTO generation apparatus.
  • Background technique VFTO
  • VFTO is often required as an auxiliary voltage.
  • GIS Insulated Electrical Equipment
  • the VFTO is generally generated by an analog method. Specifically, the surge voltage is outputted by a common surge voltage generator, and then the surge voltage is steepened by the steepening gap to obtain a desired VFTO.
  • the technical problem to be solved by the present invention is to provide a device for generating a fast transient overvoltage, which can achieve a better steepening effect.
  • An embodiment of the present invention provides a fast transient overvoltage generating apparatus, including: a surge voltage generator, an overhead line, a high voltage bushing, a casing, a first busbar section, a first modulating resistor, and a steepening gap;
  • the impulse voltage generator is sequentially connected to one end of the first busbar section through an overhead line and a high voltage bushing; the other end of the first busbar section is connected to the first end of the steepening gap by the first modulation resistor; The second end is the output for outputting VFTOo
  • the connecting unit is configured to respectively connect the output end of the steepening gap and the device under test, and transmit the VFTO outputted by the sharpening gap to the device under test.
  • the connecting unit includes: a second modulating resistor, a second bus bar segment, and a test terminal; wherein
  • One end of the second modulating resistor is connected to the output end of the steepening gap; the other end of the second modulating resistor is connected to the test terminal through the second busbar section.
  • the method further includes: the first bus bar segment, the first end and the second end of the steepening gap, and the second bus bar segment respectively connected with a basin insulator; the adjacent basin insulators cooperate with each other to form the outer casing to form a sealed
  • the space is divided into five confined spaces that are independent of each other.
  • the SF6 gas is added to the sealed space corresponding to the steepening gap;
  • the sealed space corresponding to the steepening gap is: a closed space formed by the first end of the steepening gap and the two basin insulators connected to the second end .
  • the method further includes: a first voltage measuring unit, a second voltage measuring unit, and a control adjusting unit, wherein
  • the first voltage measuring unit and the second voltage measuring unit are respectively disposed in a closed space adjacent to the sealed space corresponding to the steepening gap; the voltage measuring unit is respectively configured to: detect a voltage in the corresponding closed space Waveform
  • control adjustment unit configured to compare a voltage waveform measured by the first voltage measuring unit with a voltage waveform measured by the second voltage measuring unit, and adjust a pressure of the SF6 gas in the sealed space corresponding to the steepening gap according to the comparison result, so as to adjust the steepening Breakdown voltage and breakdown timing of the gap.
  • An electrode rod and an electrode rod adjusting unit are disposed in the first sub-electrode of the electrode of the steepening gap;
  • the electrode rod portion is located outside the first sub-electrode and partially inside the first sub-electrode;
  • the electrode rod adjusting unit is configured to adjust a length of the electrode rod outside the first sub-electrode.
  • a first bus bar segment and a first modulating resistor are added between the high voltage bushing and the steepening gap, and the energy of the VFTO wave head portion is temporarily stored when the first bus bar segment is steepened, and is stored when the gap is broken. Energy release, first modulation resistance adjustment
  • FIG. 1 is a schematic structural diagram of a VFTO generating apparatus according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 2 is a schematic view showing the structure of an electrode in a steepening gap according to an embodiment of the present invention. detailed description
  • FIG. 1 is a schematic structural diagram of a VFTO generating device according to an embodiment of the present invention.
  • the device includes: a surge voltage generator 11, an overhead line 12, a high voltage bushing 13, a first bus bar segment 14, and a first wave regulating resistor 15
  • the surge voltage generator 11 is connected to one end of the first bus bar segment 14 through the overhead wire 12 and the high voltage bushing 13 in sequence; the other end of the first bus bar segment 14 is connected to one end of the first wave regulating resistor 15;
  • the other end of the first modulating resistor 15 is connected to the first end of the steepening gap 16; the second end of the steepening gap 16 is an output end, and the VFTO is output.
  • first bus bar section 14, the modulating resistor 15 and the steepening gap 16 are all located inside the casing 10 of the VFTO device, and the casing 10 is a closed space.
  • the output end of the steepening gap 16 can generally be connected to the device under test through the connection unit, thereby realizing the detection of the device under test, for example, the GIS insulation characteristic detection of the GIS insulator.
  • the connecting unit is also located inside the outer casing 10. Specifically, in a practical application, the connecting unit can be implemented by using the structure shown in FIG. 1. As shown in FIG. 1, the connecting unit includes: a second modulating resistor 171, a second bus bar segment 172, and a test terminal 173.
