CN111627623B - 一种用于封闭式冲击电压发生器的均压环组件 - Google Patents

Abstract

本公开揭示了一种用于封闭式冲击电压发生器的均压环组件，包括：外均压环和多级内均压环，其中，所述外均压环连接于冲击电压发生器壳体两端的对接法兰上，所述多级内均压环均匀排列于冲击电压发生器内每级放电模块两侧的绝缘板上，通过等电位屏蔽冲击电压发生器内局部电场。本公开通过在现有封闭式冲击电压发生器中只安装外均压环的基础上沿放电模块安装内均压环，一方面能够抑制了外沿面上下端部电场，另一方面能够降低外沿面电场不均匀程度。

Description

一种用于封闭式冲击电压发生器的均压环组件

技术领域

本公开属于电力系统技术领域，具体设计一种用于封闭式冲击电压发生器的均压环组件。

背景技术

由于一次设备在生产制造过程中可能会产生某些潜在的绝缘缺陷，而现场高压试验可以检测出这些绝缘缺陷，所以需要对新投入的一次设备进行高压试验；当一次设备运行一段时间后，因为环境的影响和内部的一些变化会导致设备出现某些故障，所以在一次设备投入运行后一段时间也需要进行高压试验来保证设备安全稳定运行。电力系统中的高压电器设备，除了承受长期的工作电压外，在运行过程中还可能承受短时的雷电过电压和操作过电压的作用，而这些电压均属于冲击电压，有可能对电气设备带来危害。所以在电气设备投入使用之前，需要检验其在雷电压和操作过电压作用下的绝缘特性或保护性能。这种试验用的电压一般采用雷电全波或截波，产生这种冲击电压波就要用到冲击电压发生器。在高电压试验领域中，冲击电压发生器是常用而重要的高压试验设备，特别对于电力电容器、电力变压器制造等行业和高压试验室更是主要的测试手段。

随着特高压交直流电网的大面积建设，现场高压试验设备的试验容量也越来越大，对于GIS和高压电缆，电容负载等级可达3000～10000pF。传统的敞开式冲击电压发生器受到自身固有电感的约束难以产生满足标准的雷电冲击电压，同时不断提升的输出电压和输出能量对冲击电压发生器的空间和灵活性提出挑战。因此，采用低电感脉冲电容器放电回路、一体化紧凑结构以及良好绝缘性能的冲击电压发生器为解决问题的关键。封闭式气体绝缘冲击电压发生器，一方面可以大幅减少试验装置体积和重量，便于试验装置运输和安装，提高工作效率，有利于保障大容量高电压一次设备现场试验需求；另一方面，封闭气体绝缘结构有利于降低外部环境对试验过程的影响，提高试验可靠性。

在封闭式气体绝缘冲击电压发生器调试和现场试验过程中，放电瞬间在绝缘外筒外沿面会承受高幅值冲击电压，由于法兰紧固螺钉处电极的几何形状较为突出，容易引起局部空气电离，同时在电场垂直分量作用下绝缘筒表面电场发生畸变，在环氧绝缘筒外壁造成闪络故障，造成装置绝缘损伤。

发明内容

针对现有技术中的不足，本公开的目的在于提供一种用于封闭式冲击电压发生器的均压环组件，能够显著降低冲击电压发生器外沿面闪络事故的发生率。

为实现上述目的，本公开提供以下技术方案：

一种用于封闭式冲击电压发生器的均压环组件，包括：外均压环和内均压环，其中，所述外均压环连接于冲击电压发生器壳体两端的对接法兰上，所述多级内均压环均匀排列于冲击电压发生器内每级放电模块两侧的绝缘板上。

