CN110707672B - 紧凑型大容量雷电发生装置触发系统的反击电压保护装置 - Google Patents

Abstract

公开了雷电发生装置触发保护设备、雷电发生装置及保护方法，雷电发生装置触发保护设备中，触发脉冲发生器配置成生成触发脉冲电压，触发电缆一端连接触发脉冲发生器，另一端连接多个匹配电阻，多个匹配电阻分别连接雷电发生装置本体的点火球隙，触发脉冲发生器输出的触发脉冲电压经由触发电缆到达所述点火球隙，保护球隙并联在匹配电阻和触发电缆之间且一端接地，当发生反击时，保护球隙动作以限制触发电缆和触发脉冲发生器两端的电压。

Description

紧凑型大容量雷电发生装置触发系统的反击电压保护装置

技术领域

本发明涉及高电压测量技术领域，特别是一种雷电发生装置触发保护设备、雷电发生装置及保护方法。

背景技术

雷电发生装置在电力设备绝缘考核试验领域具有极其广泛的应用，以电力系统中的气体绝缘开关电器(GIS)和气体绝缘输电线路(GIL)为例，其雷电冲击试验是其绝缘性能考核的关键环节。雷电发生装置是进行雷电冲击试验的关键设备。

当GIS、GIL、变压器等负载容量较大且电压等级较高的条件下，雷电发生装置必须具有很高的带负载能力和输出效率，此时，需采用紧凑型大容量的雷电发生装置。该技术条件下，必须保证雷电发生装置的可靠触发，而常规的敞开式冲击发生装置所采用的单级触发已不能满足触发可靠性的要求，必须进行多级开关同步触发。

采用多级开关同步触发时，触发系统不可避免承受发生器同步过程中产生的反击电压，威胁触发系统的安全，可能造成触发系统的过压击穿和损坏。实际上，当紧凑型大容量雷电冲击电压发生装置的触发级数越多，触发可靠性越高，但此时，触发系统需要承受的反击电压也越高，触发系统遭受的威胁也越大。反之，触发级数越少，触发系统越安全，但雷电发生装置触发同步的可靠性也越差。目前，触发的高可靠性要求和触发器遭受反击电压的威胁是一对天然的矛盾。

在背景技术部分中公开的上述信息仅仅用于增强对本发明背景的理解，因此可能包含不构成本领域普通技术人员公知的现有技术的信息。

发明内容

鉴于上述问题，提出了一种紧凑型大容量雷电发生装置触发系统的反击电压保护装置，一方面可以可靠保证触发系统的正常触发，另一方面，可以在触发级数较多时，快速限制反击电压，从而保护触发系统，最终同时实现触发的高可靠性要求和触发器遭受反击电压抑制的效果。