  • One end of the second modulating resistor 171 is connected to the second end of the steepening gap 16 (ie, the output end), the other end is connected to one end of the second bus bar segment 172, and the other end of the second bus bar segment 172 is connected.
  • Test terminal 173. The test terminal 173 can be connected to a corresponding device under test to perform corresponding detection on the device under test.
  • the surge voltage generator 11 generates a surge voltage which is transmitted via the overhead line 12 and the high voltage bushing 13 to the first busbar section 14, which is used for intermediate energy storage, and the surge voltage wave is applied during the steepening.
  • the energy of the head portion is temporarily stored; when the steepening gap 16 is broken down, the first bus segment 14 releases the stored energy, thereby generating VFTO at the output of the steepening gap 16.
  • the generated VFTO is sequentially propagated through the second modulating resistor 171 and the second bus segment 172 to the device under test connected to the test terminal, and the corresponding detection by the device is performed.
  • the first busbar section and the first-order modulation resistor are added between the Gaozhuang casing and the steepening gap, and the energy of the VFTO wavehead portion is temporarily stored when the first busbar section is steepened, and the steepness is steep.
  • the gap is broken, the stored energy is released, and the chirping resistor adjusts the head and tail time of the VFTO, so that the VFTO outputted from the output of the steeping gap obtains a better steepening effect than the prior art.
  • the first busbar section 14, the first end and the second end of the steepening gap 16, and the second busbar section 172 are respectively connected with a basin insulator 18; adjacent basin insulators cooperate with each other,
  • the sealed space formed by the outer casing 10 is divided into five sealed spaces that are independent of each other.
  • SF6 gas may be added to the sealed space corresponding to the steepening gap; the steep
  • the sealed space corresponding to the gap is: a closed space formed by two basin insulators disposed on the steepening gap.
  • a first voltage measuring unit 201 and a second voltage measuring unit 202 are respectively disposed in the closed space adjacent to the sealed space corresponding to the steepening gap; the voltage measuring unit is respectively configured to: detect a voltage in the corresponding closed space Waveform
  • the VFTO generating device further includes: a control adjusting unit (not shown) for comparing the voltage waveform measured by the first voltage measuring unit 201 with the voltage waveform measured by the second voltage measuring unit 202, and adjusting according to the comparison result
  • a control adjusting unit for comparing the voltage waveform measured by the first voltage measuring unit 201 with the voltage waveform measured by the second voltage measuring unit 202, and adjusting according to the comparison result
  • the pressure of the SF6 gas in the confined space corresponding to the steepening gap in order to adjust the breakdown voltage and the breakdown time of the steepening gap, thereby ensuring the VFTO production efficiency and the appropriate waveform, and also satisfying the requirements for researching different samples. Different test voltages.
  • the outer portion when the basin insulator is connected with the bus bar segment or the steepening gap, the outer portion may be flanged, and the inner portion may be electrically connected through the plug.
  • the specific connection manner will not be described herein.
  • the steepening gap of the device can be steepened by using a hemispherical head gap, and, as shown in FIG. 2, the electrode rod 211 is added to the first sub-electrode 21 of the electrode in the steepening gap.
  • the structure of the electrode rod is the same as that of the first sub-electrode except that the electrode rod 211 is partially located outside the first sub-electrode 21 and partially located inside the first sub-electrode 21.
  • an electrode rod adjusting unit (not shown) is disposed in the steepening gap for adjusting the length of the electrode rod 211 outside the first electrode, thereby limiting the jitter of the VFTO during the switching operation, and reducing the steepening gap breakdown. The dispersion makes the VFTO waveform output from the steep gap more stable.
  • the VFTO generating device can also be used to generate a lightning wave.
  • the electrode of the sharpening gap is short-circuited and steepened by pneumatic or remote control by using an adjusting electrode rod added on one side of the switch electrode.
  • the resistance before and after the gap can be kept basically unchanged, and only the wave head resistance in the surge voltage generator can be changed.
  • the VFTO generating device of the embodiment of the present invention can perform different Tests, such as lOOOOkVGIS insulators, 500kV GIS insulators, SF6 gaps, etc., can be changed as long as the wave impedance of the device is changed accordingly.
