CN109786056B - 一种低电感大容量可调节电阻单元及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种低电感大容量可调节电阻单元，包括一个或多个电阻体，一个或多个电阻体上叠加一金属体，形成一阻值可调节的电阻单元。当电阻体为一个时，电阻单元的阻值通过改变电阻体的阻值来调节，同时通过改变金属体的长短填补电阻体长度的裕量。当电阻体为多个时，多个电阻体依次串联叠加，电阻单元的阻值通过改变电阻体的阻值、数量来调节，同时通过改变金属体的长短填补电阻体长度的裕量。本发明还公开了一种低电感大容量可调节电阻装置。本发明具有结构紧凑、低电感、大容量、调节方便且可调节范围大等优点。

Description

一种低电感大容量可调节电阻单元及装置

技术领域

本发明涉及一种低电感大容量可调节电阻单元及装置，属于电力设备高压测试技术领域。

背景技术

气体绝缘金属封闭开关设备(Gas-insulated metal-enclosed switchgear，GIS)与传统空气绝缘开关设备相比，有着占地面积小、受自然环境影响小、运行安全可靠、检修和维护周期长等优点。自20世纪60年代问世以来便在国内外电力系统中得到了广泛应用。但是，由于设计、加工及现场安装等原因，GIS内不可避免地会出现绝缘缺陷，造成运行过程中绝缘击穿等事故。

对于电力设备，尤其GIS设备，传统的交流耐压与局部放电试验并不能有效发现缺陷，这也是近几年来GIS频繁出现绝缘击穿的一个主要原因。因此，需要现场冲击耐压试验，与交流耐压形成互补，提供GIS设备投运前全面的最终检查。

发明人在具体实施过程中发现，应用于GIS中的传统敞开式冲击电压发生器，由于波前电阻分布于每级放电模块中，存在三点不足，一是电阻电感较大，即使每个电阻均采用无感绕法，在放电时串联起来的电感仍较大，不能满足大容量试验的要求；二是电阻容量不够大,不能耐受高电压、大电流的冲击，电阻线容易因发热升温而烧毁损坏；三是电阻调节不方便、可调节范围窄，在大范围调节时需要更换每级波前电阻。因此，有必要提出一种低电感大容量可调节的电阻单元。

发明内容

为了克服传统分布式波前电阻调节不便、调节范围窄、电感大、电阻容量小的缺陷，本发明提出一种低电感大容量可调节的电阻单元及装置，具有操作方便、可调节范围大、电阻容量大、电感小等优点，并且还具有较高的耐电强度，可用于高电压、大电流环境。

为了解决上述问题，本发明主要提供如下技术方案：

一种低电感大容量可调节电阻单元，包括一个或多个电阻体；一个或多个电阻体上叠加一金属体，形成一阻值可调节的电阻单元；当电阻体为一个时，电阻单元的阻值通过改变电阻体的阻值来调节，同时通过改变金属体的长短填补电阻体长度的裕量；当电阻体为多个时，多个电阻体依次串联叠加，电阻单元的阻值通过改变电阻体的阻值、数量来调节，同时通过改变金属体的长短填补电阻体长度的裕量。

可选的，电阻体采用复合陶瓷电阻。

可选的，电阻单元还包括一中心芯棒，电阻体和金属体均采用圆筒结构，中心芯棒从电阻体和金属体的筒体中心穿出。

可选的，电阻单元还包括一环氧圆环片，环氧圆环片的外径等于电阻体的内径且形成一伞裙状。环氧圆环片设置于中心芯棒与电阻体、金属体的筒体之间，用于增大电阻体和中心芯棒之间的气体间隙，以及电阻体的有效沿面距离。

可选的，电阻单元还包括多个内部均压环，多个内部均压环依次安装于电阻体的外表面，且多个内部均压环两两之间的间距可调节。

可选的，电阻单元的阻值调节范围为数欧姆到数千欧姆。

本发明还提供了一种低电感大容量可调节电阻装置，包括：

绝缘筒体、底板、输出固定板和上述任一所述的电阻单元，电阻单元设置于绝缘筒体内，绝缘筒体的两端分别固定底板和输出固定板。

可选的，电阻装置还包括多根拉杆，多根拉杆分别穿过多个内部均压环，并将两端分别固定于底板和输出固定板上。

可选的，电阻装置还包括一屏蔽罩，屏蔽罩固定于输出固定板上。

可选的，阻装置还包括根部均压环，部均压环固定于板上。

本发明带来的有益技术效果是：本发明可根据实验需要，通过改变电阻体的阻值调节电阻单元的阻值，也可通过改变电阻体的阻值、数量调节电阻单元的阻值，并通过调节金属体的长度来填补电阻体长度的裕量，具有结构紧凑、低电感、大容量、调节方便且可调节范围大等优点。同时本发明电阻单元及装置可用于冲击电压发生器等大功率脉冲电源冲，通过上述方法改变电阻单元的电阻可以改变冲击电压的波形，满足后期试验短波前、大容量的要求，操作方便，可调节范围大，电感极低，且能耐受高电压、大电流冲击，同样的温升可吸收更多的能量，减少了电阻因高温烧毁的风险，稳定可靠。