本发明的目的是通过以下技术方案予以实现。

一种雷电发生装置触发保护设备包括，

触发脉冲发生器，其配置成生成触发脉冲电压，

触发电缆，其一端连接触发脉冲发生器，另一端连接多个匹配电阻，

多个匹配电阻，其分别连接雷电发生装置本体的点火球隙，触发脉冲发生器输出的触发脉冲电压经由触发电缆到达所述点火球隙，

保护球隙，其并联在匹配电阻和触发电缆之间且一端接地，当发生反击时，保护球隙动作以限制触发电缆和触发脉冲发生器两端的电压。

所述的雷电发生装置触发保护设备中，所述保护球隙包括一对半球电极，所述半球电极之间的距离可调，所述半球电极分别设有电极头和带孔电极头。

所述的雷电发生装置触发保护设备中，触发脉冲电压为150kV时，所述距离为12mm，所述带孔电极头的孔的宽度为10mm，深度为5mm。

所述的雷电发生装置触发保护设备中，所述保护球隙包括，

有机玻璃外筒，

第一半球电极，其支承在上盖板，所述第一半球电极端部设有带孔钨铜合金电极头，

第二半球电极，其支承在下盖板，所述第二半球电极端部设有钨铜合金电极头，所述下盖板设有气孔，所述上盖板和下盖板经由尼龙拉杆调节其之间的距离。

所述的雷电发生装置触发保护设备中，触发脉冲发生器为多级触发发生器，其触发级数为雷电发生装置本体的级数1/4-1/3。

所述的雷电发生装置触发保护设备中，所述发脉冲发生器的输出参数为上升时间5-30ns，幅值50-150kV可调。

所述的雷电发生装置触发保护设备中，保护球隙的气压可调使得保护球隙的击穿电压高于脉冲电压且稍低于反击电压。

所述的雷电发生装置触发保护设备中，三个匹配电阻分别连接雷电发生装置本体的前三级点火球隙，同步触发后若发生反击，保护球隙限制触发电缆和脉冲发生器上的过电压。

根据本发明的另一方面，一种雷电发生装置包括所述的触发保护设备。

根据本发明的又一方面，一种所述雷电发生装置触发保护设备的保护方法包括以下步骤，

第一步骤，触发脉冲发生器输出触发脉冲电压，

第二步骤，超触发脉冲电压经由触发电缆到达所述点火球隙，

第三步骤，当发生反击时，保护球隙动作以限制触发电缆和触发脉冲发生器两端的电压。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

解决了紧凑型大容量雷电冲击电压发生装置中可靠触发时触发器遭受反击引起绝缘故障的问题，本发明通过在雷电发生装置与触发电缆交接处并联保护球隙，在不影响触发系统正常触发的条件下，使雷电发生装置同步触发时产生的反击电压会经保护球隙入地，达到保护触发器的效果，该发明在不影响触发器可靠触发的前提下快速限制反击电压，不会对雷电冲击电压发生装置的结构设计和尺寸提出更为苛刻的要求，但是通过快速限制反击电压，大幅减小触发系统由于遭受过电压引起的绝缘故障，显著提高雷电冲击电压发生装置工作的稳定性和可靠性。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够使得本发明的技术手段更加清楚明白，达到本领域技术人员可依照说明书的内容予以实施的程度，并且为了能够让本发明的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，下面以本发明的具体实施方式进行举例说明。

附图说明

通过阅读下文优选的具体实施方式中的详细描述，本发明各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。说明书附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。显而易见地，下面描述的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。而且在整个附图中，用相同的附图标记表示相同的部件。

在附图中：

图1是根据本发明一个实施例的雷电发生装置触发保护设备的结构示意图；

图2是根据本发明另一个实施例的雷电发生装置触发保护设备的保护球隙的结构示意图；

图3是根据本发明一个实施例的保护方法的步骤示意图。

以下结合附图和实施例对本发明作进一步的解释。

具体实施方式

下面将参照附图1至图3更详细地描述本发明的具体实施例。虽然附图中显示了本发明的具体实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本发明而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本发明，并且能够将本发明的范围完整的传达给本领域的技术人员。

需要说明的是，在说明书及权利要求当中使用了某些词汇来指称特定组件。本领域技术人员应可以理解，技术人员可能会用不同名词来称呼同一个组件。本说明书及权利要求并不以名词的差异来作为区分组件的方式，而是以组件在功能上的差异来作为区分的准则。如在通篇说明书及权利要求当中所提及的“包含”或“包括”为一开放式用语，故应解释成“包含但不限定于”。说明书后续描述为实施本发明的较佳实施方式，然所述描述乃以说明书的一般原则为目的，并非用以限定本发明的范围。本发明的保护范围当视所附权利要求所界定者为准。

为便于对本发明实施例的理解，下面将结合附图以具体实施例为例做进一步的解释说明，且各个附图并不构成对本发明实施例的限定。

为了更好地理解，如图1所示，一种雷电发生装置触发保护设备包括，

触发脉冲发生器1，其配置成生成触发脉冲电压，

触发电缆2，其一端连接触发脉冲发生器1，另一端连接多个匹配电阻3，

多个匹配电阻3，其分别连接雷电发生装置本体5的点火球隙，触发脉冲发生器1输出的触发脉冲电压经由触发电缆2到达所述点火球隙，

保护球隙4，其并联在匹配电阻3和触发电缆2之间且一端接地，当发生反击时，保护球隙4动作以限制触发电缆2和触发脉冲发生器1两端的电压。

雷电发生装置触发保护设备通过在雷电发生器本体和脉冲发生器之间安装保护球隙4，在保证可靠点火的同时用以限制反击时触发电缆2和脉冲发生器两端的电压，达到安全并可靠触发的目的和效果，显著提高雷电发生器工作的稳定性和可靠性。

