CN110988637A - 一种输电线路直流-冲击联合加压试验回路 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种输电线路直流‑冲击联合加压试验回路，包括：冲击电压发生器一端接地，另一端与隔直电容相连；隔直电容一端与冲击电压发生器相连，另一端与保护电阻相连；保护电阻一端与隔直电容相连，另一端与直流电压发生器和避雷器相连；直流电压发生器一端与保护电阻和避雷器相连，另一端接地；避雷器一端与保护电阻和直流电压发生器相连，另一端接地；在隔直电容和保护电阻之间的输电线路上设置一个电晕笼，输电线路穿过电晕笼。该回路可以模拟雷击直流输电线路时线路上的电压分布，实现线路上冲击电压与直流电压的联合加压，在冲击电压发生器未动作时，线路上为直流电压，当冲击电压发生器动作时，线路上为直流电压和冲击电压的叠加。
Description
技术领域
本发明涉及高电压输电技术、防雷、电路计算技术领域，特别涉及一种输电线路直流-冲击联合加压试验回路。
背景技术
暴露在旷野中的高压架空输电线路延绵数百甚至上千公里，容易遭受雷击。一旦雷击输电线路，可能会破坏输电线路的绝缘。雷击输电线路时，由于导线附近场强很大，空气发生电离，这种现象被称为雷电冲击电晕。冲击电晕可以衰减过电压波的幅值，并降低其波头陡度。因此，如果不考虑冲击电晕的影响，绝缘设计结果偏保守。因此，为保证绝缘设计的经济性，需要对冲击电晕特性进行研究。目前雷电冲击电晕特性的研究都是通过在电晕笼中不带电导线上施加雷电过电压进行的，而实际上，直流架空输电线路运行时，空间中存在着大量的空间电荷，这些电荷的存在会对冲击电晕产生影响。因此，研究雷击带电导线时的冲击电晕具有重要意义，因此，需要设计一个输电线路上直流-冲击联合加压回路，保证不施加冲击电压时，线路上电压为直流电压，当施加冲击电压时，线路上电压为直流与冲击电压幅值的叠加。
发明内容
本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。
为此，本发明的一个目的在于提出一种输电线路直流-冲击联合加压试验回路，该回路可以模拟雷击直流输电线路时线路上的电压分布。
为达到上述目的，本发明实施例提出了一种输电线路直流-冲击联合加压试验回路，包括：
冲击电压发生器一端接地，另一端与隔直电容相连；
所述隔直电容一端与所述冲击电压发生器相连，另一端与保护电阻相连；
所述保护电阻一端与所述隔直电容相连，另一端与直流电压发生器和避雷器相连；
所述直流电压发生器一端与所述保护电阻和所述避雷器相连，另一端接地；
所述避雷器一端与所述保护电阻和所述直流电压发生器相连，另一端接地；
在所述隔直电容和所述保护电阻之间的输电线路上设置一个电晕笼，输电线路穿过所述电晕笼。
本发明实施例的一种输电线路直流-冲击联合加压试验回路，通过冲击电压发生器、隔直电容、电晕笼、保护电阻和直流电压发生器的串联，以及在直流电压发生器输出侧并联一个避雷器，用于模拟雷击直流输电线路时线路上的电压分布，可以实现线路上冲击电压与直流电压的联合加压，在冲击电压发生器未动作时，线路上为直流电压，当冲击电压发生器动作时，线路上为直流电压和冲击电压的叠加，使用隔直电容和避雷器，保护了冲击电压发生器和直流电源不受对方的影响。
另外，根据本发明上述实施例的一种输电线路直流-冲击联合加压试验回路还可以具有以下附加的技术特征：
进一步地，在本发明的一个实施例中，所述冲击电压发生器不在输电线路中施加冲击电压时，通过所述直流电压发生器对所述隔直电容充电，所述隔直电容两端电压为所述直流电压发生器的电压，输电线路上的电流为零，输电线路上的电压为所述直流电压发生器的电压。
进一步地，在本发明的一个实施例中，所述冲击电压发生器在输电线路中施加冲击电压时，施加的冲击电压通过所述隔直电容进入输电线路，所述隔直电容通过所述保护电阻和所述隔直电容组成的RC电路进行放电。
进一步地，在本发明的一个实施例中，通过调整所述保护电阻和所述隔直电容的值，使所述隔直电容的放电时间常数大于冲击电压作用时间，使得在冲击电压的作用下，所述隔直电容两端的电压保持为所述直流电压发生器的电压，输电线路中的电压为所述直流电压发生器的电压和冲击电压的叠加。
进一步地，在本发明的一个实施例中，在所述直流电压发生器输出侧并联一个所述避雷器，所述避雷器为氧化锌非线性避雷器。
本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
本发明上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1为根据本发明一个实施例的一种输电线路直流-冲击联合加压试验回路原理图；
图2为根据本发明一个实施例的冲击电压发生器未动作时的电路等效图；
图3为根据本发明一个实施例的冲击电压发生器动作时的电路等效图；
图4为根据本发明一个实施例的冲击电压与直流电压同极性时冲击电压侧与导线上电压波形示意图；
图5为根据本发明一个实施例的冲击电压与直流电压反极性时冲击电压侧与导线上电压波形示意图。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
下面参照附图描述根据本发明实施例提出的一种输电线路直流-冲击联合加压试验回路。
图1为根据本发明一个实施例的一种输电线路直流-冲击联合加压试验回路原理图。