  • VFTO generator shown in Figure 1 can be used: 6MV open impulse voltage generator + overhead line +6m length 2.5MV high voltage bushing + impedance 91
  • Busbar section + first modulating resistor + steeping gap structure at this time, the voltage amplitude of the generated VFTO can reach 2.5MV.

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Abstract

公开了一种快速暂态过电压（VFTO）的生成装置，其包括：冲击电压发生器（11）、架空线（12）、高压套管（13）、外壳（10）、第一母线段（14）、第一调波电阻（15）以及陡化间隙（16）；其中，冲击电压发生器（11）依次通过架空线（12）以及高压套管(13）与所述第一母线段（14）的一端连接；第一母线段（14）的另一端通过第一调波电阻（15）与陡化间隙（16）的第一端连接；陡化间隙（16）的第二端为输出端，用于输出VFTO。该快速暂态过电压的生成装置能够达到更好的陡化效果。

Description

一种快速暂态过电压的生成装置 技术领域
本发明涉及快速暂态过电压（ VFTO )生成技术， 尤其涉及一 种 VFTO的生成装置。 背景技术
现有技术中， 在进行设备等的测量研究时， 时常需要 VFTO 作为辅助电压， 例如， 对 GIS (气体绝缘组合电器设备） 绝缘子 进行 GIS绝缘特性研究时， 即需要使用 VFTO。
现有技术中， 一般通过模拟方式产生 VFTO, 具体的， 通过 普通冲击电压发生器输出沖击电压， 然后由陡化间隙对所述沖击 电压进行陡化， 得到所需的 VFTO。
但是， 这种方法产生的 VFTO陡化效果差。 发明内容
有鉴于此， 本发明要解决的技术问题是， 提供一种快速暂态 过电压的生成装置， 能够达到更好的陡化效果。
为此， 本发明实施例采用如下技术方案：
本发明实施例提供一种快速暂态过电压的生成装置， 包括： 冲击电压发生器、 架空线、 高压套管、 外壳、 第一母线段、 第一 调波电阻以及陡化间隙； 其中，
冲击电压发生器依次通过架空线以及高压套管与所述第一 母线段的一端连接； 第一母线段的另一端通过第一调波电阻与陡 化间隙的第一端连接； 陡化间隙的第二端为输出端， 用于输出 VFTOo
其中， 还包括： 连接单元， 用于分别连接陡化间隙的输出端以及被测设备， 将陡化间隙输出的 VFTO传输给被测设备。
所述连接单元包括： 第二调波电阻、 第二母线段以及试验终 端； 其中，
所述第二调波电阻的一端连接所述陡化间隙的输出端； 第二 调波电阻的另一端通过第二母线段连接试验终端。
还包括: 所述第一母线段、 陡化间隙的第一端和第二端以及 第二母线段上分别连接有盆式绝缘子； 相邻的盆式绝缘子相互配 合，将所述外壳形成的密闭空间划分为相互独立的五个密闭空间。
所述陡化间隙对应的密闭空间中添加有 SF6气体；所述陡化 间隙对应的密闭空间为： 陡化间隙的第一端和第二端上连接的两 个盆式绝缘子对应形成的密闭空间。
还包括： 第一电压测量单元、 第二电压测量单元以及控制调 整单元， 其中，
所述第一电压测量单元和第二电压测量单元分别设置于与 所述陡化间隙对应的密闭空间相邻的密闭空间中； 所述电压测量 单元分别用于： 检测对应的密闭空间中的电压波形;
控制调整单元， 用于比较第一电压测量单元测量到的电压波 形与第二电压测量单元测量到的电压波形， 根据比较结果调整陡 化间隙对应的密闭空间中 SF6气体的压强， 以便调节陡化间隙的 击穿电压和击穿时刻。
所述陡化间隙的电极中的第一子电极中设置电极棒以及电 极棒调节单元；
所述电极棒部分位于第一子电极的外部，部分位于第一子电 极的内部；
所述电极棒调节单元用于：调节所述电极棒位于第一子电极 外部的长度。 对于上述技术方案的技术效果分析如下：
