专利名称：智能型无局放特高压正弦波调制耐压装置的制作方法
技术领域：
本实用新型主要涉及到高压试验装置领域，特指一种智能型无局放特高压正弦波调制耐 压装置。
背景技术：
目前全球只有俄罗斯和日本建设了 1000KV特高压交流输电工程，但用于现场设备耐压 的试验装置还较少。在我国，亚洲第一条1000千伏晋东南一南阳一荆门特高压交流试验示范 工程输电线路工程于2007年6月28日开始基础施工；2008年4月底完成铁塔组立施工，8 月中旬完成导地线和OPGW光缆张力架线及附件安装工程施工任务。
国外将用于变压器的局部放电试验电源设备与用作交流耐压试验电源设备是分开的。变 压器局放试验是利用中频发电机组给高压试验变压器励磁。中频发电机组是一个转动的、频 率不可调的电源装置，无功补偿要依靠外配电感的方式，装置的启动电流很大，配套装置多 且笨重，设备运输、操作不方便。谐振耐压装置主要用于高压设备的交流耐压试验，以Haefely 公司生产的试验装置为代表，其原理大多是利用调节谐振电抗器内部的铁芯间隙距离，改变 电感参数与被试频的电容实现串联谐振，产生高压输出。该装置重量庞大，维护困难，只适 合试验大厅使用，不适合现场试验。
国内的试验电源80年代时大多采用中频发电机组变频，90年开始采用谐振电源装置， 大多数采PWM调制，产生频率可调的正弦波，但是PWM调制本身产生的高频信号是局部 放电试验中典型的干扰，因此这种装置不适合用于局部放电试验。
实用新型内容
本实用新型要解决的问题就在于针对现有技术存在的技术问题，本实用新型提供一种 结构简单紧凑、操作简便、适用范围广、能够满足特高压电气设备耐压、局放试验需求的智
能型无局放特高压正弦波调制耐压装置。
为解决上述技术问题，本实用新型提出的解决方案为 一种智能型无局放特高压正弦波 调制耐压装置，其特征在于它包括依次串联的变频电源单元、中间励磁升压变压器以及串
联谐振电路，所述变频电源单元将380v的三相电流整流、逆变后获得单相可调频的交流输出，
通过中间励磁升压变压器升压至lkV左右，中间励磁升压变压器的输出与串联谐振电路相连；
所述串联谐振电路包括谐振电抗器U和分压器，被试品电容Cx与分压器并联，分压器的二
次端分别与测量高压表和保护装置相连，所述测量高压表和保护装置与变频电源单元的反馈端相连。
所述变频电源单元包括主控制单元、信号源、前级功率放大单元以及后级功率放大单元， 所述信号源用来提供可调频的纯净正弦波，主控制单元将其合成输出后依次经前级功率放大 单元、后级功率放大单元输送给串联谐振电路。
所述后级功率放大单元的输出端设有RC滤波单元，所述RC滤波单元包括并联于后级 功率放大单元输出端两级间的第五电容C6以及分别与后级功率放大单元输出端两级相连的 第六电容C4和第四电容C5，第六电容C4和第四电容Cs分别与第一电阻R！和第二电阻R2串 联。
所述分压器由第一电容C!、第二电容Q、第三电容C3依次串联而成，分压器与一测压 电容Q)串联，分压器用来提供补偿并测量串联谐振电路的电压。 与现有技术相比，本实用新型的优点就在于
1、 本实用新型具有结构简单紧凑、操作简便、适用范围广、能够满足特高压电气设备耐 压、局放试验需求等优点；
2、 本实用新型保证了电源柜输出产生的信号是频率可调、无谐波、标准波形的正弦波。 本实用新型通过对输出信号电流电压的反馈采样，达到系统谐振频率点的智能搜索以及频率 变化步长大小的确定，从而实现系统装置的自动调频调压，满足耐压试验或局放试验的电压 要求，并可以根据电压电流量的闪络或地电位的抬高进行快速智能控制保护；
3、 本实用新型实现了控制系统的全数字化，调频精度达到O.lHz,并具有过流、过压和闪 络保护。本实用新型采用光纤传输技术，提高操作人员的安全性和试验装置的可靠性，在高 电压测量系统中实现光电隔离和光纤测量，从而有效消除信号之间的相互干扰，保证信号的 真正无失真传输；
4、 本实用新型能够满足1000KV及以下电压等级的主变压器的局部放电试验和感应耐压 试验、1000KV及以下电压等级的开关设备和互感器等的交流耐压局放试验、1000KV及以下 电压等级的GIS组合电器的交流耐压试验、1000KV及以下电压等级的交联电缆的交流耐压 试验；