在一个实施例中，雷电发生装置触发保护设备包括紧凑型大容量雷电发生装置，反击电压保护系统和触发脉冲发生器1。其中，紧凑型雷电发生装置的触发采用多级触发的方式，触发级数一般选取雷电发生器级数的1/4～1/3左右。

触发脉冲发生器1的输出参数为上升时间5～30ns，幅值50～150kV可调。

反击电压保护系统包括匹配电阻3、保护球隙4和触发电缆2三部分。其具体的连接方式为：脉冲发生器与紧凑型大容量雷电发生器通过触发电缆2和匹配电阻3相连接，同时在匹配电阻3和触发电缆2之间并联一个一端接地的保护球隙4。

更进一步地，通过调整保护球隙4的气压，使球隙的击穿电压高于脉冲电压，且稍低于反击电压。点火时，脉冲发生器输出的脉冲电压通过触发电缆2顺利到达紧凑型大容量雷电发生装置的点火球隙而不会引起保护球隙4动作。同步触发后，若发生反击，则保护球隙4动作，快速限制触发电缆2和脉冲发生器两端的电压。

所述的雷电发生装置触发保护设备的优选实施例中，所述保护球隙4包括一对半球电极，所述半球电极之间的距离可调，所述半球电极分别设有电极头7和带孔电极头7。

所述的雷电发生装置触发保护设备的优选实施例中，触发脉冲电压为200kV时，所述距离为12mm，所述带孔电极头7的孔的宽度为10mm，深度为5mm。

如图2所示，所述的雷电发生装置触发保护设备的优选实施例中，所述保护球隙4包括，

有机玻璃外筒6，

第一半球电极7，其支承在上盖板8，所述第一半球电极7端部设有带孔钨铜合金电极头7，

第二半球电极10，其支承在下盖板11，所述第二半球电极10端部设有钨铜合金电极头12，所述下盖板11设有气孔13，所述上盖板8和下盖板11经由尼龙拉杆调节其之间的距离。

所述的雷电发生装置触发保护设备的优选实施例中，触发脉冲发生器1为多级触发发生器，其触发级数为雷电发生装置本体5的级数1/4-1/3。

所述的雷电发生装置触发保护设备的优选实施例中，所述发脉冲发生器的输出参数为上升时间5-30ns，幅值50-150kV可调。

所述的雷电发生装置触发保护设备的优选实施例中，保护球隙4的气压可调使得保护球隙4的击穿电压高于脉冲电压且稍低于反击电压。

所述的雷电发生装置触发保护设备的优选实施例中，保护球隙为密封结构，充SF6作为绝缘气体，通过调节SF6气体的气压调节其放电电压。

所述的雷电发生装置触发保护设备的优选实施例中，三个匹配电阻3分别连接雷电发生装置本体5的前三级点火球隙，同步触发后若发生反击，保护球隙4限制触发电缆2和脉冲发生器上的过电压。

本发明实施例中，脉冲发生器通过反击电压保护系统的触发电缆C和匹配电阻Z1、Z2和Z3向紧凑型大容量雷电发生器本体的前三级点火球隙S1、S2和S3输出脉冲，此时保护球隙S不动作。同步触发后，若发生反击，当其到达P0时，保护球隙S动作，限制触发电缆C和脉冲发生器上的过电压，使其不会发生绝缘故障。

更进一步地，当紧凑型大容量雷电发生装置输出2500kV的雷电波时，脉冲发生器需要输出150kV的脉冲电压，调整保护球隙S的球隙距离为12cm，固定其间隙距离，调节气压至0.3MPa，使其击穿电压略高于脉冲输出电压。

通过在触发电缆末端并联保护球隙，在不影响雷电发生装置触发脉冲可靠性的同时，有效降低由于反击造成触发装置和电缆绝缘故障的概率，显著提高雷电发生装置工作的稳定性和可靠性。

