专利名称：阶梯充电式200kV/10mA快速极性转换直流发生器的制作方法
技术领域：
阶梯充电式200kV/10mA快速极性转换直流发生器技术领域[0001]本实用新型涉及一种阶梯充电式200kV/10mA快速极性转换直流发生器，主要应用于72. 5kV及以下耦合电容器、电容分压器及直流滤波电容器的极性反转试验。
背景技术：
[0002]耦合电容器主要用于我国工频高压及超高压交流输电线路中，以实现载波、通讯、 测量、控制、保护及抽取电能之目的。电容分压器主要用于工频电压的测量，受技术条件所限，目前在超高压场合仍大多采用此类分压器。直流滤波电容器主要安装在高压直流输电换流站直流侧，用于直流滤波器的电容器单元和电容器组。[0003]根据用户现场反馈的运行情况和国家高压电器产品质量监督检验中心型式试验情况总结发现，上述产品在直流耐受电压试验及极性转换试验中暴露出来的问题较多。直流极性反转试验主要用以考核直流滤波电容器在极端工况下短时极性转换耐受能力。在直流电压作用下，绝缘介质(特别是有机硅橡胶等绝缘材料)具有累积效应，因而在短时极性转换过程中极容易发生内部击穿故障。故对上述产品进行直流极性反转试验对于发现产品潜在缺陷、提高电网运行可靠性具有十分重要的意义。[0004]传统的用于72. 5kV及以下耦合电容器、电容分压器、直流滤波电容器直流极性转换试验的直流发生器是在输出电压降为零值后通过手动或者控制机构将所有硅堆反向重置来达到极性反转的目的，其换向时间普遍较长，难以满足相关标准的要求。实用新型内容[0005]本实用新型的目的在于，提供一种阶梯充电式200kV/10mA快速极性转换直流发生器，以解决上述技术问题。[0006]一种阶梯充电式200kV/10mA快速极性转换直流发生器，包括一个三绕组的升压变压器，三绕组的升压变压器包括原边的第一绕组和副边的第二绕组、第三绕组；[0007]第二绕组的一端连接第一整流硅堆的输入端，第一整流硅堆的输出端连接第一受控隔离开关的第一接口，第一受控隔离开关的第二接口连接接地开关的一端，接地开关的另一端接地；第二绕组的另一端接地；滤波电容的正极连接第一整流硅堆的输出端，另一端接地；[0008]第三绕组的一端连接第二整流硅堆的输入端，第二整流硅堆的输出端连接第四受控隔离开关的第一接口，第四受控隔离开关的第二接口连接第一充电电容的正极，第一充电电容的负极连接第二充电电容的正极，第二充电电容的负极接地；第三绕组的另一端接地；第二受控隔离开关的第一接口连接第四受控隔离开关的第二接口，第二受控隔离开关的第二接口连接第一受控隔离开关的第二接口 ；第三受控隔离开关的第一接口连接第一充电电容的负极，第三受控隔离开关的第二接口连接第二受控隔离开关的第二接口 ；试品电容器的正极连接第二受控隔离开关的第二接口，试品的负极接地。[0009]本实用新型进一步的改进在于第一绕组、第二绕组和第三绕组的匝数分别为N1、N2、N3 ；N2 / Nl=526, N3 / Ν2=0· 5 O. 75。[0010]本实用新型进一步的改进在于第一整流硅堆和第二整流硅堆的反向击穿电压为 300kV，极限通流为50mA。[0011]本实用新型进一步的改进在于第一充电电容和第二充电电容的电容量为O. 2 O. 5uF ;滤波电容的电容量为O. 5uF。[0012]本实用新型进一步的改进在于所述阶梯充电式200kV/10mA快速极性转换直流发生器还包括控制第一受控隔离开关、第二受控隔离开关、第三受控隔离开关、第四受控隔离开关和接地开关接通和关断的控制单元。[0013]本实用新型进一步的改进在于所述试品电容器为耦合电容器、电容分压器或直流滤波电容器。[0014]与现有同类直流发生器相比，本实用新型具有以下优点采用一极性耐压另一极性充电准备阶梯充电的结构，大幅缩短了直流极性反转试验时的转换时间，对于直流耐压水平在160kV的试品，估算的正负极性转换时间小于I分钟，满足标准要求；此外，还可以增加升压变压器高压绕组的抽头，实现两次阶梯充电的电压比率的灵活调节。