图1是本实用新型的结构原理示意图； 图2是本实用新型中变频电源单元的框架结构示意图； 图3是本实用新型中变频电源单元的电路原理示意图； 图4是本实用新型中RC滤波单元的电路原理示意图。图例说明
1、变频电源单元
2、中间励磁升压变压器
3、串联谐振电路
4、测量高压表
101、主控制单元
102、信号源
103、前级功率放大单元
104、后级功率放大单元
105、保护装置
106、 RC滤波单元
具体实施方式
以下将结合附图和具体实施例对本实用新型做进一步详细说明。
当电路中容性负载与感性负载串联时，如果改变输入交流的频率，使容抗等于感抗，回 路将产生谐振，负载两端电压将会升高数倍至数十倍，本实用新型即利用此原理来实现对特 高压的耐压和局放试验。如图1、图2和图3所示，本实用新型的智能型无局放特高压正弦 波调制耐压装置，它包括依次串联的变频电源单元1、中间励磁升压变压器2以及串联谐振 电路3，变频电源单元1将380v的三相电流整流、逆变后获得单相可调频的交流输出(电压 0 365v;最大功率600kw;频率30 300hz间任意可调)，通过中间励磁升压变压器2升 压至lkV左右，中间励磁升压变压器2的输出与串联谐振电路3相连；所述串联谐振电路3 包括谐振电抗器Li和分压器，被试品电容Cx与分压器并联，分压器的二次端分别与测量高 压表4和保护装置105相连，测量高压表4和保护装置105与变频电源单元1的反馈端相连。 变频电源单元1包括主控制单元101、信号源102、前级功率放大单元103以及后级功率放大 单元104，信号源102用来提供可调频的纯净正弦波，主控制单元101将其合成输出后依次 经前级功率放大单元103、后级功率放大单元104输送给串联谐振电路3，其核心采用DSP 控制DDS频率合成器来完成，测量高压表4通过光纤测量系统与主控制单元101的反馈端相 连。经前级功率放大单元103放大至100w，后级功率放大单元104放大至600kw输出给串 联谐振电路3，两级均采用基于优质三极管的线性功率放大方式。以DSP为核心的控制系统 具有电源柜输出电压、电流的测量、控制，以及过压、过流、闪络保护等功能，其通过光电 测量系统获取串联谐振电路3中分压器的电压信号。为使送入功率放大电路的信号是不存在 谐波和毛刺的光滑正弦波，本系统通过DSP芯片完成采集和分析数据、智能控制算法，在发 波方面，采用的是DDS数字频率合成芯片，其输出的是数字化的正弦波，经过高速D/A转 换器和低通滤波器得到一个可用的模拟频率信号。在该装置中功率放大电路是由多级功放组 成，器件为大功率三极管属于少子半导体器件，因此无论在开通或是关断时，都会产生瞬态 电压和电流，通过引线电感形成宽频的电磁噪声干扰，包括共模干扰和差模干扰。主控制单元101采用TMS320 LF 2407，其COTROL端口通过MAXI25采样电路与测量高压表4和保 护装置105相连，1/0接口分别与分合闸控制、报警等保护系统的执行机构相连，并通过光电 隔离单元与扩展输入、输出接口相连。参见图4，本实施例中，后级功率放大单元104的输 出端设有RC滤波单元106，所述RC滤波单元106包括并联于后级功率放大单元104输出端 两级间的第五电容C6以及分别与后级功率放大单元104输出端两级的第六电容Q和第四电 容Cs，第六电容Q和第四电容C5分别与第一电阻Ri和第二电阻R2串联。其中电阻为无感
电阻，第六电容C4和第四电容Cs为聚乙烯电容，第五电容C6为陶瓷电容。将滤波单元的公
共端与地连接在一起，这样做的优点是可以使输出电压的dv/dt得到对称抑制。这种结构可 以把共模干扰滤除掉，从而使得输出波形为纯净的正弦波。在本实施例中，分压器由第一电
容d、第二电容C2、第三电容C3依次串联而成，分压器与一测压电容Q)串联，分压器用来
提供补偿并测量串联谐振电路3的电压。