如图1所示，该输电线路直流-冲击联合加压试验回路包括：冲击电压发生器、隔直电容、电晕笼、保护电阻、直流电压发生器和避雷器。
其中，冲击电压发生器一端接地，另一端与隔直电容相连；
隔直电容一端与冲击电压发生器相连，另一端与保护电阻相连；
保护电阻一端与隔直电容相连，另一端与直流电压发生器和避雷器相连；
直流电压发生器一端与保护电阻和避雷器相连，另一端接地；
避雷器一端与保护电阻和直流电压发生器相连，另一端接地；
在隔直电容和保护电阻之间的输电线路上设置一个电晕笼，输电线路穿过电晕笼。
在本发明的一个实施例中，冲击电压发生器不在输电线路中施加冲击电压时，通过直流电压发生器对隔直电容充电，隔直电容两端电压为直流电压发生器的电压，输电线路上的电流为零，输电线路上的电压为直流电压发生器的电压。
冲击电压发生器在输电线路中施加冲击电压时，施加的冲击电压通过隔直电容进入输电线路，隔直电容通过保护电阻和隔直电容组成的RC电路进行放电。
进一步地，通过调整保护电阻和隔直电容的值，使隔直电容的放电时间常数大于冲击电压作用时间，使得在冲击电压的作用下，隔直电容两端的电压保持为直流电压发生器的电压，输电线路中的电压为直流电压发生器的电压和冲击电压的叠加。
可以理解的是，当冲击电压发生器不动作时，直流电源对隔直电容C充电，当充电完成后，隔直电容C两端电压为直流电源电压Udc，导线上电流为0，电压处处为直流电源电压Udc。此时的回路如图2所示。
当冲击电压发生器动作时，冲击电压通过隔直电容C进入线路，电容C通过RC电路放电，但由于冲击电压时间很短，因此只需控制保护电阻R和隔直电容C的值，就可以实现放电时间常数τ远远大于冲击电压作用时间，从而实现在冲击电压作用过程中，电容两端电压近似维持在直流电源电压Udc，从而保证线路上的电压为直流电压Udc和冲击电压Uim的叠加。此时的回路如图3所示。
隔直电容C使得冲击电压发生器不受直流电压发生器的影响，但当冲击电压发生器进入回路中，由于直流电压发生器内阻的存在，如果线路中电流过大，内阻上电压过高，则会导致直流电压发生器的损坏，因此，在回路中，采用了两种方式对直流电源进行保护。一是加大保护电阻R，以减小回路中的电流；二是在直流电压发生器输出侧并联一个氧化锌非线性避雷器，对电源进行保护。
可以理解的是，在直流电压发生器输出侧并联一个避雷器，可以对直流电压发生器进行保护，避雷器可以为氧化锌非线性避雷器，也可以为其它避雷器，此处不进行限定。
在实验室的条件下开展直流-冲击联合加压缩尺试验。回路中各设备参数如表1所示，表1为缩尺实验中的器件参数。
表1
冲击电压与直流电压同极性时冲击电压侧与导线上电压波形如图4所示。冲击电压与直流电压反极性时冲击电压侧与导线上电压波形如图5所示。
由试验结果可以看出，在冲击电压发生器未动作时，线路上为直流电压，当冲击电压发生器动作时，线路上为直流电压和冲击电压的叠加。
根据本发明实施例提出的一种输电线路直流-冲击联合加压试验回路，通过冲击电压发生器、隔直电容、电晕笼、保护电阻和直流电压发生器的串联，以及在直流电压发生器输出侧并联一个避雷器，用于模拟雷击直流输电线路时线路上的电压分布，可以实现线路上冲击电压与直流电压的联合加压，在冲击电压发生器未动作时，线路上为直流电压，当冲击电压发生器动作时，线路上为直流电压和冲击电压的叠加，使用隔直电容和避雷器，保护了冲击电压发生器和直流电源不受对方的影响。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。
Claims (5)
1.一种输电线路直流-冲击联合加压试验回路，其特征在于，包括：
冲击电压发生器一端接地，另一端与隔直电容相连；
所述隔直电容一端与所述冲击电压发生器相连，另一端与保护电阻相连；
所述保护电阻一端与所述隔直电容相连，另一端与直流电压发生器和避雷器相连；
所述直流电压发生器一端与所述保护电阻和所述避雷器相连，另一端接地；
所述避雷器一端与所述保护电阻和所述直流电压发生器相连，另一端接地；
在所述隔直电容和所述保护电阻之间的输电线路上设置一个电晕笼，输电线路穿过所述电晕笼。
2.根据权利要求1所述的输电线路直流-冲击联合加压试验回路，其特征在于，所述冲击电压发生器不在输电线路中施加冲击电压时，通过所述直流电压发生器对所述隔直电容充电，所述隔直电容两端电压为所述直流电压发生器的电压，输电线路上的电流为零，输电线路上的电压为所述直流电压发生器的电压。
3.根据权利要求1所述的输电线路直流-冲击联合加压试验回路，其特征在于，所述冲击电压发生器在输电线路中施加冲击电压时，施加的冲击电压通过所述隔直电容进入输电线路，所述隔直电容通过所述保护电阻和所述隔直电容组成的RC电路进行放电。
4.根据权利要求1所述的输电线路直流-冲击联合加压试验回路，其特征在于，通过调整所述保护电阻和所述隔直电容的值，使所述隔直电容的放电时间常数大于冲击电压作用时间，使得在冲击电压的作用下，所述隔直电容两端的电压保持为所述直流电压发生器的电压，输电线路中的电压为所述直流电压发生器的电压和冲击电压的叠加。
5.根据权利要求1所述的输电线路直流-冲击联合加压试验回路，其特征在于，在所述直流电压发生器输出侧并联一个所述避雷器，所述避雷器为氧化锌非线性避雷器。
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