附图说明

图1是本发明一个实施例提供的低电感大容量可调节电阻单元的整体结构示意图；

图2是本发明一个实施例提供的低电感大容量可调节电阻装置的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进行详细描述，但不作为对本发明的限定。

如图1所示，一种低电感大容量可调节电阻单元，包括：一个或多个电阻体6，一个或多个电阻体上叠加一金属体11，形成一阻值可调节的电阻单元。当电阻体6为一个时，电阻单元的阻值通过改变电阻体6的阻值来调节，同时通过改变金属体11的长短填补电阻体6长度的裕量。当电阻体6为多个时，多个电阻体依次串联叠加，电阻单元的阻值通过改变电阻体6的阻值、数量来调节，同时通过调节金属体11的长度来填补电阻体6长度的裕量。

本实施例中，电阻单元的阻值可根据实验需求(如可施加电压及可用空间的大小)进行调节，即通过改变电阻体6的阻值来调节，也可通过改变电阻体6的阻值、数量来调节，实现对波头时间的调节，满足后期实验短波前、大容量的要求。

例如，采用100欧姆的电阻单元时，电阻单元的阻值可根据电阻体6的数量及阻值进行选取，若电阻体6的数量选10个，则电阻体6的阻值选为10Ω，同时对金属体11的长短进行适当调节，以填补电阻体6长度的裕量。

电阻单元的长度与其两端承受电压有关，为了保证电阻不发生沿面闪络，电阻单元需有足够的长度，因此可根据电阻单元实际长度需求大小，通过灵活调节电阻体数量、阻值，来满足电阻单元实际长度的需求。

在一个可选的实施例中，电阻体6采用大功率的复合陶瓷电阻。该电阻可做到极低的电感，单次耐受冲击能量高，具有耐高压、大电流冲击的优点，同样的温升可吸收更多的能量，减少了电阻因高温烧毁的风险，在高电压、高能和高频线路上，更稳定可靠。

在一个可选的实施例中，电阻体6还可以采用线绕电阻或金属膜电阻。其中，线绕电阻具有阻值精度高，耐高压冲击、短时间过负载性能好，稳定可靠，温度系数小，且能承受高温，在环境温度170℃下仍能正常工作。金属膜电阻具有精度高、稳定性好，高频性能好等优点，适合于高精度要求的场景。

如图1所示，在一个可选的实施例中，电阻单元还包括一中心芯棒5。

电阻体6和金属体11均采用圆筒结构，中心芯棒5从电阻体6和金属体11的筒体中心穿出，用于支撑和固定电阻体6和金属体11。同时，电阻体6和金属体11串接于中心芯棒5上，并用螺钉压紧电阻体6和金属体11。当通过改变改变电阻体6的数量、阻值来调节电阻单元的阻值时，金属体11用于实现填补电阻体长度的裕量。

在一个可选的实施例中，在中心芯棒5与电阻体6、金属体11的筒体之间设置一环氧圆环片10，环氧圆环片10的外径等于电阻体6的内径且形成一伞裙状。环氧圆环片10用于增大电阻体和中心芯棒之间的气体间隙，以及电阻体的有效沿面距离。

在本实施例中，电阻体6是环状筒体，如果中心芯棒5的外径与电阻体6的内径相近，那么就会在接触面形成小缝隙，在此三结合点处电场发生畸变，影响绝缘强度，易发生沿面闪络。因此，本发明的重要一点就是，通过带伞裙(即增加一薄环氧圆环片10)用于支撑电阻体6，增加电阻体6的有效沿面距离，减弱三结合点处的电场畸变，优化电场分布，增加绝缘强度，使其可用于高电压、大电流环境。

例如，采用厚度(水平长度)为25mm的电阻体6，厚度为2mm的环氧圆环片10，则一个电阻体6的有效沿面距离就是25-2＝23mm，有效沿面距离比电阻体直接贴合中心芯棒时大大增大，电阻体与中心芯棒间的电场分布更加均匀，增加了绝缘强度，减小了电阻体沿面闪络的风险。

