CN104483607B - 一种充气式紧凑型冲击电压发生装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种充气式紧凑型冲击电压发生装置，包括充气式金属罐体(1)以及由绝缘支撑件(3)支撑于金属罐体(1)内部的多级气体绝缘冲击电压发生器，所述金属罐体(1)与内部的多级气体绝缘冲击电压发生器之间形成密封的充气空腔(2)；所述多级气体绝缘冲击电压发生器的每一级包括：冲击电压发生回路、和圆环式屏蔽电极(6)。本发明结构紧凑、固有电感低、重量较轻。
Description
技术领域
本发明涉及一种试验装置，特别涉及一种充气式紧凑型冲击电压发生装置。
背景技术
冲击电压发生器主要用于电力设备等试品进行雷电冲击电压全波、雷电冲击电压截波和操作冲击电压波的冲击电压试验，检验绝缘性能。目前，产生冲击电压通常是依靠冲击电压发生器产生的，而目前冲击电压发生器多为敞开式冲击电压发生装置，这种发生装置以空气作为绝缘介质。由于空气耐电强度低，导致这种敞开式冲击发生装置体积巨大，不利于运输与现场试验；并且这种装置由于空间尺寸大导致回路固有电感大，因而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
针对现有技术中存在的缺陷，本发明提供一种充气式紧凑型冲击电压发生装置。
一种充气式紧凑型冲击电压发生装置，包括充气式金属罐体1以及由绝缘支撑件3支撑于金属罐体1内部的多级气体绝缘冲击电压发生器，所述金属罐体1与内部的多级气体绝缘冲击电压发生器之间形成密封的充气空腔2；所述多级气体绝缘冲击电压发生器的每一级包括：冲击电压发生回路、和圆环式屏蔽电极6；所述冲击电压发生回路包括多组脉冲电容器4，在相邻的脉冲电容器4之间均具有球间隙气体开关5；所述圆环式屏蔽电极6均匀插入所述脉冲电容器4之间，通过圆环式屏蔽电极6将冲击电压发生器分为多级；所述多级气体绝缘冲击电压发生器的最后一级连接锥形变阻抗传输导体8。
可选的，所述充气式冲击电压发生装置还包括环带式屏蔽罩7，所述环带式屏蔽罩7至少部分包覆所述多级冲击电压发生回路的最后一级。
可选的，所述环带式屏蔽罩7至少部分包覆所述锥形变阻抗传输导体8。
可选的，所述圆环式屏蔽电极6通过所述绝缘支撑件3与金属罐体1相连接。
可选的，所述球间隙气体开关5位于脉冲电容器4的轴心位置，相邻的脉冲电容器4之间的球间隙气体开关5依次相互串联连接。
可选的，所诉充气空腔2内所充气体为纯SF6气体或SF6/N2混合气体。
可选的，当所诉充气空腔2内所充气体为SF6/N2混合气体时，SF6气体含量在15％至95％；当所诉充气空腔2内所充气体为纯SF6气体时，充气气压为0.2MPa至0.6MPa；当所诉充气空腔2内所充气体为SF6/N2混合气体时，充气气压为0.3MPa至0.7MPa。
与现有技术相比，上述技术方案中的一个技术方案具有以下优点或有益效果：本发明的充气式冲击电压发生装置具有全封闭、小型化、轻量化、易于运输、易于检修拆卸、易于输出陡前沿冲击波形等优点，可广泛应用于气体绝缘组合电器等设备的现场试验以及实验室研究。
附图说明
图1是本发明充气式紧凑型冲击电压发生装置的结构示意图；
图2是本发明充气式紧凑型冲击电压发生装置沿A-A方向的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。
