CN203278257U - 一种快速极性反转的高压直流电源装置 - Google Patents
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Abstract
一种快速极性反转的高压直流电源装置，属于高电压与绝缘技术领域。无线信号接收器安装在正极性输入端高压继电器组的中间部位，正极性输入端高压继电器组垂直安装在第一支撑绝缘柱上，并通过第一高压硅堆与高压输出端连接。高压输出端安装在第二支撑绝缘柱上，并分别通过第一高压硅堆的另一端和第二高压硅堆的另一端与正极性输入端高压继电器组和负极性输入端高压继电器组连接，无线信号接收器安装在负极性输入端高压继电器组的中间部位，负极性输入端高压继电器组垂直安装在第三支撑绝缘柱上，并通过第二高压硅堆与高压输出端连接。本实用新型模拟了换流变压器运行过程中的电压应力，进而研究直流输电系统中的绝缘问题，填补了国内外在该研究领域的空白。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种快速极性反转的高压直流电源装置种，属于高电压与绝缘技术领域。
背景技术
随着西电东输、南北互供、全国联网工程的实施，我国电网进入快速发展时期，高压和特高压直流输电是满足这种输电要求的关键技术之一。近年来，我国相继建成了贵-广±500kV及宁东-山东±660kV高压直流及云-广和向-上±800kV特高压直流输电等工程，目前正在酝酿建设新疆准东-四川重庆±1100kV特高压直流输电工程。在直流输电工程中，换流变压器是直流输电系统的核心设备，其工作原理是将网侧交流电通过换流变压器转化为阀侧交流电，经换流阀整流为直流电后进行传输。运行中换流变压器除要承受交流电压、雷电冲击和操作过电压外，与交流变压器不同之处还要承受直流、交流叠加直流及直流极性反转电压的作用，因此作为换流变压器中主要绝缘材料的变压器油除要进行交流电场下电气性能试验外，还应该进行直流电场、交直流叠加电场和直流极性反转电场条件下的电气性能试验。
由于直流极性反转电压的特殊性，使其对油纸复合绝缘系统有着更高的要求，也使高压直流极性反转实验成为考核换流变压器压器绝缘性能的最有效方法之一。目前在GB/T18494-2007标准中，我国采用的直流极性反转实验标准是参考IEC61378标准制定的，但各单位采用的极性反转时间也存在不同，如三峡产品要求每次极性反转须在1min内完成。根据我国目前的试验标准，对换流变压器压器进行极性反转实验。在2min内将电压加到负向峰值转变为正向峰值。
变压器油作为换流变压器的主要绝缘材料，研究变压器油在直流极性反转电场条件下的电气性能，变得越来越重要了。变压器油极性反转试验的核心设备是可快速极性反转的高压直流电源，众所周知，在高电压试验技术中高压直流电源，通常采用以下两种方式来实施直流极性反转：（1）直流高压发生器是串级结构，采用旋转高压硅堆，改变接线方向，实现高压整流硅堆快速极性转换。硅堆极性转换时间一般≤5秒，可保证在1分钟内实现试验电压的正负极性转换。这种方式可在1～2分钟以内完成正负峰值电压的切换。（2）采用机械旋转装置，将试品的高压端轮流接触两台输出电压极性相反的直流设备（或一台输出正、负极性对称的直流设备）。实现了输出电压极性自动转换的目的。可以保证在1分钟以内完成正负峰值电压的切换。
变压器油的极性反转试验，要求在很短的时间内倒换试品上的极性，极性反转时不允许强制放电。以便于考验空间电荷的存在对极性反转时对变压器油绝缘强度的影响。所以，要求反转的时间短并可控，以便进一步开展相关的试验研究。用于变压器油模拟结构的极性反转试验设备，转换时间连续可控，要求最快在1秒钟以内实现正负峰压电极的切换，目前高压直流电源设备无法达到这一要求。
发明内容
为了克服现有技术的不足,本实用新型提供一种快速极性反转的高压直流电源装置。
一种快速极性反转的高压直流电源装置，正负极性直流电压发生器包括200kV正极性倍压筒、200kV负极性倍压筒、保护电阻和控制箱组；
极性快速切换装置由正极性输入端高压继电器组、第一无线信号接收器、第一高压硅堆、第一支撑绝缘柱、第二支撑绝缘柱、第三支撑绝缘柱、高压输出端、第二高压硅堆、第二无线信号接收器、负极性输入端高压继电器组组成；
