本發(fā)明涉及一種直流電源，具體講涉及一種絕緣子人工污穢試驗(yàn)用高壓直流電源，屬于高電壓試驗(yàn)技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

人工污穢試驗(yàn)用高電壓直流電源用于開展高壓輸變電工程用絕緣子直流人工污穢試驗(yàn)，獲得的絕緣子污閃特性用于高壓輸變電工程污穢外絕緣配置，確保電力系統(tǒng)在臟污潮濕的環(huán)境下安全運(yùn)行。絕緣子人工污穢試驗(yàn)直流電源需滿足IEC61245對(duì)有關(guān)試驗(yàn)回路的要求，對(duì)主電源回路的要求主要為在耐受試驗(yàn)中出現(xiàn)的相對(duì)電壓降不應(yīng)超過10％，相對(duì)電壓過沖不應(yīng)超過10％，在輸出直流500mA、持續(xù)0.5s時(shí)間的阻性負(fù)載電流下，試品上電壓降應(yīng)小于5％，電壓過沖小于8％的要求。

現(xiàn)有的絕緣子人工污穢試驗(yàn)直流電源電氣原理圖如圖1所示，輸入的交流10kV高壓電源通過調(diào)壓器Ty調(diào)節(jié)成所需要的電壓，通過控制可控硅SCR的控制角對(duì)正弦交流電進(jìn)行斬波，斬波后的交流通過變壓器T后經(jīng)由高壓硅堆D、倍壓電容C和濾波電容C’組成的直流倍壓電路將交流電轉(zhuǎn)換成直流電。在進(jìn)行污穢試驗(yàn)絕緣子表面發(fā)生放電時(shí)，濾波電容C兩端電壓下降，通過快速調(diào)節(jié)可控硅SCR的控制角，對(duì)電容C進(jìn)行快速電壓補(bǔ)償，保持相對(duì)電壓降不應(yīng)超過10％。

以上技術(shù)方案中由于交流電在轉(zhuǎn)換成直流前進(jìn)行了斬波和倍壓，交流電源的利用效率低，在絕緣子表面發(fā)生放電時(shí)需要迅速增大可控硅SCR的控制角，以增大交流電的利用效率，保持相對(duì)電壓降不應(yīng)超過10％。電氣回路結(jié)構(gòu)和控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)較復(fù)雜，直流電源成本高。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了解決現(xiàn)有技術(shù)中所存在的污穢試驗(yàn)用直流電源對(duì)交流電源的利用率低，電氣回路結(jié)構(gòu)和控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)復(fù)雜的問題，本發(fā)明提供一種結(jié)構(gòu)和控制簡單，成本更低的絕緣子人工污穢試驗(yàn)用高壓直流電源。

本發(fā)明提供的技術(shù)方案是：一種絕緣子人工污穢試驗(yàn)用高壓直流電源，其改進(jìn)之處在于：所述高壓直流電源包括交流電壓源、升壓電路、整流電路和濾波電路；所述交流電壓源輸出交流電壓至升壓電路；所述升壓電路將所述交流電壓源輸出的交流電壓轉(zhuǎn)換化為電壓等級(jí)更高的交流電壓后輸出至整流電路；所述整流電路將所述升壓電路輸出的交流電壓轉(zhuǎn)換為直流 電壓后輸出至濾波電路；所述濾波電路用于儲(chǔ)存電荷，并將所述整流電路輸出的直流電壓進(jìn)行濾波后輸出至絕緣子。

優(yōu)選的，所述交流電壓源通過繼電器開關(guān)與所述升壓電路的輸入端相連，用于輸出0-7.1kV的交流電壓給所述升壓電路。

進(jìn)一步，所述升壓電路包括變壓器；所述變壓器的一次繞組兩端通過繼電器開關(guān)KM2與交流電壓源的輸出端相連，其二次繞組的一端與濾波電路相連，另一端與變壓器保護(hù)電阻R1的一端相連，所述變壓器保護(hù)電阻R1的另一端與整流電路相連；所述變壓器將交流電壓源輸出的0～7.1kV電壓轉(zhuǎn)換為0～141kV電壓后，通過變壓器保護(hù)電阻R1輸出給所述整流電路。

優(yōu)選的，所述整流電路為半波整流電路，所述半波整流電路由高壓硅堆D組成；所述高壓硅堆D的陽極接變壓器保護(hù)電阻R1，其陰極與濾波電路相連。

優(yōu)選的，所述濾波電路由濾波電容C1組成，所述濾波電容C1的兩端分別連接整流電路和升壓電路；所述濾波電容C1的容量大于其中R為濾波電容C1的放電電阻。

進(jìn)一步，所述變壓器與所述濾波電路的連接端還連接有直流電流測量裝置，用于測量所述濾波電路放電時(shí)的放電電流。

進(jìn)一步，所述直流電流測量裝置包括直流電流測量電阻和電流檢測裝置；所述直流電流測量電阻的一端與濾波電容C1相連，另一端接地；所述直流電流測量電阻兩端并聯(lián)有直流電流檢測裝置，所述直流電流檢測裝置測量所述直流測量電阻兩端的電壓Ur，并根據(jù)所述電壓Ur和所述直流電流測量電阻的阻值r1計(jì)算所述濾波電路放電時(shí)的放電電流I：