在高压套管与陡化间隙之间增加第一母线段以及第一调波 电阻， 第一母线段在陡化时将 VFTO波头部分的能量进行暂时存 储， 陡化间隙击穿时， 将存储的能量释放， 第一调波电阻调节
VFTO 的波头和波尾时间， 从而使得陡化间隙输出端输出的 VFTO相对于现有技术产生的 VFTO具有更好的陡化效果。 附图说明
图 1为本发明实施例 VFTO生成装置结构示意图；
图 2为本发明实施例陡化间隙中的电极结构示意图。 具体实施方式
以下，结合附图详细说明本发明实施例 VFTO生成装置的实 现。
图 1 为本发明实施例 VFTO生成装置结构示意图， 如图 1 所示， 该装置包括： 冲击电压发生器 11、 架空线 12、 高压套管 13、 第一母线段 14、 第一调波电阻 15、 陡化间隙 16; 其中， 冲击电压发生器 11依次通过架空线 12和高压套管 13连接 第一母线段 14的一端； 第一母线段 14的另一端连接第一调波电 阻 15的一端；第一调波电阻 15的另一端连接陡化间隙 16的第一 端； 陡化间隙 16的第二端为输出端， 输出 VFTO。
另外， 所述第一母线段 14、 调波电阻 15以及陡化间隙 16 都位于 VFTO装置的外壳 10内部， 所述外壳 10为密闭空间。
在实际应用中， 陡化间隙 16的输出端一般可以通过连接单 元连接被测设备， 从而实现对被测设备的检测， 例如对 GIS绝缘 子进行 GIS绝缘特性检测等。所述连接单元同样位于所述外壳 10 的内部。 具体的， 在实际应用中， 所述连接单元可以使用如图 1所示 的结构实现， 如图 1所示， 该连接单元包括： 第二调波电阻 171、 第二母线段 172以及试验终端 173; 其中， 所述第二调波电阻 171 的一端连接所述陡化间隙 16的第二端（即输出端）， 另一端连接 第二母线段 172的一端， 第二母线段 172的另一端连接试验终端 173。 所述试验终端 173可以连接相应的被测设备， 以便对被测设 备进行对应的检测。
图 1所示的 VFTO生成装置的实现原理如下：
冲击电压发生器 11产生冲击电压， 该冲击电压经架空线 12 和高压套管 13传输至第一母线段 14， 该第一母线段 14用于进行 中间储能， 在陡化时将冲击电压波头部分的能量进行暂时储存； 陡化间隙 16击穿时， 笫一母线段 14将储存的能量释放， 从而在 陡化间隙 16的输出端产生 VFTO。
进而，如果所述 VFTO生成装置连接了被测设备，则产生的 VFTO依次通过第二调波电阻 171、 第二母线段 172传播至与试 验终端连接的被测设备， 进行被 设备的相应检测。
以上的 VFTO生成装置，在高庄套管与陡化间隙之间增加第 一母线段以及笫一调波电阻， 通过第一母线段在陡化时将 VFTO 波头部分的能量进行暂时存储， 陡化间隙击穿时， 将存储的能量 释放， 笫一调波电阻调节 VFTO的波头和波尾时间， 从而使得陡 化间隙输出端输出的 VFTO 获得相对于现有技术更好的陡化效 果。
优选地， 所述第一母线段 14、 陡化间隙 16的第一端和第二 端以及第二母线段 172上分别连接有盆式绝缘子 18; 相邻的盆式 绝缘子相互配合，将所述外壳 10形成的密闭空间划分为相互独立 的五个密闭空间。
所述陡化间隙对应的密闭空间中可以添加 SF6气体；所述陡 化间隙对应的密闭空间为： 陡化间隙上设置的两个盆式绝缘子对 应形成的密闭空间。
与所述陡化间隙对应的密闭空间相邻的密闭空间中分别设 置有第一电压测量单元 201和第二电压测量单元 202; 所述电压 测量单元分别用于： 检测对应的密闭空间中的电压波形；
所述 VFTO生成装置进一步包括：控制调整单元（图中未示 出） ， 用于比较第一电压测量单元 201测量到的电压波形与第二 电压测量单元 202测量到的电压波形， 根据比较结果调整陡化间 隙对应的密闭空间中 SF6气体的压强， 以便调节陡化间隙的击穿 电压和击穿时刻， 从而保证 VFTO的产生效率和合适的波形， 同 时也满足了研究不同试品时所需要的不同试验电压。
其中， 所述盆式绝缘子与母线段或者陡化间隙等连接时， 外 部可以采用法兰连接， 内部可以通过插子进行电连接， 具体的连 接方式这里不再赘述。
