專利名稱：陡化間隙裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及氣體放電與脈沖功率技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種產(chǎn)生高壓快脈沖的陡化 間隙裝置。
背景技術(shù)：
氣體絕緣開關(guān)(Gas Insulated Switchgear，簡稱GIS) /半氣體絕緣開關(guān)(Half GIS,簡稱HGIS)具有占地面積小，密封性好，受環(huán)境影響小，運(yùn)行可靠性高，檢修周期長，維 護(hù)工作量少，運(yùn)行費(fèi)用低等顯著優(yōu)點(diǎn)，在我國電網(wǎng)得到了廣泛應(yīng)用，并已成功應(yīng)用到特高壓 試驗(yàn)示范工程。GIS中的隔離開關(guān)、接地開關(guān)和斷路器操作時(shí)，會(huì)產(chǎn)生幅值較高(最高可達(dá) 3p. u.)、陡度很大(波頭時(shí)間可低至數(shù)ns)、頻率很高(最高可達(dá)100MHz)的特快速瞬態(tài)過 電壓(Very Fast Transient Overvoltage，簡稱VFT0)，對GIS內(nèi)部設(shè)備、外部連接設(shè)備以 及二次設(shè)備的安全造成威脅。因此要對GIS絕緣特性進(jìn)行研究，需要采用模擬方法來產(chǎn)生VFT0。在過去的模 擬實(shí)驗(yàn)中，日本電中研采用了全封閉模擬實(shí)驗(yàn)裝置，裝置可以產(chǎn)生1MV、前沿彡20ns，脈寬 20μ s的電壓，而其它都是采用小型沖擊電壓發(fā)生器，然后進(jìn)行陡化。該方法技術(shù)可以很好 地模擬IMV以下的特快速暫態(tài)電壓，但該方法很難用于產(chǎn)生幅值更高、脈寬更寬的特快速 暫態(tài)電壓，而且技術(shù)復(fù)雜、成本很高。而相對來說，技術(shù)較簡單、且經(jīng)濟(jì)成本更合算的普通沖 擊電壓發(fā)生器，則難以產(chǎn)生波頭很快的VFTO電壓波形。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提出一種陡化間隙裝置，能夠?qū)ζ胀_擊電壓發(fā)生器產(chǎn)生的電壓 波形進(jìn)行陡化，以產(chǎn)生符合要求的特快速暫態(tài)電壓，且成本較低。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種陡化間隙裝置，包括罐體，通過內(nèi)設(shè)的四個(gè)盆式絕緣子分成三個(gè)空間區(qū)域；所述三個(gè)空間區(qū)域中央的第二空間區(qū)域中設(shè)有第一陡化半球頭和第二陡化半球 頭；所述第一陡化半球頭與第二陡化半球頭之間的間隙構(gòu)成陡化間隙；所述第一陡化半球頭和第二陡化半球頭均為空心結(jié)構(gòu)，所述第一陡化半球頭的球 頭部分還設(shè)有可延水平中心軸線方向伸縮的電極棒；在靠近所述第一陡化半球頭一側(cè)的第一空間區(qū)域中設(shè)有第一調(diào)波電阻，所述第一 調(diào)波電阻的一端通過電連接結(jié)構(gòu)與所述第一陡化半球頭相連，另一端通過電連接結(jié)構(gòu)與信 號輸入端相連；在靠近所述第二陡化半球頭一側(cè)的第三空間區(qū)域中設(shè)有第二調(diào)波電阻，所述第二 調(diào)波電阻的一端通過電連接結(jié)構(gòu)與所述第二陡化半球頭相連，另一端通過電連接結(jié)構(gòu)與信 號輸出端相連。優(yōu)選的，所述第一調(diào)波電阻和第二調(diào)波電阻為無感調(diào)波電阻。無感調(diào)波電阻可減小回路電感，使得輸出VFTO波形上升沿變陡，上升時(shí)間減小，更接近于實(shí)際中的VFTO波形。進(jìn)一步的，所述無感調(diào)波電阻采用在絕緣筒上雙線對繞的結(jié)構(gòu)。