進(jìn)一步，所述濾波電路與所述半波整流電路的連接端與直流保護(hù)電阻R2的一端相連接，所述直流保護(hù)電阻R2的另一端與絕緣子的高壓端相連，所述絕緣子的低壓端接地。

進(jìn)一步，所述絕緣子的高壓端和低壓端之間并聯(lián)有分壓電路；所述分壓電路包括高壓臂電阻R3和低壓臂電阻r2；所述高壓臂電阻R3與所述低壓臂電阻r2串聯(lián)后與所述絕緣子并聯(lián)；所述低壓臂電阻r2的兩端并聯(lián)有電壓檢測裝置，用于測量所述絕緣子兩端的電壓。

進(jìn)一步，所述絕緣子的兩端還并聯(lián)有接地開關(guān)K，當(dāng)絕緣子人工污穢試驗(yàn)結(jié)束后，通過切斷繼電器開關(guān)KM2斷開交流電源，通過接通所述接地開關(guān)K，使濾波電容C1上的電荷經(jīng)直流保護(hù)電阻R2引入大地。

與最接近的現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下顯著進(jìn)步：

本發(fā)明提供的絕緣子人工污穢試驗(yàn)用高壓直流電源的電氣回路結(jié)構(gòu)簡潔，控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)簡單，對(duì)交流電源的利用效率高，在滿足人工污穢試驗(yàn)對(duì)高壓直流電源要求的同時(shí)，大大降 低了設(shè)備造價(jià)。

附圖說明

圖1為現(xiàn)有技術(shù)中絕緣子人工污穢試驗(yàn)用高壓直流電源的電氣原理圖；

圖2為本發(fā)明提供的絕緣子人工污穢試驗(yàn)用高壓直流電源的電氣原理圖；

圖1中：K1，K2：調(diào)壓器前、后級(jí)高壓開關(guān)柜；Ty：調(diào)壓器；QS1：可控硅柜切合隔離開關(guān)；SCR：可控硅；T：試驗(yàn)變壓器；Rb1：交流側(cè)保護(hù)電阻；C’：倍壓電容器；C：濾波電容器；D：高壓硅堆；Ka：安全接地系統(tǒng)；Rb2：直流側(cè)保護(hù)電阻；R1/R2：直流電阻分壓器；Rf：放電電阻；Kd：快速接地開關(guān)；C1/C2：耦合電容器；C3/C4：交流分壓器；

圖2中：T1：變壓器；R1：變壓器保護(hù)電阻；D：高壓硅堆；C1：濾波電容；R2：直流保護(hù)電阻；K：接地開關(guān)；R3：高壓臂電阻；r2：低壓臂電阻；r1：直流電流測量電阻；R4：被測絕緣子。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式作進(jìn)一步的詳細(xì)說明。

為了徹底了解本發(fā)明實(shí)施例，將在下列的描述中提出詳細(xì)的結(jié)構(gòu)。顯然，本發(fā)明實(shí)施例的施行并不限定于本領(lǐng)域的技術(shù)人員所熟習(xí)的特殊細(xì)節(jié)。本發(fā)明的較佳實(shí)施例詳細(xì)描述如下，然而除了這些詳細(xì)描述外，本發(fā)明還可以具有其他實(shí)施方式。

本發(fā)明提供的絕緣子人工污穢試驗(yàn)用高壓直流電源的電氣原理圖如圖2所示。所述高壓直流電源包括交流電壓源、升壓電路、整流電路和濾波電路；所述交流電壓源輸出交流電壓至升壓電路；所述升壓電路將所述交流電壓源輸出的交流電壓轉(zhuǎn)換化為電壓等級(jí)更高的交流電壓后輸出至整流電路；所述整流電路將所述升壓電路輸出的交流電壓轉(zhuǎn)換為直流電壓后輸出至濾波電路；所述濾波電路用于儲(chǔ)存電荷容量，并將所述整流電路輸出的直流電壓進(jìn)行濾波后輸出至絕緣子。

所述交流電壓源通過繼電器開關(guān)KM2與所述升壓電路的輸入端相連，用于輸出0-7.1kV的交流電壓給所述升壓電路。

所述升壓電路包括變壓器；所述變壓器的一次繞組兩端通過繼電器開關(guān)與交流電壓源的輸出端相連，其二次繞組的一端與濾波電路相連，另一端與變壓器保護(hù)電阻R1的一端相連，所述變壓器保護(hù)電阻R1的另一端與整流電路相連；所述變壓器將交流電壓源輸出的0～7.1kV電壓轉(zhuǎn)換為0～141kV電壓后，通過變壓器保護(hù)電阻R1輸出給所述整流電路；所述變壓器保護(hù) 電阻R1用于在絕緣子表面被電弧貫穿時(shí)高壓端處于短路狀態(tài)下防止流經(jīng)變壓器的電流過大，損壞變壓器，對(duì)變壓器起到保護(hù)作用。

