本發(fā)明屬于特快速瞬態(tài)過電壓抑制性能測試的技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種特快速瞬態(tài)過電壓產(chǎn)生裝置。

背景技術(shù)：

隔離開關(guān)在氣體絕緣金屬封閉開關(guān)設(shè)備(GIS)中的每一次操作都發(fā)生數(shù)十次甚至數(shù)百次的復(fù)燃，觸頭間隙兩端的電壓在幾個ns內(nèi)突然跌落，電壓陡波在GIS內(nèi)不斷產(chǎn)生行波，發(fā)生復(fù)雜的折射、反射和疊加，產(chǎn)生特快速瞬態(tài)過電壓(下稱VFTO)。VFTO是一種特殊的過電壓，其主要有三個特點：

一是頻帶寬(從零到上百MHz)；

二是陡度大(上升時間可低至數(shù)ns)；

三是幅值高(可達(dá)3p.u.)。

由于VFTO對GIS自身和鄰近設(shè)備的絕緣危害極大，GIS中必須配備有抑制VFTO的抑制設(shè)備，如阻尼電阻、高頻磁環(huán)、螺旋母線等，因此VFTO抑制設(shè)備性能的好壞，將直接影響GIS自身和鄰近設(shè)備的安全。

目前，評估抑制設(shè)備對VFTO的抑制效果的途徑，主要采取現(xiàn)場試驗與仿真計算相結(jié)合的方式，尚無法在實驗室內(nèi)實現(xiàn)抑制設(shè)備的VFTO抑制性能檢驗，而進(jìn)行VFTO抑制性能試驗的前提是具備一個VFTO回路產(chǎn)生裝置，才能進(jìn)行抑制性能試驗，而現(xiàn)有技術(shù)中VFTO主要通過工程現(xiàn)場隔離開關(guān)的操作產(chǎn)生，不僅回路復(fù)雜、占地面積大，而且無法在實驗室中進(jìn)行模擬。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種特快速瞬態(tài)過電壓產(chǎn)生裝置，目的是模擬出不同情況下產(chǎn)生的特快速瞬態(tài)過電壓的電壓波形，用于在實驗室環(huán)境下實現(xiàn)對抑制設(shè)備的抑制性能進(jìn)行測試，解決工程現(xiàn)場隔離開關(guān)進(jìn)行試驗時產(chǎn)生波形困難的問題。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提出一種特快速瞬態(tài)過電壓產(chǎn)生裝置，包括十個方案：

方案一，包括筒體和用于連接電源的電極，所述筒體內(nèi)從根部到端部依次設(shè)有放電間隙模塊，用于連接抑制設(shè)備的第一接口、第二接口及母線；所述放電間隙模塊的一端接地，另一端分別連接所述第一接口及所述電極；所述第二接口連接母線的一端，所述母線的另一端開路。

方案二，在方案一的基礎(chǔ)上，所述電極為設(shè)置于套管中的導(dǎo)電體，所述套管沿筒體徑向設(shè)置。

方案三，在方案二的基礎(chǔ)上，所述筒體及套管內(nèi)充有絕緣氣體。

方案四，在方案一的基礎(chǔ)上，所述放電間隙模塊包括：絕緣支撐、設(shè)置在絕緣支撐上的導(dǎo)電桿、設(shè)置在所述導(dǎo)電桿兩側(cè)的靜觸頭和用于連接第一接口的導(dǎo)電桿，導(dǎo)電桿與所述電極電連接；所述靜觸頭軸向相對的位置設(shè)有動觸頭，所述動觸頭通過觸座連接軸向移動驅(qū)動裝置，用于調(diào)整動觸頭與靜觸頭間放電間隙距離；所述觸座設(shè)置在所述筒體根部。

方案五，在方案四的基礎(chǔ)上，所述軸向移動驅(qū)動裝置包括穿過觸座連接所述動觸頭的拉桿和與拉桿連接的絲杠絲母調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)。

方案六，在方案四的基礎(chǔ)上，所述靜觸頭和動觸頭的電極外表面均為半球面結(jié)構(gòu)，且電極邊緣均采用半徑為40～80mm的圓弧過渡。

方案七，在方案三的基礎(chǔ)上，充有絕緣氣體的筒體內(nèi)被分成三個獨立的氣室，放電間隙模塊、用于連接抑制設(shè)備的第一接口和第二接口、母線分別處于所述三個獨立的氣室中。

方案八，在方案七的基礎(chǔ)上，所述套管和放電間隙模塊所在的氣室連通。

方案九，在方案一、二、三、四、五、六、七或八的基礎(chǔ)上，所述母線的開路端連接屏蔽球。

方案十，在方案一、二、三、四、五、六、七或八的基礎(chǔ)上，所述母線的開路端還連接有測量裝置。

本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明提出一種特快速瞬態(tài)過電壓產(chǎn)生裝置，包括筒體和用于連接電源的電極，筒體內(nèi)從根部到端部依次設(shè)有放電間隙模塊，用于連接抑制設(shè)備的第一接口、第二接口及母線，通過電極給放電間隙模塊提供電源使其放電間隙被擊穿，而產(chǎn)生特快速瞬態(tài)過電壓，模擬隔離開關(guān)產(chǎn)生特快速瞬態(tài)過電壓的過程，用于在實驗室環(huán)境下實現(xiàn)對抑制設(shè)備的抑制性能進(jìn)行測試。