[0015]图I为200kV/10mA快速极性转换直流发生器的原理图；[0016]图中，DU D2—整流硅堆；1 一升压变压器原边；2、3—升压变压器副边；4一控制单元；S1、S2、S3、S4—受控隔离开关；ES—接地开关；C1、C2—充电电容；C3—滤波电容；T. O—试品。
具体实施方式
[0017]
以下结合附图详细说明本实用新型的技术方案。[0018]请参阅图I所示，本实用新型一种阶梯充电式200kV/10mA快速极性转换直流发生器，包括一个三绕组的升压变压器、两个整流硅堆(D1、D2)、四个受控隔离开关(SI、S2、S3、 S4)、两个充电电容(Cl、C2)和一个接地开关ES。Dl、D2的反向击穿电压300kV，极限通流 50mA ;C1、C2-电容量 (O. 2 O. 5)uF ；C3-电容量 O. 5uF ;控制单元4主要用于控制各受控开关的接通和关断。[0019]三绕组的升压变压器包括第一绕组NI、第二绕组N2和第三绕组N3，NI、N2、N3为绕组匝数；N2 / Ν1=526，Ν3 / Ν2=0· 5 O. 75。[0020]第二绕组Ν2的一端连接第一整流娃堆Dl的输入端,第一整流娃堆Dl的输出端连接第一受控隔离开关SI的第一接口，第一受控隔离开关SI的第二接口连接接地开关ES的一端，接地开关ES的另一端接地；第二绕组Ν2的另一端接地；滤波电容C3的正极连接第一整流硅堆Dl的输出端，另一端接地。[0021]第三绕组Ν3的一端连接第二整流硅堆D2的输入端，第二整流硅堆D2的输出端连接第四受控隔离开关S4的第一接口，第四受控隔离开关S4的第二接口连接第一充电电容 Cl的正极，第一充电电容Cl的负极连接第二充电电容C2的正极，第二充电电容C2的负极接地；第三绕组Ν3的另一端接地。第二受控隔离开关S2的第一接口连接第四受控隔离开关S4的第二接口，第二受控隔离开关S2的第二接口连接第一受控隔离开关SI的第二接口 ；第三受控隔离开关S3的第一接口连接第一充电电容Cl的负极，第三受控隔离开关S3 的第二接口连接第二受控隔离开关S2的第二接口。试品T. O的正极连接第二受控隔离开关S2的第二接口，试品T. O (耦合电容器、电容分压器、直流滤波电容器)的负极接地。[0022]本实用新型的工作原理是一个极性直流耐压的同时另一个极性对电容充电，为极性转换进行准备，通过控制四个受控隔离开关和一个接地开关，可以实现试品在一个极性耐压完成并放电至30%电压以下后快速接地，然后按37. 5%和75. 0%电压两次反极性阶梯充电，以缩短直流极性转换时间。[0023]快速极性转换直流发生器极性转换操作步骤(以正极性向负极性转换为例)[0024]Stepl :S1、S4接通，此时升压变压器通过整流硅堆进行正极性直流耐压的同时给充电电容C1、C2充电(因绕组3和绕组2匝数比为O. 5^0. 75，因此，当试品直流电压为U时， P点电位为-O. 5^-0. 75U，充电完成后S4断开。[0025]Step2 :正极性耐压结束后，SI断开，升压变压器输出电压降低至直流耐压输出时的80%，当试品端直流电压降至30%以下时通过带电阻的接地开关ES放电，放电完成后ES 断开。[0026]Step3 :S3接通，电容C2给试品充电，由于充电电容C2设计为试品电容量10倍以上，因此试品将被快速充电至-O. 25^-0. 375U，完成后S3断开，S2接通，充电电容Cl给试品充电，试品将被快速充电至-O. 5'0. 75U。[0027]Step4 :当Q点电位〉P点电位时(防止D2反充电)，S4再次接通，最后将试品电压升至-U，至此整个极性反转过程完成。[0028]对于负极性向正极性转换，可事先人为转换硅堆，操作步骤和原理同上。[0029]尽管上面结合附图对本实用新型进行了描述，但是本实用新型并不局限于上述的具体实施方式
，上述的具体实施方式
仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本实用新型的启示下，在不脱离本实用新型宗旨和权利要求所保护的范围情况下， 还可以作出很多形式，这些均属于本实用新型的保护之内。
权利要求1.一种阶梯充电式200kV/10mA快速极性转换直流发生器，其特征在于，包括一个三绕组的升压变压器，三绕组的升压变压器包括原边的第一绕组(NI)和副边的第二绕组(N2)、第三绕组(N3)； 第二绕组(N2)的一端连接第一整流硅堆(Dl)的输入端，第一整流硅堆(Dl)的输出端连接第一受控隔离开关(SI)的第一接口，第一受控隔离开关(SI)的第二接口连接接地开关(ES)的一端，接地开关(ES)的另一端接地；第二绕组(N2)的另一端接地；滤波电容(C3)的正极连接第一整流硅堆(Dl)的输出端，另一端接地； 第三绕组(N3)的一端连接第二整流硅堆(D2)的输入端，第二整流硅堆(D2)的输出端连接第四受控隔离开关(S4)的第一接口，第四受控隔离开关(S4)的第二接口连接第一充电电容(Cl)的正极，第一充电电容(Cl)的负极连接第二充电电容(C2)的正极，第二充电电容(C2)的负极接地；第三绕组(N3)的另一端接地；第二受控隔离开关(S2)的第一接口连接第四受控隔离开关(S4)的第二接口，第二受控隔离开关(S2)的第二接口连接第一受控隔离开关(SI)的第二接口 ；第三受控隔离开关(S3)的第一接口连接第一充电电容(Cl)的负极，第三受控隔离开关(S3)的第二接口连接第二受控隔离开关(S2)的第二接口 ；试品电容器的正极连接第二受控隔离开关(S2)的第二接口，试品电容器的负极接地。
2.根据权利要求I所述的一种阶梯充电式200kV/10mA快速极性转换直流发生器，其特征在于，第一绕组(NI)、第二绕组(N2)和第三绕组(N3)的匝数分别为NI、N2、N3 ；N2 /Nl=526, N3 / N2=0. 5 O. 75。
3.根据权利要求I所述的一种阶梯充电式200kV/10mA快速极性转换直流发生器，其特征在于，第一整流硅堆(Dl)和第二整流硅堆(D2)的反向击穿电压为300kV，极限通流为50mAo
4.根据权利要求I所述的一种阶梯充电式200kV/10mA快速极性转换直流发生器，其特征在于，第一充电电容(Cl)和第二充电电容(C2)的电容量为O. 2^0. 5uF ;滤波电容(C3)的电容量为O. 5uF。
5.根据权利要求I所述的一种阶梯充电式200kV/10mA快速极性转换直流发生器，其特征在于，所述阶梯充电式200kV/10mA快速极性转换直流发生器还包括控制第一受控隔离开关(SI)、第二受控隔离开关(S2)、第三受控隔离开关(S3)、第四受控隔离开关(S4)和接地开关(ES)接通和关断的控制单元。
6.根据权利要求I所述的一种阶梯充电式200kV/10mA快速极性转换直流发生器，其特征在于，所述试品电容器为耦合电容器、电容分压器或直流滤波电容器。
专利摘要本实用新型公开一种阶梯充电式200kV/10mA快速极性转换直流发生器，包括一个三绕组的升压变压器、两个整流硅堆、四个受控隔离开关、两个充电电容和一个接地开关ES；本实用新型的特点是在一个极性直流耐压的同时另一个极性对电容充电，为极性转换进行准备，通过控制四个受控隔离开关和一个接地开关，可以实现试品在一个极性耐压完成并放电至30%电压以下后快速接地，然后按37.5%和75.0%电压两次反极性阶梯充电，以缩短直流极性转换时间。本实用新型采用一极性耐压另一极性充电准备阶梯充电的结构，大幅缩短了直流极性反转试验时的转换时间，对于直流耐压水平在160kV的试品，估算的正负极性转换时间小于1分钟，满足标准要求。
文档编号H02M7/12GK202818130SQ20122049349
公开日2013年3月20日 申请日期2012年9月25日 优先权日2012年9月25日
发明者李博, 李华良 申请人:中国西电电气股份有限公司