请参阅图1，本发明的紧凑型冲击电压发生装置，包括充气式金属罐体1以及由多个绝缘支撑件3支撑于罐体内部的气体绝缘冲击电压发生器，这种通过绝缘支撑件3固定冲击电压发生器的方式具有良好的绝缘性能，并且具有很好的稳定性，使得装置易于运输。其中，所述气体绝缘冲击电压发生器包括：由多组脉冲电容器4、相应充电及隔离电阻、球间隙气体开关5构成的多级标准冲击电压发生器回路；多个圆环式屏蔽电极6均匀插入脉冲电容器4之间，从而通过圆环式屏蔽电极6将脉冲电容器4分为多组，每组中可以含有多个脉冲电容器4，在图1中每组脉冲电容器4的数目为2，但本领域技术人员应当明了，脉冲电容器4的数目可以为大于1的任意正整数，脉冲电容器4每组可由2或4个并联组成，以满足不同试验条件下电容值以及能量的要求；本发明并非意在限制每组脉冲电容器4的数目。通过圆环式屏蔽电极6将多级气体绝缘冲击电压发生器分为多级，每一级均具有冲击电压发生回路，冲击电压发生回路是由多组脉冲电容器4、相应充电及隔离电阻、球间隙气体开关5构成的标准冲击电压发生器回路。在冲击电压发生器的放电端部形成有锥形变阻抗传输导体8，锥形变阻抗传输导体8与最后一级圆环式屏蔽电极6连接，使得波阻抗平滑过渡，当陡前沿冲击波输出时，不易产生折反射畸变波形。进一步的，在冲击电压发生器的放电端部可以设置有环带式屏蔽罩7，环带式屏蔽罩7位于冲击电压发生器最后一级周围，环带式屏蔽罩7包覆最后一级圆环式屏蔽电极6和部分脉冲电容器4也可以进一步的包覆部分锥形变阻抗传输导体8，气体绝缘冲击电压发生器最后一级的电场分布过于集中，采用环带式屏蔽罩7可有效改善电场分布，并保证有效的电气绝缘。
在相邻的脉冲电容器4之间具有球间隙气体开关5，球间隙气体开关5位于脉冲电容器4的中心位置，球间隙气体开关5均处于密闭的腔体中，每个气体开关有一对进、出气孔，将多个气体开关依次串联起来，即可通过一对进、出气孔控制全部开关腔体的气压。球间隙气体开关5具有工作稳定、延时抖动小、击穿电压易于调节的特点，实验中可以根据试验电压确定开关的主电压，进而控制全部气体开关腔体内的气体种类和充气气压。例如，开关主电压较低时，可充入耐电强度较低的气体，或降低充气气压，以使得开关更易击穿。
本发明中多组脉冲电容器4和球间隙气体开关5交替轴向排列固定，保证电容器之间紧密无气缝连接，这有效的增强了装置内部电容器之间的绝缘强度，轴向排列可显著降低回路固有电感，更利于产生陡前沿冲击电压波形，气体开关位于一条直线上，则上一级气体开关放电时产生的光可照射下一级开关间隙促进开关触发放电；脉冲电容器4周围安装环式屏蔽电极6，以起到支撑充电单元(即脉冲电容器、电阻、气体开关)和改善气体绝缘冲击电压发生器周围电场分布的作用，这可以防止电容器周围因为局部电场过高而产生局部放电，造成电容器和装置的损坏。
如图2所示，环式屏蔽电极6外部用绝缘支撑件3支撑与充气式金属罐体1相连接，即使得由环式屏蔽电极屏蔽6的气体绝缘冲击电压发生器与充气式金属罐体1呈同轴结构布置，有效改善了装置内部的电场分布，多个绝缘支撑件3在径向呈对称分布，有效增强了装置内部的机械稳定性。环带式屏蔽罩7位于冲击电压发生器最后一级周围，最后一级的电场分布过于集中，采用环带式屏蔽罩7有效改善电场分布，并保证有效的电气绝缘；锥形变阻抗传输导体8与最后一级圆环式屏蔽电极6连接，使得波阻抗平滑过渡，当陡前沿冲击波输出时，不易产生折反射畸变波形。
本发明在罐体与内部的冲击电压发生器之间形成密封的充气空腔2，充气空腔2内可以充入绝缘气体，这样即使得冲击电压发生装置具有轻量化的特点，也可以保证装置可靠的绝缘性能。
充气空腔2内充入的气体可以为纯SF6气体或SF6/N2混合气体，SF6气体具有耐电强度高、灭弧能力强、化学稳定性好等特点，在电力系统中得到了广泛应用，充入纯SF6气体可以保证装置内部良好的电气绝缘性能，而SF6/N2混合气体大大降低了SF6气体的用量，对于环境保护具有重要作用，并更加经济，与此同时，SF6/N2混合气体同样具有优秀的绝缘性能，因此充入SF6/N2混合气体同样可以保证装置可靠的绝缘性能。