電流流過雙線對 繞結(jié)構(gòu)的電阻時(shí)，雜散電感相互抵消，雙線對繞電阻電感非常小，可以忽略，確保VFTO輸出 波形具有較陡的上升沿。進(jìn)一步的，所述第一調(diào)波電阻和第二調(diào)波電阻的兩端加裝冠狀屏蔽電極?？蛇x的，所述陡化間隙中填充陡化氣體或抽真空?？蛇x的，所述陡化氣體為六氟化硫氣體或六氟化硫氣體與氮?dú)獾幕旌蠚怏w。進(jìn)一步的，在所述第一陡化半球頭上設(shè)置充氣管，所述充氣管的一端插入所述第 一陡化半球頭的空心結(jié)構(gòu)，另一端與所述罐體外部的氣瓶相連，通過所述氣瓶控制所述第 一陡化半球頭的空心結(jié)構(gòu)內(nèi)部的氣壓，來調(diào)節(jié)電極棒的伸縮長度?？蛇x的，所述電極棒、第一陡化半球頭和第二陡化半球頭的材料均采用金屬材料。基于上述技術(shù)方案，本發(fā)明陡化間隙裝置可應(yīng)用在普通的沖擊電壓發(fā)生器上，通 過電極棒位置的調(diào)整可以準(zhǔn)確調(diào)節(jié)陡化電壓波的幅值和陡化間隙擊穿時(shí)間，減小陡化開關(guān) 擊穿抖動(dòng)，提高輸出電壓波形的穩(wěn)定性；通過在普通沖擊電壓發(fā)生器安裝本發(fā)明陡化間隙 裝置，可以產(chǎn)生波頭很快的VFTO電壓波形，使得應(yīng)用范圍變廣；另外，由于采用了調(diào)波電 阻，因此更好地抑制了波形振蕩，更容易產(chǎn)生所需要的VFTO波形。


此處所說明的附圖用來提供對本發(fā)明的進(jìn)一步理解，構(gòu)成本申請的一部分，本發(fā) 明的示意性實(shí)施例及其說明用于解釋本發(fā)明，并不構(gòu)成對本發(fā)明的不當(dāng)限定。在附圖中圖1為本發(fā)明陡化間隙裝置的一實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為本發(fā)明陡化間隙裝置實(shí)施例的局部結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式下面通過附圖和實(shí)施例，對本發(fā)明的技術(shù)方案做進(jìn)一步的詳細(xì)描述。如圖1所示，為本發(fā)明陡化間隙裝置的一實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。在本實(shí)施例的陡 化間隙裝置中，包括罐體10，在罐體10中通過內(nèi)設(shè)的四個(gè)盆式絕緣子(11、12、13、14)分成 三個(gè)空間區(qū)域(A、B、C)，這三個(gè)空間區(qū)域中央的第二空間區(qū)域B中設(shè)有第一陡化半球頭4 和第二陡化半球頭5。這兩個(gè)陡化半球頭均可采用易導(dǎo)電的金屬材料，例如鋁、銅或不銹鋼 等材料。在第一陡化半球頭4與第二陡化半球頭5之間的間隙構(gòu)成陡化間隙。該陡化間隙 應(yīng)保證密封要求，其中可填充陡化氣體或者抽成真空，陡化氣體可選擇六氟化硫氣體或六 氟化硫氣體與氮?dú)獾幕旌蠚怏w等。結(jié)合圖2的局部放大圖可以看出，第一陡化半球頭4和第二陡化半球頭5均為空 心結(jié)構(gòu)，第一陡化半球頭4的球頭部分還設(shè)有可延水平中心軸線方向伸縮的電極棒6。該電 極棒6可以根據(jù)陡化電壓波的幅值和擊穿時(shí)間來調(diào)整伸出的長度。在靠近第一陡化半球頭4 一側(cè)的第一空間區(qū)域A中設(shè)有第一調(diào)波電阻31，該第一 調(diào)波電阻31的一端通過電連接結(jié)構(gòu)22與第一陡化半球頭4相連，另一端通過電連接結(jié)構(gòu) 21與信號輸入端91相連，該信號輸入端91與普通沖擊電壓發(fā)生器的電壓波輸出端相連。