所述整流電路為半波整流電路，所述半波整流電路由高壓硅堆D組成；所述高壓硅堆D的陽極接變壓器保護(hù)電阻R1，其陰極與濾波電路相連。

所述濾波電路由濾波電容C1組成，所述濾波電容C1的兩端分別連接整流電路和升壓電路。在進(jìn)行污穢試驗(yàn)絕緣子表面發(fā)生放電時(shí)，濾波電容C1兩端電壓下降，濾波電容C1的容量在設(shè)計(jì)時(shí)預(yù)留的足夠大，且交流電經(jīng)高壓硅堆D整流后對(duì)濾波電容C1進(jìn)行充電，因而可保持絕緣子試品上的相對(duì)電壓降小于10％；以滿足IEC61245對(duì)人工污穢實(shí)驗(yàn)中試驗(yàn)回路的要求。

人工污穢試驗(yàn)對(duì)直流電源要求為：輸出直流500mA，持續(xù)0.5ms時(shí)間的阻性負(fù)載電流下，絕緣子試品上的電壓降小于10％。絕緣子試品兩端電壓大致等于濾波電容兩端的電壓。忽略0.5秒內(nèi)交流電源對(duì)濾波電容的充電容量，濾波電容放電計(jì)算公式如下：

V_t＝V₀*e^-t/Rc1

式中，V_t—0.5秒時(shí)的濾波電容電壓，單位V

V₀—濾波電容初始電壓，單位V

t—放電時(shí)間，單位s

R—濾波電容放電電阻，單位Ω

C1—濾波電容容量，單位F

V_t＝0.9*V₀，放電時(shí)間t＝0.5s，濾波電容放電電阻R＝R2，則0.9*V₀＝V₀*e^-t/Rc1，根據(jù)0.9*V₀＝V₀*e^-t/Rc1計(jì)算得濾波電容C1的容量為則在絕緣子試品上的電壓降小于10％的情況下，濾波電容C1的容量應(yīng)大于其中R2為直流保護(hù)電阻的阻值，直流保護(hù)電阻的阻值即為濾波電容的放電電阻。

所述變壓器與所述濾波電路的連接端還連接有直流電流測量裝置，用于測量所述濾波電路放電時(shí)的放電電流。

所述直流電流測量裝置包括直流電流測量電阻r1和電流檢測裝置；所述直流電流測量電阻r1的一端與濾波電容C1相連，另一端接地；所述電流檢測裝置并聯(lián)在所述直流電流測量電阻r1兩端；當(dāng)濾波電容C1發(fā)生充放電時(shí)，會(huì)有電流I流經(jīng)電阻r1，在r1上出現(xiàn)電壓降Ur。電流檢測裝置監(jiān)測直流電流測量電阻r1兩端的電壓Ur,經(jīng)下述公式計(jì)算可得電流I：此外還可以用電流互感器代替電流檢測裝置，通過在濾波電容C1的低壓端串聯(lián)電流互感器，可檢測濾波電容C1在放電時(shí)的電流。

所述濾波電路與所述半波整流電路的連接端與直流保護(hù)電阻R2的一端相連接，所述直流保護(hù)電阻R2的另一端與絕緣子的高壓端相連，所述絕緣子的低壓端接地；所述直流保護(hù)電阻R2用于絕緣子R4發(fā)生電弧放電導(dǎo)致貫穿或接地開關(guān)K接地時(shí)，濾波電容C1通過直流保護(hù)電阻R2對(duì)地放電，對(duì)濾波電容C1起保護(hù)作用。

所述絕緣子的高壓端和低壓端之間并聯(lián)有分壓電路；所述分壓電路包括高壓臂電阻R3和低壓臂電阻r2；所述高壓臂電阻R3與所述低壓臂電阻r2串聯(lián)后與所述絕緣子并聯(lián)；所述低壓臂電阻r2的兩端并聯(lián)有電壓檢測裝置，用于測量所述絕緣子兩端的電壓。

所述絕緣子的兩端還并聯(lián)有接地開關(guān)K，在人工污穢試驗(yàn)試驗(yàn)完成后，交流電源KM2斷開，但電容C1仍保有電荷，通過閉合接地K將濾波電容C1經(jīng)直流保護(hù)電阻R2引入接地，使濾波電容C1上的電荷得到釋放，保證更換絕緣子試品時(shí)的人身安全。

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(duì)其限制，盡管參照上述實(shí)施例對(duì)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)人員依然可以對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式進(jìn)行修改或者等同替換，這些未脫離本發(fā)明精神和范圍的任何修改或者等同替換，均在申請(qǐng)待批的權(quán)利要求保護(hù)范圍之內(nèi)。