电压发生装置及气体绝缘全封闭组合电器的耐压测试装置的制作方法

本发明涉及电气设备技术领域，特别涉及一种电压发生装置及气体绝缘全封闭组合电器的耐压测试装置。

背景技术：

气体绝缘全封闭组合电器(gasinsulatedswitchgear，简称gis)在开断过程中gis母线会存在残余直流电压，cigre在上个世纪七八十年代就进行了大量研究。廊坊特高压变电站1100kvgis设备自2016年6月15日正式进入系统调试以来，在用gis断路器给空载母线充电时，先后发生6次、7个部位的1000kv母线内部绝缘放电故障。其中，2次发生在母线导体支撑绝缘子处，4次发生在盆式绝缘子处，且放电类型均为沿面放电。通过现场测试，gis断路器在开断过程中，母线残余直流电压一般为0.6～1.0标幺值，而且经常出现1.0标幺值.。由于gis泄漏很低，残余直流电压可持续几个小时。

直流电压的存在，会造成绝缘子表面电荷积累、细微颗粒甚至导电微粒的积聚，影响gis绝缘特性。据分析，gis母线分闸后有残余电压，残余电压一方面会形成空间电荷分布，影响绝缘件电压分布。母线分闸后形成残余直流电压，因泄漏很慢，一旦gis断路器合闸，会产生操作冲击过电压，甚至快速暂态过电压，形成直流-操作冲击电压的联合作用。直流-操作冲击电压的联合作用，会出现同极性和反极性叠加两种情况。有研究表明，直流-操作冲击电压的联合作用会降低gis绝缘性能，特别是在绝缘件表面缺陷或存在金属微粒附着时，直流-操作冲击电压反极性叠加，绝缘子闪络电压会大大下降。

近年来，为了提高特高压gis绝缘可靠性，特高压gis除进行交流耐压试验与局部放电测试外，还规定了出厂试验时的冲击电压试验。然而，廊坊特高压gis尽管都通过了各项试验，但调试过程中仍出现了多起绝缘子闪络问题。因此，有必要开展直流叠加操作冲击耐压试验，与实际工况的等效性更强，可有效考核gis设备绝缘可靠性。

技术实现要素：

本发明实施例提供了一种电压发生装置，以解决现有技术中对gis无法开展直流叠加操作冲击电压的耐压试验的技术问题。该电压发生装置包括：操作冲击电压发生器、直流电压发生器、隔直电容、隔交电阻以及滤波电容，其中，所述操作冲击电压发生器用于输出操作冲击电压；所述隔直电容的第一端与所述操作冲击电压发生器的第一输出端连接；所述直流电压发生器用于输出直流电压；所述滤波电容的第一端与所述直流电压发生器的第一输出端和所述隔交电阻的第一端连接；所述隔交电阻的第二端与所述隔直电容的第二端连接，形成所述电压发生装置的电压输出端；所述直流电压发生器的第二输出端与所述操作冲击电压发生器的第二输出端连接地电位。

在一个实施例中，还包括：保护球隙，所述保护球隙并联在所述隔直电容的两端。

在一个实施例中，所述操作冲击电压发生器，包括：第一变压器、第一整流装置、第一电阻、点火球隙、等效电感、第二电阻以及电容器组，其中，所述第一变压器的第一输出端与所述第一整流装置的第一端连接；所述第一整流装置的第二端与所述第一电阻的第一端连接；所述第一电阻的第二端与所述点火球隙的第一端连接；所述点火球隙的第二端与所述等效电感的第一端连接；所述等效电感的第二端与所述第二电阻的第一端连接；所述第二电阻的第二端作为所述操作冲击电压发生器的第一输出端；所述电容器组的第一端与所述第一电阻的第二端和所述点火球隙的第一端连接；所述电容器组的第二端与所述第一变压器的第二输出端的连接节点作为所述操作冲击电压发生器的第二输出端。

在一个实施例中，所述直流电压发生器，包括：至少两级高压倍压电路以及第二变压器，其中，至少两级高压倍压电路串联，在低压侧的高压倍压电路的输入端串联所述第二变压器。

本发明实施例还提供了一种气体绝缘全封闭组合电器的耐压测试装置，以解决现有技术中对gis无法开展直流叠加操作冲击电压的耐压试验的技术问题。该气体绝缘全封闭组合电器的耐压测试装置包括：上述任意的电压发生装置，其中，待测试的气体绝缘全封闭组合电器串联在所述电压发生装置的电压输出端和地电位之间。