第一无线信号接收器安装在正极性输入端高压继电器组的中间部位，正极性输入端高压继电器组垂直安装在第一支撑绝缘柱上，并通过第一高压硅堆与高压输出端连接；高压输出端安装在第二支撑绝缘柱上，高压输出端分别通过第一高压硅堆的另一端和第二高压硅堆的另一端与正极性输入端高压继电器组和负极性输入端高压继电器组连接，
第二无线信号接收器安装在负极性输入端高压继电器组的中间部位，负极性输入端高压继电器组垂直安装在第三支撑绝缘柱上，并通过第二高压硅堆与高压输出端连接；
正负极性直流电压发生器的200kV正极性倍压筒通过第一直流保护电阻、高压导线与快速切换装置的正极性输入端高压继电器组相连接，
正负极性直流电压发生器的200kV负极性倍压筒通过高压电线、第二直流保护电阻与快速切换装置的负极性输入端高压继电器组相连接，
系统测控机箱与控制箱连接，控制箱分别与正负极性直流电压发生器的200kV正极性倍压筒和200kV负极性倍压筒连接；系统测控机箱与极性快速切换装置采用无线通讯的连接方式。
本实用新型的工作原理是：快速极性反转高压直流电源装置的快速极性反转的核心技术是极性快速切换装置，极性快速切换装置基于悬浮电位技术，利用高压继电器串联和无线控制技术，实现极性在1秒钟以内完成试验系统直流高压峰值电压的极性转换。试验开始前，极性快速切换装置的高压输出端接入试验样品即可构成直流极性快速反转电压试验系统，在系统测控箱上设置正负直流电压值，分别设置极性快速切换装置的正极性和负极性接入端的高压继电器组开关时间值，及开关的顺序，也可以依据GB/T18494-2007标准规定极性反转试验要求，首先将电压加到负向峰值并保持90min，而后将外加电压由负向峰值转变为正向峰值并保持90min，之后再将电压转变为负向峰值并保持45min，最后将电压降到0V，每次电压极性反转均应在2min以内完成。
本实用新型的优点是随着高压直流输电的快速发展，换流变压器压器等直流设备的绝缘问题越来越受到关注，而本实用新型设计的试验电源能够实现在绝缘材料及模型、产品上施加直流极性快速反转试验电压，更真实的模拟了换流变压器运行过程中的电压应力，进而研究直流输电系统中的绝缘问题，填补了国内外在该研究领域的空白。
附图说明
当结合附图考虑时，通过参照下面的详细描述，能够更完整更好地理解本实用新型以及容易得知其中许多伴随的优点，但此处所说明的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，构成本实用新型的一部分，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定，如图其中：
图1是本实用新型的快速极性反转的高压直流电源系统原理图；
图2是本实用新型的快速极性反转的高压直流电源结构原理图；
下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。
具体实施方式
显然，本领域技术人员基于本实用新型的宗旨所做的许多修改和变化属于本实用新型的保护范围。
实施例1：如图1、图2所示，一种快速极性反转的高压直流电源装置，正负极性直流电压发生器2包括200kV正极性倍压筒4、200kV负极性倍压筒17、保护电阻6和控制箱组18；
极性快速切换装置3由正极性输入端高压继电器组7、第一无线信号接收器8、第一高压硅堆9、第一支撑绝缘柱10、第二支撑绝缘柱19、第三支撑绝缘柱20、高压输出端11、第二高压硅堆12、第二无线信号接收器13、负极性输入端高压继电器组14组成；
第一无线信号接收器8安装在正极性输入端高压继电器组7的中间部位，正极性输入端高压继电器组7垂直安装在第一支撑绝缘柱10上，并通过第一高压硅堆9与高压输出端11连接。高压输出端11安装在第二支撑绝缘柱19上，高压输出端11分别通过第一高压硅堆9的另一端和第二高压硅堆12的另一端与正极性输入端高压继电器组7和负极性输入端高压继电器组14连接，
第二无线信号接收器13安装在负极性输入端高压继电器组14的中间部位，负极性输入端高压继电器组14垂直安装在第三支撑绝缘柱20上，并通过第二高压硅堆12与高压输出端11连接；
