CN203350399U - 用于高海拔地区直流和冲击的合成电压试验系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型是一种用于高海拔地区直流和冲击的合成电压试验系统。包括冲击电压发生器、高压隔离电容、保护间隙、高压保护电阻和直流电压发生器，用于合成试验的高压隔离电容设在冲击电压发生器和冲击电压测量系统之间，保护间隙并联于试验对象的两端，且保护间隙的一端接地，直流电压发生器和试验对象之间连接有高压保护电阻、直流电压测量系统、限流保护电阻，高压保护电阻设在直流电压测量系统和试验对象之间，限流保护电阻连接在直流电压测量系统与直流电压发生器之间。高压隔离电容用于保护冲击电压发生器，高压保护电阻和保护间隙用于保护直流电压发生器。本实用新型用于2000m高海拔地区±800kV特高压直流线路及设备直流叠加冲击的合成电压试验研究。

Description

用于高海拔地区直流和冲击的合成电压试验系统

技术领域

本实用新型属于高电压工程技术范畴，特别是输出特（超）高电压情况下的用于高海拔地区直流和冲击的合成电压试验系统。

背景技术

随着海拔高度的升高，空气密度下降，高压输电线路和高压设备中的空气间隙放电电压将降低。为保证高海拔地区输变电设备外绝缘设计的安全、可靠和经济，高海拔地区特高压直流输电工程中一次设备的绝缘考核和空气间隙的选择将是工程实际中值得研究的重要课题。

在传统的输电线路设计中，一般不考虑导线上运行电压对冲击放电特性的影响。而在特高压直流输电工程中，由于直流电压持续施加在导线上，且幅值较高，因此研究预先存在的直流电压对一次设备绝缘和空气间隙冲击放电特性的影响就值得考虑。

在已有的直流和冲击叠加电压试验研究中，主要为合成试验。按照GB/T 16927.1-2011 《高电压试验技术 第1部分：一般定义及试验要求》的定义，合成试验是指直流电压和冲击电压施加于试品的同一端子，且共地。在合成试验中，针对冲击电压发生器的保护一般采用球隙保护的方案，其应用为实验室低电压等级的试验研究，已有的试验在低海拔地区开展过。相比较于球隙，采用隔离电容来保护冲击电压发生器，具有对叠加电压波形影响小、传导冲击能力好等优点。针对直流电压发生器的保护，一般采用保护电阻来减缓冲击电压对直流电源的影响。

发明内容

本实用新型的目的在于考虑上述问题而提供一种满足高海拔地区特高压等级合成试验的需求的用于高海拔地区直流和冲击的合成电压试验系统。本实用新型设计合理，方便实用。

本实用新型的技术方案是：本实用新型的用于高海拔地区直流和冲击的合成电压试验系统，包括有冲击电压发生器、高压隔离电容、保护间隙、高压保护电阻和直流电压发生器，用于合成试验的高压隔离电容设在冲击电压发生器和冲击电压测量系统之间，保护间隙并联于试验对象的两端，且保护间隙的一端接地，直流电压发生器和试验对象之间连接有高压保护电阻、直流电压测量系统、限流保护电阻，其中用于联合和合成试验的高压保护电阻设在直流电压测量系统和试验对象之间，、限流保护电阻连接在直流电压测量系统与直流电压发生器之间。

上述冲击电压发生器的冲击电压和直流电压发生器的直流电压施加于试验对象的同一端子，且共地。

上述高压保护电阻采用水电阻的结构形式；上述限流保护电阻为直流电压发生器的自带电阻。

上述冲击电压发生器的主体采用环氧支柱作为主支撑结构，环氧支柱表面涂有抗紫外线油漆;上述直流电压发生器(9)的主体采用瓷套管，瓷套管上带伞裙。

上述保护间隙为棒对地间隙形式，其长度不小于2.5m；上述高压隔离电容总电容量5000pF，总体结构高度6.3m，由绝缘支柱支撑离地20m；上述高压保护电阻长度不小于20m，由绝缘支柱支撑离地20m。