优选地， 如图 2所示， 本装置陡化间隙可以采用半球头间隙 进行陡化， 并且， 如图 2所示， 在陡化间隙中电极的第一子电极 21中增加电极棒 211，所述电极棒的结构与所述第一子电极相同， 区别仅在于， 所述电极棒 211部分位于第一子电极 21的外部， 部 分位于第一子电极 21的内部。并且，在陡化间隙中设置电极棒调 节单元 （图中未示出） ， 用于调节电极棒 211位于第一电极外部 的长度， 进而限制开关动作时 VFTO出现抖动， 降低了陡化间隙 击穿的分散性， 使得陡化间隙输出的 VFTO波形更为稳定。
另外，本发明实施例所述 VFTO生成装置还可以用于产生雷 电波， 此时， 利用开关电极一侧增加的调节电极棒， 通过气动或 遥控实现陡化间隙中电极的短接， 而且陡化间隙前后电阻基本可 以保持不变， 仅改变冲击电压发生器中的波头电阻即可。
而且，本发明实施例的所述 VFTO生成装置可以进行不同的 试验， 例如 lOOOkVGIS绝缘子、 500kVGIS绝缘子、 SF6间隙等 的试验， 只要相应改变该装置的波阻抗即可。
对于本发明实施例的 VFTO生成装置 ^实例说明：
在实际应用中，图 1所示的 VFTO生成装置可以使用： 6MV 开放式冲击电压发生器 +架空线 +6m长 2.5MV高压套管 +阻抗 91
母线段 +第一调波电阻 +陡化间隙的结构实现， 此时， 所产 生的 VFTO的电压幅值可以达到 2.5MV。
以上所述仅是本发明的优选实施方式， 应当指出， 对于本技 术领域的普通技术人员来说， 在不脱离本发明原理的前提下， 还 可以做出若干改进和润饰， 这些改进和润饰也应视为本发明的保 护范围。

Claims

权 利 要 求
1. 一种快速暂态过电压的生成装置， 其特征在于， 包括： 冲击电压发生器、 架空线、 高压套管、 外壳、 第一母线段、 第一 调波电阻以及陡化间隙； 其中，
冲击电压发生器依次通过架空线以及高压套管与所述第一母 线段的一端连接； 第一母线段的另一端通过第一调波电阻与陡化 间隙的第一端连接； 陡化间隙的第二端为输出端， 用于输出快速 暂态过电压 VFTO。
2. 如权利要求 1所述的装置， 其特征在于， 还包括：
连接单元， 用于分别连接陡化间隙的输出端以及被测设备， 将陡化间隙输出的 VFTO传输给被测设备。
3. 如权利要求 2所述的装置， 其特征在于， 所述连接单元 包括： 第二调波电阻、 第二母线段以及试验终端； 其中，
所述第二调波电阻的一端连接所述陡化间隙的输出端； 第二 调波电阻的另一端通过第二母线段连接试验终端。
4. 如权利要求 3所述的装置, 其特征在于， 还包括：
所述第一母线段、 陡化间隙的第一端和第二端以及第二母线 段上分别连接有盆式绝缘子； 相邻的盆式绝缘子相互配合， 将所 述外壳形成的密闭空间划分为相互独立的五个密闭空间。
5. 如权利要求 4所述的装置， 其特征在于， 所述陡化间隙 对应的密闭空间中添加有 SF6气体； 所述陡化间隙对应的密闭空 间为： 陡化间隙的第一端和第二端上连接的两个盆式绝缘子对应 形成的密闭空间。
6. 如权利要求 5所述的装置， 其特征在于， 还包括： 第一 电压测量单元、 第二电压测量单元以及控制调整单元， 其中， 所述第一电压测量单元和第二电压测量单元分别设置子与所 述陡化间隙对应的密闭空间相邻的密闭空间中； 所述电压测量单 元分别用于： 检测对应的密闭空间中的电压波形；
控制调整单元， 用于比较第一电压测量单元测量到的电压波 形与第二电压测量单元测量到的电压波形， 根据比较结果调整陡 化间隙对应的密闭空间中 SF6气体的压强， 以便调节陡化间隙的 击穿电压和击穿时刻。
7. 如权利要求 1至 6任一项所述的装置， 其特征在于， 所 述陡化间隙的电极中的第一子电极中设置电极棒以及电极棒调节 单元 ^
所述电极棒部分位于第一子电极的外部， 部分位于第一子电 极的内部；
所述电极棒调节单元用于： 调节所述电极棒位于第一子电极 外部的长度。
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