CN201666939U - 可扩展折叠式高压直流倍压装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种可扩展折叠式高压直流倍压装置，包括：调压控制箱，倍压直流发生器和分压器，其中倍压直流发生器采用积木式结构，可根据需要随意组装成二倍压、四倍压、六倍压、八倍压、十倍压，每增加一级则增加二倍压。本实用新型可方便、快捷地对高压直流电气设备进行耐压试验，根据被试验设备的需要进行动态组合各单体元件，使装置具备扩展功能，并具备防错装功能，组合单体原件时准确无误，还具备折叠功能，最大限度的缩小装箱体积，方便运输和携带。

Description

可扩展折叠式高压直流倍压装置 

技术领域

本实用新型涉及一种高压系统中电气设备直流耐压试验的装置。 

背景技术

在电气装置安装工程电气设备交接试验工作中，对电气设备的绝缘耐压试验通常有直流耐压试验和交流耐压试验两种方式。由于很多高压电气设备(如电力电缆线路)对地电容量很大，若采用工频交流耐压试验，必须有大容量的工频试验变压器，设备笨重，现场试验很难操作；而采用直流耐压试验时，因为被试设备的直流绝缘电阻很大(一般在10MΩ以上)，充电电流极小，故所需试验设备具有容量小、重量轻、可移动性好等优点，所以传统的直流耐压试验方法在电力变压器，电抗器，电力电缆，避雷器等电气设备交接试验时仍有广泛应用。目前市场上销售的类似高压直流发生器，虽然设备轻便于操作，但试验范围单一，其固化结构使其在单体元件损坏时，整套设备无法使用，对施工工作产生严重影响。对于市售的高频倍压装置，则存在价格昂贵，电子元器件线路复杂、接插件多或稳定性差、易发生故障等缺点，不能完全满足现场调试施工要求。 

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是：提供一种可扩展折叠式高压直流倍压装置，能够方便、快捷地对高压直流电气设备进行耐压试验。 

本实用新型为解决上述技术问题所采取的技术方案为：一种可扩展折叠式高压直流倍压装置，其特征在于：它包括： 

调压控制箱，提供0-220V电源和数字电压表； 

倍压直流发生器，包括变压器、N级桥路和微安表，N为桥路的级数，可根据实际情况而选择N的值；变压器的输入端与调压控制箱的电源端相联接，变压器的输出端一端接地；变压器的输出端与第一级桥路的输入端相联接，第一级桥路的输出端与第二级桥路的输入端相联接，以此类推，第N-1级桥路的输出端与第N级桥路的输入端相联接；第N级桥路的输出端一端与微安表的一端相联接，微安表的另一端与被试验装置相联接； 

分压器，包括高压臂电阻棒和基准电阻底座盒；基准电阻底座盒的一端接地，另一端与高压臂电阻棒的一端相联接；高压臂电阻棒的另一端与所述的微安表的一端相联接；基准电阻底座盒与所述的数字电压表相并联。 

按上述方案，所述的第一级桥路包括第一电容器、第二电容器、第一二极管和第二二极管；第一电容器的正极与第一二极管的正极、第二二极管的负极相联接，第二电容器的正极与第一二极管的负极相联接，第二电容器的负极与第二二极管的正极相联接；第一级桥路的输入端两端为第一电容器的负极和第二电容器的负极，其中第二电容器的负极与所述的变压器接地的输出端一端相联接；第一级桥路的输出端两端为第一电容器的正极和第二电容器的正极；N级桥路每一级的电路结构相同。

按上述方案，本装置还包括底座和底座滑道，置于包装箱内，底座滑道和底座分别通过活页固定在包装箱内；所述的变压器固定在底座上，所述的第一电容器的负极固定在变压器上；所述的第二电容器的负极通过滚轮装于底座滑道内；所述的第一二极管和第二二极管的两端均通过连接杆与两个电容器相联接，且连接杆两端为活动联接。 

按上述方案，所述的连接杆两端装有旋转锁紧装置。 

按上述方案，所述的N级桥路之间通过螺杆联接，其中对应的输入端/输出端的一端螺杆直径为8mm，对应的输入端/输出端的另一端螺杆直径为10mm。 

按上述方案，所述的高压臂为串联的等值电阻，电阻的个数为4N个。 

按上述方案，所述的基准电阻底座盒包括标准电阻、电位器、限流电阻和氖泡；限流电阻与电位器并联后与标准电阻相串联，串联后的电路与氖泡相并联。 

本实用新型的有益效果为：1、方便、快捷地对高压直流电气设备进行耐压试验；2、根据被试验设备的需要进行动态组合各单体元件，使装置具备扩展功能；3、具备防错装功能，组合单体原件时准确无误；4、具备折叠功能，最大限度的缩小装箱体积，方便运输和携带。 

