一种换流变压器套管直流叠加冲击试验装置的制作方法

1.本实用新型涉及高电压及大电流试验技术领域，具体地指一种换流变压器套管直流叠加冲击试验装置。


背景技术：

2.换流变压器是特高压直流输电系统的主要设备，它的作用是将送端交流电力系统的电功率送到整流器或从逆变器接受功率送到受端交流电力系统。
3.换流变压器阀侧套管承担了换流变压器阀侧出线内外绝缘，(穿墙)连接换流变和换流阀，是特高压直流输变电工程的关键设备，是一个结构复杂的绝缘系统。在运行中，套管不但要承受交、直流长时工作电压的作用，还可能承受雷电、操作短时过电压的作用，特别在换相的瞬间或系统输送能量反相时，还要承受极性反转冲击电压。因此，换流变压器阀侧套管的设计要求要高于一般变压器套管。尤其在直流极性反转的情况下，套管尾部的电场十分集中，易发生油中闪络或击穿放电，严重威胁了特高压换流变压器的安全运行。
4.然而，近几年来，部分学者对阀侧套管开展纯交流或直流电压下的局放特性研究，获得了交流或直流下缺陷套管的局放特性，但对直流叠加冲击这种叠加电压下换流变阀侧套管的绝缘水平的分析尚还缺乏。
5.因此，提出一种换流变压器套管直流叠加冲击试验装置，对换流变压器套管开展直流叠加冲击试验，对提高特高压换流变套管的绝缘水平与可靠性有着重要意义。