在一个可选的实施例中，电阻单元还包括多个内部均压环8，用于优化电场。多个内部均压环8依次安装于电阻体6的外表面，且多个内部均压环两两之间的间距可调节，使内部均压环气体间隙的绝缘强度低于电阻6的沿面绝缘强度，对电阻6起到保护作用。

如图2所示，本发明还提供了一种低电感大容量可调节电阻装置，包括：绝缘筒体3、底板1、输出固定板12和上述实施例任一所述的电阻单元，电阻单元设置于绝缘筒体3内，绝缘筒体3的两端分别通过螺钉固定在底板1和输出固定板12上，中心芯棒5的两端通过螺母分别固定于底板1和输出固定板12上。

在一个可选的实施例中，电阻装置还包括多根拉杆4，多根拉杆4分别穿过多个内部均压环，并将两端分别通过螺母固定于底板和输出固定板上。多根拉杆用于加大电阻单元的机械强度，对整个电阻单元起支撑和固定的作用。

在一个可选的实施例中，电阻装置还包括一屏蔽罩9，屏蔽罩9通过螺栓固定于输出固定板上。屏蔽罩9通过动触头或其他电气结构与盆式绝缘子的中心导体相连。

在一个可选的实施例中，电阻装置还包括根部均压环2，根部均压环固定于板上，对整个电阻单元的电场进行优化。

通过采用如上技术方案，相较于传统的分布式电阻，本发明实施例的电阻单元和电阻装置采用集中式电阻，并采用圆筒状的大功率复合陶瓷电阻，具有低电感、大容量、调节方便且可调节范围大等优点，其阻值调节范围为数欧姆到数千欧姆。同时本发明电阻单元及装置可用于冲击电压发生器等大功率脉冲电源冲，通过上述方法改变电阻单元的电阻可以改变冲击电压的波形，满足后期试验短波前、大容量的要求，操作方便，可调节范围大，电感极低，且能耐受高电压、大电流冲击，同样的温升可吸收更多的能量，减少了电阻因高温烧毁的风险，稳定可靠。

以上所述，仅为本发明的较佳实施例，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种低电感大容量可调节电阻单元，

所述电阻单元的阻值调节范围为数欧姆到数千欧姆；

所述电阻单元包括一个或多个电阻体；

所述一个或多个电阻体上叠加一金属体，形成一阻值可调节的电阻单元；

当所述电阻体为一个时，所述电阻单元的阻值通过改变所述电阻体的阻值来调节，同时通过改变所述金属体的长短填补所述电阻体长度的裕量；当所述电阻体为多个时，所述多个电阻体依次串联叠加，所述电阻单元的阻值通过改变所述电阻体的阻值、数量来调节，同时通过改变所述金属体的长短填补所述电阻体长度的裕量；

所述电阻单元还包括一中心芯棒；

所述电阻体和所述金属体均采用圆筒结构，所述中心芯棒从所述电阻体和所述金属体的筒体中心穿出；

所述电阻单元还包括一环氧圆环片，所述环氧圆环片的外径等于所述电阻体的内径且形成一伞裙状；所述环氧圆环片设置于所述中心芯棒与所述电阻体、所述金属体的筒体之间，用于增大所述电阻体和所述中心芯棒之间的气体间隙，以及所述电阻体的有效沿面距离，优化电场分布，增加绝缘强度。

2.根据权利要求1所述的电阻单元，其中，

所述电阻体采用复合陶瓷电阻。

3.根据权利要求1所述的电阻单元，其中，

所述电阻单元还包括多个内部均压环，所述多个内部均压环依次安装于所述电阻体的外表面，且所述多个内部均压环两两之间的间距可调节。

4.一种低电感大容量可调节电阻装置，包括：

绝缘筒体、底板、输出固定板和权利要求1至3任一所述的电阻单元；

所述电阻单元设置于所述绝缘筒体内，所述绝缘筒体的两端分别固定底板和输出固定板。

5.根据权利要求4所述的电阻装置，其中，

所述电阻装置还包括多根拉杆，所述多根拉杆分别穿过所述多个内部均压环，并将两端分别固定于所述底板和所述输出固定板上。

6.根据权利要求4所述的电阻装置，其中，

所述电阻装置还包括一屏蔽罩，所述屏蔽罩固定于所述输出固定板上。

7.根据权利要求4所述的电阻装置，其中，

所述电阻装置还包括根部均压环，所述根部均压环固定于所述底板上。

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