本实用新型由直流电压发生器、冲击电压发生器、高压隔离电容、高压保护电阻和保护间隙组成。本实用新型的高压隔离电容用于保护冲击电压发生器，高压保护电阻和保护间隙用于保护直流电压发生器。本实用新型中高压保护电阻采用水电阻结构，保护间隙采用棒对地的结构，可以达到方便调节电阻阻值和间隙保护水平的效果，使得试验系统具有输出电压灵活调节的能力。本实用新型用于2000m高海拔地区±800kV特高压直流线路及设备直流叠加冲击的合成试验研究。本实用新型是一种设计巧妙，性能优良，方便实用的用于高海拔地区直流和冲击的合成电压试验系统。本实用新型用于高海拔地区直流和冲击的联合和合成电压试验，本实用新型系统适用于2000m高海拔地区。

附图说明

图1为本实用新型高海拔地区直流和冲击的合成电压试验系统原理图；

图2为高压隔离电容安装示意图；

图3为直流和冲击的合成电压试验平面布置实施图；

图中：1是冲击电压发生器，2是高压隔离电容，3是冲击电压测量系统，4是试验对象，5是保护间隙，6是高压保护电阻，7是直流电压测量系统，8是限流保护电阻，9是直流电压发生器，10是绝缘支柱架，11是门型构架，12是高压引线。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型的试验装置做进一步说明。

参看图1，用于合成试验的高海拔地区直流和冲击电压试验系统，包括冲击电压发生器1、高压隔离电容2、高压保护电阻6、保护间隙5和直流电压发生器9。冲击电压发生器1输出冲击电压波形到高压隔离电容2的输入，高压隔离电容2输出冲击电压波形到冲击电压测量系统3和试验对象4；直流电压发生器9输出直流电压波形到限流保护电阻8的输入，限流保护电阻8输出直流电压波形到直流电压发生器保护电阻6和直流电压测量系统7的输入，直流电压发生器保护电阻6的输出直流电压波形到冲击电压测量系统3、保护间隙5和试验对象4。保护间隙5并联于试验对象4的两端。保护间隙5为棒对地间隙形式。试验对象4同时承受冲击电压波形和直流电压波形。直流电压和冲击电压施加于试验对象4的同一端子，且共地。本实施例中，保护电阻5与冲击电压测量系统3、试验对象4、保护间隙5之间通过高压引线12连接，试验对象4及保护间隙5支撑在门型构架11上，高压隔离电容2通过绝缘支柱架10支撑。

本实用新型的冲击电压发生器1的额定电压为7200kV，主体采用环氧绝缘支柱支撑，其外绝缘水平按海拔高度2000m设计，表面喷涂高性能抗紫外线油漆，分压器的电容器采用瓷外套，其外绝缘水平按海拔高度2000m设计，满足户外长期使用，能长期耐受强紫外线的照射。

本实用新型的直流电压发生器9的额定电压为1600kV，主体外壳采用带伞裙的瓷套管，瓷套的外绝缘水平按海拔高度2000m设计。

本实用新型在冲击电压发生器1和冲击电压测量系统3之间连接有高压隔离电容2；高压隔离电容2能隔离直流电压发生器施加的直流电压对冲击电压发生器的影响，其电容值的选取结果对输出电压的波形无较大影响。根据直流电压发生器和冲击电压发生器的系统参数匹配计算，高压隔离电容量定为5000pF，长度定为6.3m，由两个绝缘支柱架起距地面20m，适应2000m高海拔地区，直流耐受电压为1650kV。

本实用新型在直流电压发生器9和试验对象4之间连接有高压保护电阻6和直流电压发生器系统自带限流电阻8；高压保护电阻6采用水电阻的结构形式，作用在于其电阻阻值可限制冲击电压发生器1作用于直流电压发生器9的端口电压值，电阻形式应能防止施加的操作冲击电压作用下的沿面闪络。根据直流电压发生器和冲击电压发生器的系统参数匹配，保护电阻6的阻值确定为20MΏ，其内部可通过调节充水的电阻率来实现，长度至少为20m，由两个绝缘支柱架起距地面20m，适应2000m高海拔地区。

本实用新型在试验对象4两端并联有保护间隙5，为试验对象4发生闪络后提供一个短路电流入地的通道，减小闪络对直流电压发生器9的影响。为保证保护间隙能耐受2000m高海拔条件下800kV直流电压，其长度不小于2.5m。