在一个实施例中，还包括：分流器，所述分流器的第一端与所述地电位连接，所述分流器的第二端与所述操作冲击电压发生器的第二输出端连接。

在一个实施例中，还包括：阻容分压器，所述阻容分压器的第一端与所述电压发生装置的电压输出端连接，所述阻容分压器的第二端与所述电压发生装置的地电位连接。

在一个实施例中，还包括：示波器，所述示波器的输入端与所述阻容分压器的低压侧连接。

在本发明实施例中，通过操作冲击电压发生器、直流电压发生器、隔直电容、隔交电阻以及滤波电容，组成了电压发生装置，该电压发生装置实现了直流电压和操作冲击电压的叠加，可用于气体绝缘全封闭组合电气设备(gis)的耐压试验，用来考核gis设备的绝缘可靠性，该电压发生装置的提出对开展直流电场对gis设备内部固体绝缘件绝缘特性的影响规律研究方面具有重要意义，可为gis设备调试提供试验理论支撑，有利于提升后续特高压工程设备可靠性。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明的限定。在附图中：

图1是本发明实施例提供的一种电压发生装置的结构图；

图2是本发明实施例提供的一种电压发生装置输出电压波形的示意图；

图3是本发明实施例提供的一种操作冲击电压发生器的结构图；

图4是本发明实施例提供的一种直流电压发生器的结构图；

图5是本发明实施例提供的一种气体绝缘全封闭组合电器的耐压测试装置的结构图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施方式和附图，对本发明做进一步详细说明。在此，本发明的示意性实施方式及其说明用于解释本发明，但并不作为对本发明的限定。

在本发明实施例中，提供了一种电压发生装置，如图1所示，该电压发生装置包括：操作冲击电压发生器1、直流电压发生器2、隔直电容3、隔交电阻5以及滤波电容7，其中，

所述操作冲击电压发生器1用于输出操作冲击电压；具体的，例如，该操作冲击电压发生器1可产生标准的25/250μs的操作冲击电压波。

所述隔直电容3的第一端n4与所述操作冲击电压发生器的第一输出端n3连接；具体的，隔直电容3用于限制直流电压发生器施加直流电压至操作冲击电压发生器1上。

所述直流电压发生器用于输出直流电压；

所述滤波电容7的第一端与所述直流电压发生器的第一输出端n8和所述隔交电阻的第一端连接；具体的，滤波电容7用于减小直流电压发生器2产生的直流高压的纹波系数。

所述隔交电阻5的第二端与所述隔直电容3的第二端n5连接，形成所述电压发生装置的电压输出端n6；具体的，隔交电阻5用来阻止操作冲击电压发生器1产生的操作冲击电压波施加于直流电压发生器2上，从而保护直流电压发生器2。

所述直流电压发生器2的第二输出端n9与所述操作冲击电压发生器的第二输出端n2连接地电位。

由图1所示可知，在本发明实施例中，通过操作冲击电压发生器、直流电压发生器、隔直电容、隔交电阻以及滤波电容，组成了电压发生装置，该电压发生装置实现了直流电压和操作冲击电压的叠加，可用于气体绝缘全封闭组合电气设备(gis)的耐压试验，用来考核gis设备的绝缘可靠性，该电压发生装置的提出对开展直流电场对gis设备内部固体绝缘件绝缘特性的影响规律研究方面具有重要意义，可为gis设备调试提供试验理论支撑，有利于提升后续特高压工程设备可靠性。

具体实施时，为了保护隔直电容3，在本实施例中，如图1所示，上述电压发生装置还包括：保护球隙4，所述保护球隙4并联在所述隔直电容3的两端。具体的，保护球隙4设置一定空气间距，当隔直电容3两端产生过电压时，保护球隙4率先发生击穿，以保护隔直电容3。

具体实施时，上述实现了直流电压叠加操作冲击电压的电压发生装置可以用于气体绝缘金属封闭组合电器设备试验技术领域，如图2所示，该电压发生装置可分别通过操作冲击电压发生器1输出操作冲击电压波形20和直流电压发生器2高压直流电压波形21，并有效实现两者之间的有效叠加，得到直流电压叠加操作冲击电压波形后的电压波形22，该电压波形22可用于有效考核gis设备的绝缘可靠性。

具体实施时，为了实现产生不同波形的操作冲击电压，在本实施例中，如图3所示，所述操作冲击电压发生器，包括：第一变压器11、第一整流装置12、第一电阻13、点火球隙14、等效电感15、第二电阻16以及电容器组17，其中，