优选的，所述多级内均压环沿冲击电压发生器每级放电模块两侧绝缘板从上到下依次排列，其中，第一级和最后一级内均压环为椭圆形，其余各级内均压环为圆形。

优选的，所述椭圆形均压环的管半径为30mm，宽度为110mm，所述圆形均压环的管半径为30mm。

优选的，所述外均压环包括均压环本体和均压环连接件，所述均压环本体与所述均压环连接件通过螺栓连接。

优选的，所述均压环连接件为L型铝制连接件。

优选的，所述外均压环的外环半径为1200mm-1250mm，管半径为150mm，罩入深度为150mm。

与现有技术相比，本公开带来的有益效果为：

1、采用内、外均压环对外沿面电场进行抑制，充分考虑了装置实际结构的影响，设计合理。

2、可以直接应用于均压环的生产实践，同时能够降低闪络事故发生的概率。

附图说明

图1是本公开一个实施例提供的冲击电压发生器的结构示意图；

图2是本公开一个实施例提供的冲击电压发生器的内部平面结构示意图；

图3是本公开一个实施例提供的外均压环结构示意图；

图4是本公开一个实施例提供的内均压环的结构示意图；

图5是本公开一个实施例提供的均压环优化配置前后冲击电压发生器外沿面切向电场分布曲线示意图；

图6是本公开一个实施例提供的安装内均压环前后冲击电压发生器外沿面切向电场分布曲线示意图。

具体实施方式

下面将参照附图1至图6详细地描述本公开的具体实施例。虽然附图中显示了本公开的具体实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开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公开，并且能够将本公开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。本公开的保护范围当视所附权利要求所界定者为准。

为便于对本公开实施例的理解，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公开实施例的限定。

图1是一种积木式封闭气体绝缘冲击电压发生器，如图1所示，冲击电压发生器分为3段，包括环氧绝缘充气壳体1、对接法兰2、用于屏蔽端部电场的外置均压环3，以及可移动底座4。

图2为单段冲击电压发生器内部结构剖面图，在环氧绝缘充气壳体内封装有发生器机芯部分，即多级充放电模块，包括脉冲电容器5、气体开关6、充电电阻7以及隔离电阻8。每两组脉冲电容器和一只气体开关构成一级放电模块。

本公开针对上述冲击电压发生器中的外均压环进行优化，通过增加内均压环改善单纯配置外均压环所存在的问题。

在一个实施例中，本公开提供一种用于封闭式冲击电压发生器的均压环组件，包括：外均压环和多级内均压环，其中，所述外均压环连接于冲击电压发生器壳体两端的对接法兰上，所述多级内均压环均匀排列于冲击电压发生器内每级放电模块两侧的绝缘板上。

本实施例中，设置均压环的目的是为了屏蔽冲击电压发生器两端对接法兰以及紧固螺钉处的场强，现有技术中，通过安装外均压环虽然一定程度上能够降低场强，但场强仍处于较高水平。由于冲击电压发生器内部机芯有许多不同形状的金属连接件，在放电过程中会出现局部电场集中区域，本实施例通过在冲击电压发生器内安装内均压环能够克服上述问题，多级内均压环能够对冲击电压发生器内每级放电模块内部高场强区域进行有效屏蔽，从而能够避免冲击电压发生器内部发生放电；由于内均压环几何形状较为规则，相当于增加了多个中间电极，能够调节冲击电压发生器绝缘筒沿面的轴向和径向电场。因此，通过安装内均压环一方面能够对内部机芯起到屏蔽作用，另一方面能够对外面沿面电场起到改善作用。

另一个实施例中，如图3所示，所述外均压环包括均压环本体11和均压环连接件12，所述均压环本体11与所述均压环连接件12通过螺栓13连接。

本实施例中，均压环连接件12为“L”型铝制连接件，一端通过六角螺栓与均压环本体11连接，另一端连接至冲击电压发生器两端的对接法兰上。通过调整均压环连接件的长度可以调节均压环本体的位置。

另一个实施例中，所述外均压环的外环半径为1200mm-1250mm，管半径为150mm，罩入深度为150mm。

本实施例中，由于外均压环是通过连接件固定在对接法兰上的，如图3所示，外绝缘筒半径为1040mm，外均压环的外环半径R应该大于外绝缘筒半径，同时，外环半径R越小，对于端部电场的屏蔽效果越好；对于外环管半径r，为便于加工，半径不宜过大，但管半径越大，环越“粗”，其屏蔽效果也是越好，因此上述数值是考虑到电场屏蔽效果以及设计加工方面的结果；对于外均压环的罩入深度，本实施例通过实验计算，当罩入深度大于螺钉的长度时，外端部电场强度最小。