在靠近第二陡化半球頭5 —側(cè)的第三空間區(qū)域C中設(shè)有第二調(diào)波電阻32，第二調(diào) 波電阻32的一端通過電連接結(jié)構(gòu)23與第二陡化半球頭4相連，另一端通過電連接結(jié)構(gòu)24 與信號輸出端92相連，該信號輸出端92可以輸出符合要求的VFTO電壓波形。通過上述的陡化間隙裝置實(shí)施例，可以安裝在普通沖擊電壓發(fā)生器上，對普通沖 擊電壓發(fā)生器產(chǎn)生的電壓波形進(jìn)行陡化，從而產(chǎn)生波頭很快的VFTO電壓波形；而且通過電 極棒的調(diào)節(jié)可以改變陡化間隙的長度，進(jìn)而調(diào)整放電時(shí)刻和電壓幅值，從而產(chǎn)生符合要求 的高幅值VFTO波形。調(diào)波電阻的使用可以很好的抑制波形振蕩，并且可以決定陡化間隙產(chǎn)生的電壓波 上升時(shí)間和波尾時(shí)間，其中第一調(diào)波電阻調(diào)節(jié)波頭上升時(shí)間，第二調(diào)波電阻調(diào)節(jié)波尾時(shí)間。 這兩個(gè)調(diào)波電阻均可采用無感調(diào)波電阻，并可采用在絕緣筒上雙線對繞的結(jié)構(gòu)。無感調(diào)波 電阻可減小回路電感，使得輸出VFTO波形上升沿變陡，上升時(shí)間減小，更接近于實(shí)際中的 VFTO波形。電流流過雙線對繞結(jié)構(gòu)的電阻時(shí)，雜散電感相互抵消，雙線對繞電阻電感非常 小，可以忽略，確保VFTO輸出波形具有較陡的上升沿。在第一調(diào)波電阻31的兩端可加裝冠狀屏蔽電極81，在第二調(diào)波電阻32兩端可加 裝冠狀屏蔽電極82，冠狀屏蔽電極81、82可以使調(diào)波電阻表面的電場分布均勻。電極棒6的伸出長度的調(diào)整可采用氣壓調(diào)整的方式，也可以采用其他機(jī)械或電控 方式，氣壓調(diào)整方式則充分利用了第一陡化半球頭4的中空結(jié)構(gòu)，通過在第一陡化半球頭4 上設(shè)置充氣管7，充氣管7的一端插入第一陡化半球頭4的空心結(jié)構(gòu)，另一端與罐體外部的 氣瓶相連，通過氣瓶來精確控制第一陡化半球頭的空心結(jié)構(gòu)內(nèi)部的氣壓，從而實(shí)現(xiàn)電極棒 的伸縮長度的調(diào)節(jié)。通過上述說明可以看出，本發(fā)明的陡化間隙裝置實(shí)施例通過精確調(diào)節(jié)電極棒的位 置來調(diào)節(jié)陡化間隙的距離，進(jìn)而精確的調(diào)節(jié)擊穿電壓以及沖擊電壓的擊穿時(shí)間，實(shí)現(xiàn)了準(zhǔn) 確調(diào)節(jié)陡化電壓波的幅值和擊穿時(shí)間，也就提高了陡化后電壓波形的穩(wěn)定性，減小了擊穿 時(shí)間的分散性。本領(lǐng)域普通技術(shù)人員可以理解實(shí)現(xiàn)上述方法實(shí)施例的全部或部分步驟可以通過 程序指令相關(guān)的硬件來完成，前述的程序可以存儲(chǔ)于一計(jì)算機(jī)可讀取存儲(chǔ)介質(zhì)中，該程序 在執(zhí)行時(shí)，執(zhí)行包括上述方法實(shí)施例的步驟；而前述的存儲(chǔ)介質(zhì)包括R0M、RAM、磁碟或者 光盤等各種可以存儲(chǔ)程序代碼的介質(zhì)。最后應(yīng)當(dāng)說明的是以上實(shí)施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案而非對其限制；盡 管參照較佳實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說明，所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解依然 可以對本發(fā)明的具體實(shí)施方式
進(jìn)行修改或者對部分技術(shù)特征進(jìn)行等同替換；而不脫離本發(fā) 明技術(shù)方案的精神，其均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明請求保護(hù)的技術(shù)方案范圍當(dāng)中。
權(quán)利要求