参看图2，试品对象4以“云南-广东”±800kV特高压直流仿真型杆塔对导线的空气间隙为例，介绍本实用新型直流和冲击试验系统的应用。仿真杆塔的横担、立柱和绝缘子串型及布置参照实际工程设计采用的设计图纸加工制作。模拟导线和悬挂导线的绝缘子及金具按照±800kV直流输电工程要求配置。试验中，直流电压和冲击电压均施加于模拟导线上。试验对象4的空气间隙距离为6.2m。

高压隔离电容2的额定电容为5000pF，长度为6.3m。外壳采用复合绝缘套管，端部和中部带有均压环，套管的外绝缘按海拔高度2000m设计。高压隔离电容2距地面20m高，由两个绝缘支柱架10架起，支柱的外绝缘按照海拔高度2000m设计。高压隔离电容2可以承受海拔2000m条件下直流电压1650kV。

高压保护电阻6采用水电阻结构形式，其额定电阻为20MΩ，长度为20m。高压保护电阻6距地面20m高，由两个绝缘支柱架10架起，支柱的外绝缘按照海拔高度2000m设计。保护间隙5为棒电极对地的形式，其间隙长度为3m，能耐受直流电压800kV。

试验在南方电网昆明特高压试验研究基地户外试验场进行。合成试验电压由7200kV的冲击电压发生器1和±1600kV的直流电压发生器9共同产生，同时高压引线12作用在试验对象4的模拟导线上。7200kV的冲击电压发生器1产生的冲击电压通过隔离电容2作用于试验对象4上。高压隔离电容2安装于7200kV的冲击电压发生器1的本体及分压器3之间，其施加电压通过测量系统进行测量与记录。±1600kV的直流电压发生器9产生的直流电压通过保护电阻8和高压保护电阻6作用于试验对象4上。高压保护电阻6安装于±1600kV的直流电压分压器7与试验对象4之间。保护间隙5并联于试验对象4两端。试验过程中，试品上先施加800kV直流电压，并保持恒定，然后施加冲击电压，叠加电压幅值由直流和冲击电压分量组成，从而实现直流和冲击叠加电压形式的输出。

Claims (5)

1.一种用于高海拔地区直流和冲击的合成电压试验系统，其特征在于包括有冲击电压发生器（1）、高压隔离电容（2）、保护间隙（5）、高压保护电阻（6）和直流电压发生器（9），用于合成试验的高压隔离电容（2）设在冲击电压发生器（1）和冲击电压测量系统（3）之间，保护间隙（5）并联于试验对象（4）的两端，且保护间隙（5）的一端接地，直流电压发生器（9）和试验对象（4）之间连接有高压保护电阻（6）、直流电压测量系统（7）、限流保护电阻（8），其中用于合成试验的高压保护电阻（6）设在直流电压测量系统（7）和试验对象（4）之间，限流保护电阻（8）连接在直流电压测量系统（7）与直流电压发生器（9）之间。

2.根据权利要求1所述的用于高海拔地区直流和冲击的合成电压试验系统，其特征在于上述冲击电压发生器（1）的冲击电压和直流电压发生器（9）的直流电压施加于试验对象（4）的同一端子，且共地。

3.根据权利要求1所述的用于高海拔地区直流和冲击的合成电压试验系统，其特征在于上述高压保护电阻（6）采用水电阻的结构形式；上述限流保护电阻（8）为直流电压发生器（9）的自带电阻。

4.根据权利要求1所述的用于高海拔地区直流和冲击的合成电压试验系统，其特征在于上述冲击电压发生器（1）的主体采用环氧支柱作为主支撑结构，环氧支柱表面涂有抗紫外线油漆;上述直流电压发生器(9)的主体采用瓷套管，瓷套管上带伞裙。

5.根据权利要求1所述的用于高海拔地区直流和冲击的合成电压试验系统，其特征在于上述保护间隙（5）为棒对地间隙形式，其长度不小于2.5m；上述高压隔离电容（2）总电容量5000pF，总体结构高度6.3m，由绝缘支柱支撑离地20m；上述高压保护电阻（6）长度不小于20m，由绝缘支柱支撑离地20m。

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