工作原理由DSP处理器控制正弦波产生芯片AD9832输出电压10V (幅值可调)，频 率在30~300Hz内连续可调，功率约为1W左右的标准正弦信号，其频率的调节精度达到 0.1Hz，输出波形的畸变小于或等于1%。经过第一级TDA2030集成电路功率放大后，正弦信 号输出功率达10W左右，随后，经过由上千只大功率三极管组成的桥式放大电路放大后，正 弦信号功率最终达到的额定功率(可达数百千瓦)，输出电压400V以内连续可调。此时正弦 信号经励磁升压后，再经过特高压谐振电路放大后输出的电压等级可满足特高压交流试验需 要。
以500KV SF6断路器交流耐压试验为例
变频电源单元l: 600KW调频电源输出0-365V、 1600A、 30-300HZ 调谐电感为170H/300KVx4 Cl:为谐振电容3000Pf/300KVx4 C2:为分压器低压臂电容2.5uf/600V
通过调节变频电源单元l的输出频率和输出电压，当U^10KV时，在UB点产生544KV 的试验所需电压(参见图1)。
以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，本实用新型的保护范围并不仅局限于上述实 施例，凡属于本实用新型思路下的技术方案均属于本实用新型的保护范围。应当指出，对于 本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理前提下的若干改进和润饰，这些 改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。
权利要求1、一种智能型无局放特高压正弦波调制耐压装置，其特征在于它包括依次串联的变频电源单元(1)、中间励磁升压变压器(2)以及串联谐振电路(3)，所述变频电源单元(1)将380v的三相电流整流、逆变后获得单相可调频的交流输出，通过中间励磁升压变压器(2)升压至1kV左右，中间励磁升压变压器(2)的输出与串联谐振电路(3)相连；所述串联谐振电路(3)包括谐振电抗器L1和分压器，被试品电容Cx与分压器并联，分压器的二次端分别与测量高压表(4)和保护装置(105)相连，所述测量高压表(4)和保护装置(105)与变频电源单元(1)的反馈端相连。
2、 根据权利要求1所述的智能型无局放特高压正弦波调制耐压装置，其特征在于所述 变频电源单元(1)包括主控制单元(101)、信号源(102)、前级功率放大单元(103)以及 后级功率放大单元(104)，所述信号源(102)用来提供可调频的纯净正弦波，主控制单元(IOI) 将其合成输出后依次经前级功率放大单元(103)、后级功率放大单^ (104)输送给串联谐振 电路(3)。
3、 根据权利要求2所述的智能型无局放特高压正弦波调制耐压装置，其特征在于所述 后级功率放大单元(104)的输出端设有RC滤波单元(106)，所述RC滤波单元(106)包 括并联于后级功率放大单元(104)输出端两级间的第五电容C6以及分别与后级功率放大单元(104)输出端两级相连的第六电容C4和第四电容C5，第六电容C4和第四电容Cs分别与第一电阻R,和第二电阻R2串联。
4、 根据权利要求1或2或3所述的智能型无局放特高压正弦波调制耐压装置，其特征在 于所述分压器由第一电容Ci、第二电容C2、第三电容C3依次串联而成，分压器与一测压 电容Co串联，分压器用来提供补偿并测量串联谐振电路(3)的电压。
专利摘要一种智能型无局放特高压正弦波调制耐压装置，它包括依次串联的变频电源单元、中间励磁升压变压器以及串联谐振电路，所述变频电源单元将380V的三相电流整流、逆变后获得单相可调频的交流输出，通过中间励磁升压变压器升压至1kV左右，中间励磁升压变压器的输出与串联谐振电路相连；所述串联谐振电路包括谐振电抗器L<sub>1</sub>和分压器，被试品电容Cx与分压器并联，分压器的二次端分别与测量高压表和保护装置相连，所述测量高压表和保护装置与变频电源单元的反馈端相连。本实用新型是一种结构简单紧凑、操作简便、适用范围广、能够满足特高压电气设备耐压、局放试验需求的智能型无局放特高压正弦波调制耐压装置。
文档编号G01R31/12GK201355385SQ20092006301
公开日2009年12月2日 申请日期2009年1月20日 优先权日2009年1月20日
发明者寒 张, 江 王, 王志仁, 雷文辉 申请人:湖南省电力公司超高压管理局;湖南湘超电力科技有限公司