1.一種陡化間隙裝置，包括罐體，通過內(nèi)設(shè)的四個(gè)盆式絕緣子分成三個(gè)空間區(qū)域；所述三個(gè)空間區(qū)域中央的第二空間區(qū)域中設(shè)有第一陡化半球頭和第二陡化半球頭；所述第一陡化半球頭與第二陡化半球頭之間的間隙構(gòu)成陡化間隙；所述第一陡化半球頭和第二陡化半球頭均為空心結(jié)構(gòu)，所述第一陡化半球頭的球頭部 分還設(shè)有可延水平中心軸線方向伸縮的電極棒；在靠近所述第一陡化半球頭一側(cè)的第一空間區(qū)域中設(shè)有第一調(diào)波電阻，所述第一調(diào)波 電阻的一端通過電連接結(jié)構(gòu)與所述第一陡化半球頭相連，另一端通過電連接結(jié)構(gòu)與信號輸 入端相連；在靠近所述第二陡化半球頭一側(cè)的第三空間區(qū)域中設(shè)有第二調(diào)波電阻，所述第二調(diào)波 電阻的一端通過電連接結(jié)構(gòu)與所述第二陡化半球頭相連，另一端通過電連接結(jié)構(gòu)與信號輸 出端相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的陡化間隙裝置，其中所述第一調(diào)波電阻和第二調(diào)波電阻為無 感調(diào)波電阻。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的陡化間隙裝置，其中所述無感調(diào)波電阻采用在絕緣筒上雙線 對繞的結(jié)構(gòu)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的陡化間隙裝置，其中所述第一調(diào)波電阻和第二調(diào)波電阻的兩 端加裝冠狀屏蔽電極。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的陡化間隙裝置，其中所述陡化間隙中填充陡化氣體或抽真空。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的陡化間隙裝置，其中所述陡化氣體為六氟化硫氣體或六氟化 硫氣體與氮?dú)獾幕旌蠚怏w。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的陡化間隙裝置，其中在所述第一陡化半球頭上設(shè)置充氣管， 所述充氣管的一端插入所述第一陡化半球頭的空心結(jié)構(gòu)，另一端與所述罐體外部的氣瓶相 連，通過所述氣瓶控制所述第一陡化半球頭的空心結(jié)構(gòu)內(nèi)部的氣壓，來調(diào)節(jié)電極棒的伸縮 長度。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的陡化間隙裝置，其中所述電極棒、第一陡化半球頭和第二陡 化半球頭的材料均采用金屬材料。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種陡化間隙裝置，包括罐體，通過盆式絕緣子分成三個(gè)空間區(qū)域；中央的第二空間區(qū)域中設(shè)有第一陡化半球頭和第二陡化半球頭；第一陡化半球頭與第二陡化半球頭之間的間隙構(gòu)成陡化間隙；第一陡化半球頭和第二陡化半球頭均為空心結(jié)構(gòu)，第一陡化半球頭的球頭部分還設(shè)有可伸縮的電極棒；第一空間區(qū)域中設(shè)有第一調(diào)波電阻；第三空間區(qū)域中設(shè)有第二調(diào)波電阻。本發(fā)明陡化間隙裝置可應(yīng)用在普通的沖擊電壓發(fā)生器上，通過電極棒位置的調(diào)整可以準(zhǔn)確調(diào)節(jié)陡化電壓波的幅值和陡化間隙擊穿時(shí)間，減小陡化開關(guān)擊穿抖動(dòng)，提高輸出電壓波形的穩(wěn)定性。
文檔編號H02M9/00GK102005963SQ20101051975
公開日2011年4月6日 申請日期2010年10月26日 優(yōu)先權(quán)日2010年10月26日
發(fā)明者劉石, 張喬根, 張璐, 殷禹 申請人:中國電力科學(xué)研究院, 國家電網(wǎng)公司, 西安交通大學(xué)