正负极性直流电压发生器2的200kV正极性倍压筒4通过第一直流保护电阻5、高压导线6与快速切换装置3的正极性输入端高压继电器组7相连接，
正负极性直流电压发生器2的200kV负极性倍压筒17通过高压电线15、第二直流保护电阻16与快速切换装置3的负极性输入端高压继电器组14相连接，
系统测控机箱1与控制箱18连接，控制箱18分别与正负极性直流电压发生器2的200kV正极性倍压筒4和200kV负极性倍压筒17连接；系统测控机箱1与极性快速切换装置3采用无线通讯的连接方式。
实施例2：
一种快速极性反转的高压直流电源装置，包括系统测控机箱、正负极性直流电压发生器和极性快速切换装置；系统测控机箱由控制箱、测量系统箱和无线信号发生器组成；正负极性直流电压发生器由正极性倍压筒、负极性倍压筒、保护电阻和控制箱组成；极性快速切换装置由若干个高压继电器组、无线信号接收器、高压硅堆、高压绝缘支撑柱和高压输出端组成。直流电压发生器的正极性倍压筒通过保护电阻用高压引线与快速切换装置的正极性高压输入端的高压继电器组相连接，直流电压发生器的负极性倍压筒通过保护电阻用高压引线与快速切换装置的负极性高压输入端的高压继电器组相连接，系统测控箱与控制箱连接，控制箱与直流电压发生器的倍压筒连接。
如上所述的一种快速极性反转的高压直流电源装置，极性快速切换装置，依据高压继电器的电压等级和试验电压的峰值电压水平，其两组高压继电器组由两个或若干个高压继电器串连而成。高压继电器组由蓄电池组供电，由无线信号接收器通过接收信号进行供电控制，实现高压继电器的开断。在两组高压继电器组的输出端分别通过高压硅堆与高压输出线端相连接。
如上所述的一种快速极性反转的高压直流电源装置，两组高压继电器组、无线信号接收器、高压硅堆和高压输出线端组成的极性快速切换装置，由于高压继电器的结构特点，必需采用高压悬浮电位技术才能实现高压输出，因此，采用绝缘支撑柱对整套装置进行支撑，保证与大地之间绝缘性。依据试验电压等级选择绝缘支撑柱的绝缘等级。
如上所述的一种快速极性反转的高压直流电源装置，系统测量控制箱通过直流高压发生器的控制箱，实现正负极性高压的输出控制，同时，集成无线PLC技术，来实现对高压继电器进行开关的无线控制。
在上述结构的极性快速切换装置的高压输出端接入试验样品即可构成直流极性快速反转电压试验系统，该系统可用于针板、球板和/或平板的典型电极的绝缘特性试验研究，以及进行悬浮放电和/或局部放电的绝缘特性试验研究等领域。
如上所述，对本实用新型的实施例进行了详细地说明，但是只要实质上没有脱离本实用新型的发明点及效果可以有很多的变形，这对本领域的技术人员来说是显而易见的。因此，这样的变形例也全部包含在本实用新型的保护范围之内。
Claims (1)
1.一种快速极性反转的高压直流电源装置，其特征在于正负极性直流电压发生器包括200kV正极性倍压筒、200kV负极性倍压筒、保护电阻和控制箱组；
极性快速切换装置由正极性输入端高压继电器组、第一无线信号接收器、第一高压硅堆、第一支撑绝缘柱、第二支撑绝缘柱、第三支撑绝缘柱、高压输出端、第二高压硅堆、第二无线信号接收器、负极性输入端高压继电器组组成；
第一无线信号接收器安装在正极性输入端高压继电器组的中间部位，正极性输入端高压继电器组垂直安装在第一支撑绝缘柱上，并通过第一高压硅堆与高压输出端连接；高压输出端安装在第二支撑绝缘柱上，高压输出端分别通过第一高压硅堆的另一端和第二高压硅堆的另一端与正极性输入端高压继电器组和负极性输入端高压继电器组连接，
第二无线信号接收器安装在负极性输入端高压继电器组的中间部位，负极性输入端高压继电器组垂直安装在第三支撑绝缘柱上，并通过第二高压硅堆与高压输出端连接；
正负极性直流电压发生器的200kV正极性倍压筒通过第一直流保护电阻、高压导线与快速切换装置的正极性输入端高压继电器组相连接，
正负极性直流电压发生器的200kV负极性倍压筒通过高压电线、第二直流保护电阻与快速切换装置的负极性输入端高压继电器组相连接，
系统测控机箱与控制箱连接，控制箱分别与正负极性直流电压发生器的200kV正极性倍压筒和200kV负极性倍压筒连接；系统测控机箱与极性快速切换装置采用无线通讯的连接方式。
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