所述第一变压器11的第一输出端与所述第一整流装置12的第一端连接；所述第一整流装置12的第二端与所述第一电阻13的第一端连接；所述第一电阻13的第二端与所述点火球隙14的第一端连接；所述点火球隙14的第二端与所述等效电感15的第一端连接；所述等效电感15的第二端与所述第二电阻16的第一端连接；所述第二电阻16的第二端作为所述操作冲击电压发生器1的第一输出端n3；所述电容器组17的第一端与所述第一电阻13的第二端和所述点火球隙14的第一端连接；所述电容器组17的第二端与所述第一变压器11的第二输出端的连接节点n2作为所述操作冲击电压发生器1的第二输出端。

具体的，操作冲击电压发生器1工作时，通过变压器11升压，先由第一整流装置12向电容器组17充电，达到所需电压时，送一触发脉冲到点火球隙14，使点火球隙14击穿，于是电容器组17经过回路连线的等效电感15和第二电阻16可向待测试的gis8放电，通过调整充电电压的高低和回路参数大小，可产生不同波形的操作冲击电压。

具体实施时，为了实现产生不同电压等级的直流电压，在本实施例中，如图4所示，所述直流电压发生器，包括：至少两级高压倍压电路401以及第二变压器402，其中，至少两级高压倍压电路401串联，在低压侧的高压倍压电路的输入端串联所述第二变压器402。

具体的，直流电压发生器2工作时，通过第二整流装置19(例如，该第二整流装置19可以是整流硅堆)向倍压电容器18充电，从而在节点n8、n9两端产生直流电压。该直流电压发生器2只要增加高压倍压电路401串联的级数(图4中以两级高压倍压电路串联为例)，即可组成直流高压串级发生器，可用于产生不同电压等级的直流高压。具体的，可根据所需输出高压的电压等级可以设计更多串联的高压倍压电路，电压等级越高，串联的级数越多。

具体实施时，在本实施例中，还提供了一种气体绝缘全封闭组合电器的耐压测试装置，如图5所示，该装置包括上述任意一种电压发生装置，其中，待测试的气体绝缘全封闭组合电器(gis)8串联在所述电压发生装置1的电压输出端n6和地电位之间。

具体实施时，为了测量流经待测试的gis8上的电流信号，在本实施例中，如图5所示，上述气体绝缘全封闭组合电器的耐压测试装置还包括：分流器9，所述分流器9的第一端n0与所述地电位连接，所述分流器9的第二端n1与所述操作冲击电压发生器1的第二输出端n2连接。

具体实施时，为了测量施加于待测试的gis8上的电压值，在本实施例中，如图5所示，上述气体绝缘全封闭组合电器的耐压测试装置还包括：阻容分压器6，所述阻容分压器6的第一端n7与所述电压发生装置的电压输出端n6连接，所述阻容分压器6的第二端n10与所述电压发生装置的地电位连接。

具体实施时，为了观测施加于待测试的gis8上的直流电压叠加操作冲击电压后的电压波形，在本实施例中，如图5所示，上述气体绝缘全封闭组合电器的耐压测试装置还包括：示波器10，所述示波器10的输入端与所述阻容分压器6的低压侧连接。

在本发明实施例中，通过操作冲击电压发生器、直流电压发生器、隔直电容、隔交电阻以及滤波电容，组成了电压发生装置，该电压发生装置实现了直流电压和操作冲击电压的叠加，可用于气体绝缘全封闭组合电气设备(gis)的耐压试验，用来考核gis设备的绝缘可靠性，该电压发生装置的提出对开展直流电场对gis设备内部固体绝缘件绝缘特性的影响规律研究方面具有重要意义，可为gis设备调试提供试验理论支撑，有利于提升后续特高压工程设备可靠性。

显然，本领域的技术人员应该明白，上述的本发明实施例的各模块或各步骤可以用通用的计算装置来实现，它们可以集中在单个的计算装置上，或者分布在多个计算装置所组成的网络上，可选地，它们可以用计算装置可执行的程序代码来实现，从而，可以将它们存储在存储装置中由计算装置来执行，并且在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤，或者将它们分别制作成各个集成电路模块，或者将它们中的多个模块或步骤制作成单个集成电路模块来实现。这样，本发明实施例不限制于任何特定的硬件和软件结合。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明实施例可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。