技术实现要素：

6.本实用新型的目的就是要提供一种换流变压器套管直流叠加冲击试验装置，本实用新型能够实现直流电压与冲击电压同时施加到换流变压器套管上进行叠加电压试验，从而对换流变套管的绝缘性能进行考核，判断换流变套管的运行稳定性。
7.为实现此目的，本实用新型所设计的换流变压器套管直流叠加冲击试验装置，它包括示波器、冲击电压发生器、套管试验用密封油罐、阻容分压器和直流电压发生器，其中，所述套管试验用密封油罐的电压正极接线端连接冲击电压发生器的正极接线端，套管试验用密封油罐的电压负极接线端连接冲击电压发生器的负极接线端，套管试验用密封油罐的电压负极接线端接地，阻容分压器的正极接线端连接套管试验用密封油罐的电压正极接线端，阻容分压器的负极接线端连接套管试验用密封油罐的电压负极接线端，直流电压发生器的正极接线端连接阻容分压器的正极接线端，直流电压发生器的负极接线端连接阻容分压器的负极接线端，示波器的信号输入端通过电压探头连接套管试验用密封油罐的电压正极接线端。
8.本实用新型的有益效果：
9.本实用新型可以对换流变压器套管提供直流叠加冲击电压的试验，可以用于验证相关的变压器套管在特定的运行工况下的性能，本装置可以灵活设置多种工作模式，既可以单独工作在直流电压模式下或冲击电压模式下，也可以工作在直流叠加冲击模式下，提
高了换流变压器套管运行的可靠性。
附图说明
10.图1为本实用新型的结构示意图；
11.其中，1—示波器、2—冲击电压发生器、3—套管试验用密封油罐、4—阻容分压器、5—直流电压发生器。
具体实施方式
12.以下结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步的详细说明：
13.如图1所示的换流变压器套管直流叠加冲击试验装置，它包括示波器1、冲击电压发生器2、套管试验用密封油罐3、阻容分压器4和直流电压发生器5，其中，所述套管试验用密封油罐3的电压正极接线端连接冲击电压发生器2的正极接线端，套管试验用密封油罐3的电压负极接线端连接冲击电压发生器2的负极接线端，套管试验用密封油罐3的电压负极接线端接地，阻容分压器4的正极接线端连接套管试验用密封油罐3的电压正极接线端，阻容分压器4的负极接线端连接套管试验用密封油罐3的电压负极接线端，直流电压发生器5的正极接线端连接阻容分压器4的正极接线端，直流电压发生器5的负极接线端连接阻容分压器4的负极接线端，示波器1的信号输入端通过电压探头连接套管试验用密封油罐3的电压正极接线端。示波器1通过电压探头可以获取套管的泄漏电流、局部放电脉冲及电压。
14.上述电压探头的电压为
±
1100kv级，处于高压套管的额定电压范围内。
15.上述技术方案中，冲击电压发生器2用于产生预设幅值的冲击电压，可以调整冲击电压发生器2的波头电阻和波尾电阻，令其产生雷电冲击电压或操作冲击电压。
16.上述技术方案中，阻容分压器4与套管试验用密封油罐3相连，阻容分压器4与电压探头配合用于测量加载在套管试验用密封油罐3上的电压。
17.上述技术方案中，套管试验用密封油罐3内放置高压探头，及待考核的换流变套管。
18.上述技术方案中，它还包括隔直电容6，所述隔直电容6的一端连接冲击电压发生器2的正极接线端，隔直电容6的另一端连接套管试验用密封油罐3的电压正极接线端。隔直电容6位于冲击电压发生器2输出端与套管试验用密封油罐3之间，用于减少直流电压对冲击电压发生器2的影响。隔直电容6在直流电压输出时被充电，当冲击电压输出时，由于冲击电压发生器2与隔直电容6串联，使得直流电压和冲击电压叠加。
19.上述技术方案中，它还包括保护电阻7，直流电压发生器5的正极接线端连接保护电阻7的一端，保护电阻7的另一端连接阻容分压器4的正极接线端。直流电压发生器5与保护电阻7相连接，用于产生预设幅值的直流电压。保护电阻7位于直流电压发生器5的输出端与套管试验用密封油罐3之间，用于减小冲击电压对直流电压发生器5的影响。
20.上述技术方案中，所述冲击电压发生器2包括直流电源a1、球隙b、电阻r1、电阻r2、电容c1、电容c2，其中，直流电源a1的正极连接球隙b的一端，球隙b的另一端连接电阻r2的一端，电阻r2的另一端为冲击电压发生器2的正极接线端，电阻r1的一端连接球隙b的另一端，电阻r1的另一端连接直流电源a1的负极，电容c1的一端连接电阻r2的另一端，电容c1的另一端连接电容c2的一端，电容c2的另一端连接直流电源a1的负极，直流电源a1的负极为
冲击电压发生器2的负极接线端。
21.直流电源a1用于产生电压。电容c1、c2用于贮存电压，球隙b为一组同步球隙，当其中的点火球隙放电时，则依次逐步放电，对电容器进行充电；电阻r1和r2在充电时起电路的连接作用，在放电时则起隔离作用。
22.上述技术方案中，所述阻容分压器4包括电容c3、电容c4、电阻r3和电阻r4，其中，所述电容c3的一端连接电阻r3的一端，电容c3的另一端连接电阻r3的另一端，电容c4的一端连接电阻r4的一端，电容c4的另一端连接电阻r4的另一端，电容c3的一端为阻容分压器4的正极接线端，电容c4的另一端为阻容分压器4的负极接线端。
23.电容c3、电容c4为电容柱，用于测量冲击电压；电阻r3和电阻r4为电阻柱，用于测量直流电压；
24.上述技术方案中，所述直流电压发生器5包括交流电源a2、电容c5～电容c8，二极管z1～二极管z4，电容c5的一端连接二极管z1的负极，电容c5的另一端连接电容c6的一端，电容c6的另一端连接交流电源a2的一端，二极管z1的正极连接电容c7的一端，电容c7的另一端连接电容c8的一端，电容c8的另一端连接交流电源a2的另一端，二极管z2的负极连接二极管z1的正极，二极管z2的正极连接电容c6的一端，二极管z3的负极连接电容c6的一端，二极管z3的正极连接电容c7的另一端，二极管z4的负极连接电容c8的一端，二极管z4的正极连接电容c6的另一端，二极管z1的负极为直流电压发生器5的正极接线端，二极管z4的正极为直流电压发生器5的负极接线端。
25.电容c5～电容c8为滤波电容，用于贮存电压；二极管z1～二极管z4为整流二极管，交流电源a2经过二极管对电容充电，二极管的整流和导引作用，可以将电压分别贮存到各自的电容上，然后把它们按照极性相加的原理串接起来，输出高于输入电压的的高压，即“倍压整流电路”。
26.本实用新型可以产生直流叠加雷电冲击或操作冲击电压，并施加至待考核的特高压换流变压器套管上，测量考核数据，所述考核数据用于评估待考。核的特高压换流变压器套管的运行性能，可提升换流变套管的绝缘水平。
27.利用本实用新型进行换流变压器套管直流叠加冲击试验的具体方法：
28.步骤一，调整冲击电压发生器2的参数设置，使输出电压为指定幅值的冲击电压；
29.步骤二，令直流电压发生器5产生特定电压幅值的直流电压，且每次以2.5kv的步长逐渐增加，升压速度控制为1kv/s，每次升压时间2.5s，每级之间停顿30s；
30.步骤三，达到特定直流电压后保持2min，然后令冲击电压发生器2产生的冲击电压与直流电压发生器5产生的直流电压一起叠加施加至套管试验用密封油罐3的电压正负极接线端之间；
31.步骤四，利用示波器1的探头记录不同的冲击电压叠加直流电压加载在套管试验用密封油罐3的上时，套管的泄漏电流、套管的局部放电脉冲及套管的电压信号；
32.步骤五，叠加试验中，考虑不同极性的影响，正、负极性的直流电压分别与正、负极性的操作冲击电压进行不同组合叠加试验(如100kv叠加100kv操作冲击电压试验包括四种组合试验:+100kv叠加+100kv，+100kv叠加-100kv、-100kv叠加-100kv及-100kv叠加+100kv)，每一个幅值下重复5次试验，每次试验间隔5min；
33.步骤六，每次试验结束后，对套管试验用密封油罐进行清洁，保持洁净，以便开展
下一次试验。
34.本实用新型换流变压器套管直流叠加冲击试验装置放置于高压试验大厅内，所述高压试验大厅长70m，宽40m，高40m；本发明的试验装置可以有三种工作模式：单独施加冲击电压模式、单独施加直流电压模式和直流叠加冲击工作模式。
35.本说明书未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。