进一步的，当所充气体为SF6/N2混合气体时，SF6气体含量在15％至95％，资料表明，20％SF6含量的SF6/N2混合气体相对耐电强度(相对于纯SF6气体)超过0.7。当所充气体为纯SF6气体时，充气气压可以为0.2MPa至0.6MPa；当所充气体为SF6/N2混合气体时，充气气压可以为0.3MPa至0.7MPa，在一定气压范围内，SF6/N2混合气体的耐电强度随气压升高而线性增长，因此升高混合气体气压即可达到纯SF6气体的耐电强度；气压可以根据输出电压的幅值来决定，输出电压越高，所需气压也越高，以保证装置良好可靠的绝缘性能。
本发明中金属罐体1内径为1.8m至2.2m，当然本领域技术人员应当明了，本金属罐体1的具体尺寸可以根据实际装置的大小来设计，只要其紧凑，体积小，有利于运输，并降低了成本，同时兼具了良好的绝缘性能，留有足够的绝缘裕度即可；所用金属材料可以为不锈钢或铝，具有良好的机械强度，满足机械要求。
绝缘支撑件3采用似鼓式支撑绝缘子，既具有足够绝缘强度，还可以起到支撑作用，绝缘支撑件3可以安装滑动装置，使得气体绝缘冲击电压发生器可以移动，便于检修与安装。
由于本发明的装置具有良好的绝缘性能，并考虑到实际使用的需要，装置的最高输出电压范围可以在2.4MV至3.6MV。具有全封闭、小型化、轻量化、易于运输、易于检修拆卸等特点，对大容量试品做试验时可输入达标的冲击电压波形，并且由于装置结构紧凑且回路固有电感低，易于输出陡前沿冲击波形，可广泛应用于气体绝缘组合电器等设备的现场试验以及实验室研究。
以上对本发明进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
Claims (6)
1.一种充气式紧凑型冲击电压发生装置，其特征在于包括充气式金属罐体(1)以及由绝缘支撑件(3)支撑于金属罐体(1)内部的多级气体绝缘冲击电压发生器，所述金属罐体(1)与内部的多级气体绝缘冲击电压发生器之间形成密封的充气空腔(2)；所述多级气体绝缘冲击电压发生器的每一级包括：冲击电压发生回路和圆环式屏蔽电极(6)；
所述冲击电压发生回路包括多组脉冲电容器(4)，在相邻的脉冲电容器(4)之间均具有球间隙气体开关(5)，所述多组脉冲电容器(4)和球间隙气体开关(5)交替轴向排列固定，脉冲电容器(4)之间紧密无气缝连接，球间隙气体开关(5)位于一条直线上，所述球间隙气体开关(5)位于脉冲电容器(4)的轴心位置，脉冲电容器(4)在球间隙气体开关(5)的两侧；
所述圆环式屏蔽电极(6)均匀插入所述脉冲电容器(4)之间，通过圆环式屏蔽电极(6)将冲击电压发生器分为多级；
所述多级气体绝缘冲击电压发生器的最后一级连接锥形变阻抗传输导体(8)；
所述充气式紧凑型冲击电压发生装置还包括环带式屏蔽罩(7)，所述环带式屏蔽罩(7)包覆最后一级圆环式屏蔽电极(6)和部分脉冲电容器(4)。
2.根据权利要求1所述的冲击电压发生装置，其特征在于所述环带式屏蔽罩(7)至少部分包覆所述锥形变阻抗传输导体(8)。
3.根据权利要求1所述的冲击电压发生装置，其特征在于所述圆环式屏蔽电极(6)通过所述绝缘支撑件(3)与金属罐体(1)相连接。
4.根据权利要求1所述的冲击电压发生装置，其特征在于，相邻的脉冲电容器(4)之间的球间隙气体开关(5)依次相互串联连接。
5.根据权利要求1所述的冲击电压发生装置，其特征在于所述充气空腔(2)内所充气体为纯SF6气体或SF6/N2混合气体。
6.根据权利要求5所述的冲击电压发生装置，其特征在于，当所述充气空腔(2)内所充气体为SF6/N2混合气体时，SF6气体含量在15％至95％；当所述充气空腔(2)内所充气体为纯SF6气体时，充气气压为0.2MPa至0.6MPa；当所述充气空腔(2)内所充气体为SF6/N2混合气体时，充气气压为0.3MPa至0.7MPa。
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