附图说明

图1为本实用新型一个实施例的电路原理图 

图2为倍压直流发生器的安装示意图 

图3为图2中第二级桥路折叠过程示意图 

图4为倍压直流发生器的工作原理图 

具体实施方式

图1为本实用新型一个实施例的电路原理图，一种可扩展折叠式高压直流倍压装置包括：调压控制箱，提供0～220V电源和内阻为10MΩ的HDC数字电压表；倍压直流发生器，包括变压器T1、N级桥路和微安表，N为桥路的级数，可根据实际情况而选择N的值，级数为N，为2N倍压整流模块，本实施例以四倍压为例，即级数N＝2，变压器T1的输入端与调压控制箱的电源端相联接，变压器T1的输出端一端接地；变压器T1的输出端与第一级桥路的输入端相联接，第一级桥路的输出端与第二级桥路的输入端相联接；分压器，包括高压臂电阻棒和基准电阻底座盒；基准电阻底座盒的一端接地，另一端与高压臂电阻棒的一端相联接；高 压臂电阻棒的另一端与所述的微安表的一端相联接；基准电阻底座盒与所述的HDC数字表相并联。 

所述的第一级桥路包括第一电容器C1-1、第二电容器C1-2、第一二极管D1-1和第二二极管D1-2；第一电容器C1-1的正极与第一二极管D1-1的正极、第二二极管D1-2的负极相联接，第二电容器C1-2的正极与第一二极管D1-1的负极相联接，第二电容器C1-2的负极与第二二极管D1-2的正极相联接；第一级桥路的输入端两端为第一电容器C1-1的负极和第二电容器C1-2的负极，其中第二电容器C1-2的负极与所述的变压器T1接地的输出端一端相联接；第一级桥路的输出端两端为第一电容器C1-1的正极和第二电容器C1-2的正极；第二级桥路的电路结构与第一级桥路相同，与第一电容器C1-1、第二电容器C1-2、第一二极管D1-1和第二二极管D1-2对应的依次为C2-1、C2-2、D2-1和D2-2。 

所述的高压臂为串联的8个等值电阻R1-R8，所述的基准电阻底座盒包括标准电阻R标、电位器Rp、限流电阻R1和氖泡；限流电阻R1与电位器并联后与标准电阻相串联，串联后的电路与氖泡相并联。 

图2为倍压直流发生器的安装示意图，图3为图2中第二级桥路折叠过程示意图，本装置还包括底座7和底座滑道8，置于包装箱内，底座滑道8和底座7分别通过活页固定在包装箱内；所述的变压器T1固定在底座7上，所述的第一电容器C1-1的负极固定在变压器T1上；所述的第二电容器C1-2的负极通过滚轮装于底座滑道8内；所述的第一二极管D1-1和第二二极管D1-2的两端均通过连接杆3与两个电容器相联接，且连接杆3两端为活动联接，两端均可旋转，并装有旋转锁紧装置4，当连接杆3伸直时自动锁紧。当折叠时，D1-1和D1-2向下折叠，C1-2通过滑道向C1-1靠拢。同样，第二级折叠时，D2-1和D2-2向下折叠，C2-2向C2-1靠拢。 

第二级桥路与第一级桥路之间通过螺杆联接，C1-1的上端预留一个Φ10的螺帽供扩展用，便于和C2-1下端相连；C1-2的上端预留一个Φ8的螺杆，便于连接C2-2的下端或微安表。第二级中C2-1下部预装一个Φ10的螺杆便于和第一级C1-1的上端的螺帽连接；C2-2下部则预装一个Φ8的螺母便于和第一级C1-2的上端的螺杆相连；C2-1的上端与C1-1的上端结构一致；C2-2的上端与C1-2的上端结构一致。两边螺杆直径不同，构成防错装装置，防止在安装过程中的失误。若有第三级、第四级…第N级等扩展级桥路，则联接关系与第二级桥路相一致。 

图4为倍压直流发生器的工作原理图，设变压器T1的二次电压 $u2=\sqrt{2}U2\sin \mathrm{\ωt},$ 电容初始电压为零。 

(1)当U2正半周 

a端瞬时极性为正，b端为负，二极管D1-2导通，电流经过D1-2对C1-1充电，将电容C1-1上的电压充到接近U2的峰值，即 $\mathrm{Ubc}\≈\sqrt{2}U2,$ 并基本保持不变。极性右正左负。 

(2)当u2为负半周 

a负b正，D1-2反偏截止，D1-1正偏导通，C1-1上的电压与电源串联相加对C1-2充电，  $\mathrm{Uad}=\sqrt{2}U2+\mathrm{Ubc}\≈2\sqrt{2}U2,$ 极性右正左负。 

(3)当u2再次为正半周 

D1-2导通、D1-1反偏截止，D2-2正偏导通，C2-1充电，  $\mathrm{Uce}=\sqrt{2}U2+2\sqrt{2}U2-\mathrm{Ubc}\≈2\sqrt{2}U2,$ 极性右正左负。 