附圖說明

圖1是特快速瞬態(tài)過電壓產(chǎn)生裝置示意圖；

圖2是放電間隙模塊結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的具體實施方式作進(jìn)一步的說明。

本發(fā)明的一種特快速瞬態(tài)過電壓產(chǎn)生裝置的實施例。

如圖1所示，包括筒體5及與其連接的套管1，套管中設(shè)有導(dǎo)電體6，導(dǎo)電體6與套管1同軸設(shè)置，頂部連接高壓電源U。筒體5內(nèi)從根部(筒體左側(cè))到端部(筒體右側(cè))依次設(shè)有距離可調(diào)的放電間隙模塊2、用于連接抑制設(shè)備3的第一接口、用于連接抑制設(shè)備3的第二接口及母線4。第一接口、第二接口是用于接入抑制設(shè)備的輸入端和輸出端。放電間隙模塊2的一端接地，另一端分別通過導(dǎo)電桿連接第一接口和電極，第二接口與母線4一端相連，母線4另一端開路。

為了安全引入高壓電源，本實施例中采用了套管，來增加爬電距離，套管中的導(dǎo)電體作為電極，用于引入高壓電源，將高壓電加載到導(dǎo)電體上。套管的軸向沿筒體的徑向設(shè)置，進(jìn)一步保證爬電距離。

上述導(dǎo)電體構(gòu)成了一個電極，導(dǎo)電體的頂部用于連接直流或交流電壓源U，通過連接的直流或交流電壓源U給放電間隙模塊提供模擬隔離開關(guān)產(chǎn)生VFTO的電源。

抑制設(shè)備的輸入端和輸出端連接到上述第一接口和第二接口，給導(dǎo)電體連接的電壓源通電，并不斷提高施加的電源電壓，當(dāng)放電間隙模塊達(dá)到絕緣耐受極限時，其放電的間隙會被擊穿，從而產(chǎn)生短波前高頻震蕩電壓波形，即特快速瞬態(tài)過電壓波形，本發(fā)明的VFTO產(chǎn)生裝置結(jié)構(gòu)簡單、占地面積小，容易操作，方便用于試驗站內(nèi)或制造廠內(nèi)進(jìn)行VFTO抑制設(shè)備的性能試驗。

本實施例中在筒體和套管內(nèi)部充有絕緣氣體，為筒體及套管內(nèi)部提供密封的環(huán)境。例如，可以在筒體及套管內(nèi)充有低壓SF6氣體，壓力為0.4～0.6MPa，且筒體內(nèi)與套管內(nèi)的氣體是連通的。

上述筒體及套管內(nèi)充有的絕緣氣體也可以采用其他絕緣氣體為絕緣介質(zhì)，甚至也可以不采用絕緣氣體，而采用真空絕緣的方式。

為減小筒體中放電間隙模塊、抑制設(shè)備及母線之間的相互影響，將放電間隙模塊、抑制設(shè)備及母線處于各自獨立的氣室中。例如，可以將筒體內(nèi)部的氣室用隔擋分為三部分，即在筒體內(nèi)設(shè)置隔離套管與第一接口的第一隔擋、隔離母線與第二接口的第二隔擋，將筒體內(nèi)放電間隙模塊、抑制設(shè)備和母線分別密閉在各自的氣室中，各氣室均充有密閉的SF6氣體。為保證各氣室相互獨立，本實施例中的第一隔擋和第二隔擋具有密封性。另外，套管與放電間隙模塊處于同一氣室，當(dāng)然也可以在套管與筒體的連接處設(shè)置隔擋，使套管與筒體分別處于各自密閉的氣室中?；蛘呤固坠?、抑制設(shè)備和母線共處一個氣室，放電間隙模塊單獨處于另一個氣室中。

為準(zhǔn)確調(diào)節(jié)放電間隙，本實施例一種優(yōu)選的放電間隙模塊結(jié)構(gòu)如圖2所示，包括固定在筒體5水平側(cè)壁上的絕緣支撐2.7、設(shè)置在絕緣支撐上的第一導(dǎo)電桿2.9、設(shè)置在第一導(dǎo)電桿2.9兩側(cè)的靜觸頭2.1和用于連接抑制設(shè)備的第二導(dǎo)電桿2.8，第二導(dǎo)電桿2.8用于連接第一接口，第一導(dǎo)電桿2.9與導(dǎo)電體6電連接(第一導(dǎo)電桿2.9也可以是導(dǎo)電體的一部分)。第一導(dǎo)電桿2.9用于連接套管1頂部的導(dǎo)電體，第一導(dǎo)電桿2.9上設(shè)有靜觸頭2.1，靜觸頭2.1軸向相對的位置設(shè)有動觸頭2.2，動觸頭2.2通過觸座2.3連接軸向移動驅(qū)動裝置，所述觸座2.3設(shè)置在筒體5的根部2.6。