另一个实施例中，如图4所示，所述多级内均压环沿冲击电压发生器每级放电模块两侧绝缘板从上到下依次排列，其中，第一级和最后一级内均压环14为椭圆形，其余各级内均压环15为圆形。

本实施例中，内均压环的截面面积越大，对于法兰紧固螺钉处电场屏蔽效果越好，由于封闭式冲击电压发生器内部机芯和外绝缘筒之间空间有限，内均压环的尺寸不会很大，为了更好的降低外沿面两端部螺钉处的场强，将位于冲击电压发生器每级放电模块最顶端的第一级内均压环和最底端的最后一级内均压环在圆形的基础上纵向“拉伸”成椭圆形，以增大其截面面积，从而能够起到抑制电场的效果。其余各级内均压环设计为圆形，一方面是便于安装，另一方面，采用圆形设计可以使得环间的绝缘距离最大化，不容易出现环与环之间的放电现象。

另一个实施例中，所述椭圆形均压环的管半径为30mm，宽度为110mm，所述圆形均压环的管半径为30mm。

本实施例中，由于内均压环安装在冲击电压发生器的内部机芯和外绝缘筒之间，机芯的半径为820mm，外绝缘筒内径为930mm，因此内均压环的尺寸调整范围有限。对于椭圆形均压环，为了保证内部均压环之间有足够的绝缘距离，同时方便安装，其宽度不宜过大。

图5是安装内、外均压环和未安装内、外均压环的冲击电压发生器外沿面切向电场分布曲线对比图，如图5所示，通过仿真计算，在安装内部、外部均压环后，冲击电压发生器外沿面上下端部场强明显下降，分别由6.83kV/mm、1.40kV/mm降低至0.55kV/mm、0.39kV/mm。因此，本公开通过对均压环优化配置后，能够有效改善外沿面电场分布，降低沿面闪络场强。

图6是安装内、外均压环和仅安装外均压环情况下的冲击电压发生器外沿面切向电场分布曲线对比图，如图6所示，通过仿真计算，在安装外部均压环后，冲击电压发生器外沿面上下端部场强有所下降，分别由6.83kV/mm、1.40kV/mm降低至2.46kV/mm、0.94kV/mm，在内部安装多级均压环后，外沿面上下端部最大场强进一步降低至0.55kV/mm、0.39kV/mm。外沿面中间段切向场强始终低于1kV/mm，安装有均压环后场强值虽然略有抬高，但仍处于较低水平，并且安装内外均压环后，外沿面中间段电场的分布更加均匀。因此，本公开通过对均压环优化配置后，能够有效改善外沿面电场分布，降低沿面闪络场强。

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 (5)

1.一种用于封闭式冲击电压发生器的均压环组件，包括：外均压环和多级内均压环，其中，

所述外均压环连接于冲击电压发生器壳体两端的对接法兰上，

所述多级内均压环从上到下均匀排列于冲击电压发生器内每级放电模块两侧的绝缘板上，其中，第一级和最后一级内均压环为纵向拉伸成的椭圆形，其余各级内均压环为圆形，通过等电位屏蔽冲击电压发生器内局部电场。

2.根据权利要求1所述的均压环组件，其中，第一级和最后一级的椭圆形内均压环的管半径为30mm，宽度为110mm，其余各级圆形内均压环的管半径为30mm。

3.根据权利要求1所述的均压环组件，其中，所述外均压环包括均压环本体和均压环连接件，所述均压环本体与所述均压环连接件通过螺栓连接。

4.根据权利要求3所述的均压环组件，其中，所述均压环连接件为L型铝制连接件。

5.根据权利要求1所述的均压环组件，其中，所述外均压环的外环半径为1200mm-1250mm，管半径为150mm，罩入深度为150mm。

Images