(4)当u2再次为负半周 

D1-2、D2-2均反偏截止，D1-1、D2-1正偏导通，C2-2充电，  $\mathrm{Udf}=\sqrt{2}U2+2\sqrt{2}U2+\sqrt{2}U2-\mathrm{Uad}\≈2\sqrt{2}U2,$ 极性右正左负。 

依次类推，若在图4中e、f点后面按照图示结构接二极管和电容时，则每个电容都将充电至 

极性均右正左负。 

输出电路接法： 

(1) $u_o=3\sqrt{2}U2$ 负载接e、b两节点。 

(2) $u_o=4\sqrt{2}U2,$ 负载接f、a两节点。 

在以上分析中，均未考虑电容放电的影响，而实际应用时，当接上负载后，电容将要对负载放电，使输出电压降低。因此倍压整流电路只能在负载较轻(即Rfz较大，输出电流较小)的情况下工作，并且倍压越高的整流电路，这种因负载电流增大影响输出电压下降的情况越明显。 

元器件选择： 

由于C1-1的反向电压值 $U_N\≥\sqrt{2}U2,$ 其余电容的反向电压值 $U_N\≥2\sqrt{2}U2,$ 因此用于倍压整流电路的二极管，其最高反向电压应大于 

可用高压硅整流堆，其系列型号为2DL。如2DL2/0.2，表示最高反向电压为2千伏，整流电流平均值为200毫安。倍压整流电路使用的电容器容量比较小，不用电解电容器。电容器的耐压值要大于 

在使用上才安全可靠。 

本装置采用积木式结构，可根据需要随意组装成二倍压(100KV)、四倍压(200KV)、六倍压(300KV)、八倍压(400KV)、十倍压(500KV)，每增加一级则增加二倍压。其组装简单，并在结构上考虑了防错装设置。200kV工频四倍压装置由4只2DL高压硅柱(200kV/0.2A) D1-D4和四只CB81型电容器(一只0.08μF/50kV和三只0.04μF/100kV及电源变压器T1(35kV/200v1kVA)，输出电压最高10倍压可达500kV。同时装置具备折叠的功能，可以将两级装置放于一个装箱内，减小了装箱体积，且操作简单，便于搬运。 

Claims (7)

1.一种可扩展折叠式高压直流倍压装置，其特征在于：它包括：

调压控制箱，提供0～220V电源和数字电压表；

倍压直流发生器，包括变压器、N级桥路和微安表，N为桥路的级数，根据实际情况而选择N的值；变压器的输入端与调压控制箱的电源端相联接，变压器的输出端一端接地；变压器的输出端与第一级桥路的输入端相联接，第一级桥路的输出端与第二级桥路的输入端相联接，以此类推，第N-1级桥路的输出端与第N级桥路的输入端相联接；第N级桥路的输出端一端与微安表的一端相联接，微安表的另一端与被试验装置相联接；

分压器，包括高压臂电阻棒和基准电阻底座盒；基准电阻底座盒的一端接地，另一端与高压臂电阻棒的一端相联接；高压臂电阻棒的另一端与所述的微安表的一端相联接；基准电阻底座盒与所述的数字电压表相并联。

2.根据权利要求1所述的可扩展折叠式高压直流倍压装置，其特征在于：所述的第一级桥路包括第一电容器、第二电容器、第一二极管和第二二极管；第一电容器的正极与第一二极管的正极、第二二极管的负极相联接，第二电容器的正极与第一二极管的负极相联接，第二电容器的负极与第二二极管的正极相联接；第一级桥路的输入端两端为第一电容器的负极和第二电容器的负极，其中第二电容器的负极与所述的变压器接地的输出端一端相联接；第一级桥路的输出端两端为第一电容器的正极和第二电容器的正极；N级桥路每一级的电路结构相同。

3.根据权利要求2所述的可扩展折叠式高压直流倍压装置，其特征在于：本装置还包括底座和底座滑道，置于包装箱内，底座滑道和底座分别通过活页固定在包装箱内；所述的变压器固定在底座上，所述的第一电容器的负极固定在变压器上；所述的第二电容器的负极通过滚轮装于底座滑道内；所述的第一二极管和第二二极管的两端均通过连接杆与两个电容器相联接，且连接杆两端为活动联接。

4.根据权利要求3所述的可扩展折叠式高压直流倍压装置，其特征在于：所述的连接杆两端装有旋转锁紧装置。

5.根据权利要求3所述的可扩展折叠式高压直流倍压装置，其特征在于：所述的N级桥路之间通过螺杆联接，其中对应的输入端/输出端的一端螺杆直径为8mm，对应的输入端/输出端的另一端螺杆直径为10mm。

6.根据权利要求1至5中任意一项所述的可扩展折叠式高压直流倍压装置，其特征在于：所述的高压臂为串联的等值电阻，电阻的个数为4N个。

7.根据权利要求1至5中任意一项所述的可扩展折叠式高压直流倍压装置，其特征在于：所述的基准电阻底座盒包括标准电阻、电位器、限流电阻和氖泡；限流电阻与电位器并联后与标准电阻相串联，串联后的电路与氖泡相并联。  

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