軸向移動驅(qū)動裝置調(diào)節(jié)動觸頭2.2與靜觸頭2.1間的放電間隙，能模擬不同情況下產(chǎn)生的特快速瞬態(tài)過電壓的電壓波形。

一種軸向移動驅(qū)動裝置如圖2所示，包括拉桿2.4和絲杠絲母調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)2.5，其中，拉桿2.4的一端穿過觸座2.3與動觸頭2.2連接，拉桿2.4的另一端連接絲杠絲母調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)2.5，并與絲杠絲母調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)2.5相配合控制動觸頭2.2的軸向直線運動，即通過絲母的旋轉(zhuǎn)帶動絲杠及與其連接的拉桿2.4軸向直動，通過拉桿2.4控制動觸頭2.2的移動，達(dá)到調(diào)節(jié)靜觸頭2.1與動觸頭2.2之間放電間隙的目的，其放電間隙的調(diào)節(jié)范圍0～100mm。本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)需要調(diào)節(jié)放電間隙的距離，相應(yīng)的選擇距離和高壓電源U的大小，以模擬不同的情況。

作為其他實施方式，也可以采用不同于絲杠絲母的機(jī)械結(jié)構(gòu)實現(xiàn)上述移動驅(qū)動裝置，例如平動的機(jī)構(gòu)等。

為了減小放電通道貫穿間隙的時間，靜觸頭2.1與動觸頭2.2電極外表面可采用半球面結(jié)構(gòu)，外表面半徑為400～600mm，電極邊緣采用半徑為40～80mm的圓弧過渡，這種結(jié)構(gòu)的靜觸頭2.1與動觸頭2.2能使電場不均勻系數(shù)下降到1.3以下，既提高放電通道的發(fā)展速度，又在電壓相同的情況下可減小間隙距離，縮短放電通道貫穿間隙所需的時間。另外，采用半球面電極還可以保證放電位置的集中，減少放電電壓的分散性。

本實施例中，母線4是長度為3～5m的直母線，如圖1所示，其一端(左端)連接第二接口，另一端(右端，即開路端)開路，開路是指電路開路，即此處沒有電流回路。為了進(jìn)一步均勻電場，開路端還可以連接屏蔽球(圖1未畫出)以均勻電場。

另外，當(dāng)需要檢驗待測抑制設(shè)備的抑制效果時，可在母線4的開路端連接VFTO電壓測量裝置。當(dāng)母線的開路處設(shè)有VFTO電壓測量裝置時，且本裝置通電產(chǎn)生VFTO后，可通過VFTO電壓測量裝置檢測母線的電壓，此電壓即為放電間隙模塊擊穿產(chǎn)生特快速瞬態(tài)過電壓經(jīng)抑制設(shè)備抑制后的電壓。

為了方便進(jìn)行對比，分別在未安裝和安裝待測抑制設(shè)備兩種試驗狀態(tài)下進(jìn)行抑制試驗。試驗狀態(tài)一，即未安裝抑制設(shè)備時，抑制設(shè)備位置采用相同電壓等級的等長母線替代；試驗狀態(tài)二，即安裝抑制設(shè)備。對兩次測量結(jié)果進(jìn)行對比分析，即可獲得抑制效果的數(shù)據(jù)，通過電壓抑制比的大小來判斷抑制效果的優(yōu)劣。電壓抑制比是用于描述抑制設(shè)備對VFTO幅值抑制效果的一個參量，定義為安裝抑制設(shè)備后VFTO的最大峰值與未裝抑制設(shè)備時VFTO的最大峰值的比值，電壓抑制比越小，抑制效果越好。

本實施例所述的特快速瞬態(tài)過電壓產(chǎn)生裝置，需要的元件少、占地面積小，產(chǎn)生的短波前高頻震蕩電壓上升時間為20～50ns，能夠代表典型的VFTO波形特征，可實現(xiàn)在實驗室環(huán)境下實現(xiàn)對抑制設(shè)備的抑制性能進(jìn)行測試，方便用于試驗站內(nèi)或制造廠內(nèi)進(jìn)行VFTO抑制設(shè)備的性能試驗，有利于開展VFTO抑制設(shè)備大規(guī)模試驗研究，為全面抑制或消除VFTO的技術(shù)突破提供科研平臺。

在本發(fā)明給出的思路下，采用對本領(lǐng)域技術(shù)人員而言容易想到的方式對上述實施例中的技術(shù)手段進(jìn)行變換、替換、修改，并且起到的作用與本發(fā)明中的相應(yīng)技術(shù)手段基本相同、實現(xiàn)的發(fā)明目的也基本相同，這樣形成的技術(shù)方案是對上述實施例進(jìn)行微調(diào)形成的，這種技術(shù)方案仍落入本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。