一种雷电发生装置包括所述的触发保护设备。

如图3所示，一种所述雷电发生装置触发保护设备的保护方法包括以下步骤，

第一步骤S1，触发脉冲发生器输出触发脉冲电压，

第二步骤S2，超触发脉冲电压经由触发电缆到达所述点火球隙，

第三步骤S3，当发生反击时，保护球隙动作以限制触发电缆和触发脉冲发生器两端的电压。

与现有技术相比，本发明所提出的带反击电压保护系统的紧凑型大容量雷电发生装置触发系统可以有效的限制由于触发级数增加引起的更高的反击电压，避免了触发器遭受反击电压的威胁，大幅提高紧凑型发容量冲击电压发生器触发的安全性和可靠性。

工业实用性

本发明所述的雷电发生装置触发保护设备、雷电发生装置及保护方法可以在高电压测量领域制造并使用。

以上结合具体实施例描述了本申请的基本原理，但是，需要指出的是，在本申请中提及的优点、优势、效果等仅是示例而非限制，不能认为这些优点、优势、效果等是本申请的各个实施例必须具备的。另外，上述公开的具体细节仅是为了示例的作用和便于理解的作用，而非限制，上述细节并不限制本申请为必须采用上述具体的细节来实现。

为了例示和描述的目的已经给出了以上描述。此外，此描述不意图将本申请的实施例限制到在此公开的形式。尽管以上已经讨论了多个示例方面和实施例，但是本领域技术人员将认识到其某些变型、修改、改变、添加和子组合。

Claims (9)

1.一种雷电发生装置触发保护设备，其包括，

触发脉冲发生器，其配置成生成触发脉冲电压，触发脉冲发生器为多级触发发生器，其触发级数为雷电发生装置本体的级数1/4-1/3，

触发电缆，其一端连接触发脉冲发生器，另一端连接多个匹配电阻，

多个匹配电阻，其分别连接雷电发生装置本体的点火球隙，触发脉冲发生器输出的触发脉冲电压经由触发电缆到达所述点火球隙，

保护球隙，其并联在匹配电阻和触发电缆之间且一端接地，当发生反击时，保护球隙动作以限制触发电缆和触发脉冲发生器两端的电压，保护球隙的气压可调使得保护球隙的击穿电压高于脉冲电压且稍低于反击电压。

2.如权利要求1所述的雷电发生装置触发保护设备，其中，所述保护球隙包括一对半球电极，所述半球电极之间的距离可调，所述半球电极分别设有电极头和带孔电极头。

3.如权利要求2所述的雷电发生装置触发保护设备，其中，触发脉冲电压为150kV时，所述距离为12mm，所述带孔电极头的孔的宽度为10mm，深度为5mm, 所述保护球隙内的SF6气压为0.3MPa。

4.如权利要求1所述的雷电发生装置触发保护设备，其中，所述保护球隙包括，

有机玻璃外筒，

第一半球电极，其支承在上盖板，所述第一半球电极端部设有带孔钨铜合金电极头，

第二半球电极，其支承在下盖板，所述第二半球电极端部设有钨铜合金电极头，所述下盖板设有气孔，所述上盖板和下盖板经由尼龙拉杆调节其之间的距离。

5.如权利要求1所述的雷电发生装置触发保护设备，其中，所述触发脉冲发生器的输出参数为上升时间5-30ns，幅值50-150kV可调。

6.如权利要求1所述的雷电发生装置触发保护设备，其中，保护球隙为密封结构，充SF6作为绝缘气体，通过调节SF6气体的气压调节其放电电压。

7.如权利要求1所述的雷电发生装置触发保护设备，其中，三个匹配电阻分别连接雷电发生装置本体的前三级点火球隙，同步触发后若发生反击，保护球隙限制触发电缆和脉冲发生器上的过电压。

8.一种雷电发生装置，其包括如权利要求1-7中任一项所述的触发保护设备。

9.一种权利要求1-7中任一项所述雷电发生装置触发保护设备的保护方法，其包括以下步骤，

第一步骤，触发脉冲发生器输出触发脉冲电压，

第二步骤，触发脉冲电压经由触发电缆到达所述点火球隙，

第三步骤，当发生反击时，保护球隙动作以限制触发电缆和触发脉冲发生器两端的电压。

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