7500kV冲击电压发生器充电开关-正文

1、说 明 书作品名称：7500kV冲击电压发生器充电开关学校全称：湖北工业大学学院名称：机械工程学院集体名称：超/特高压冲击电压器开关项目组指导老师：陈水盛作品简介7500kV冲击电压发生器充电开关系统是一种可以广泛应用于电力行业的高压多级联动开关系统。通过拉动绝缘杆进行开关开合，充电时，充电开关闭合，充电变压器对回路主电容充电；放电时，充电开关同步断开，隔断充电回路，以获得特高压的放电电压。目标是凭借自动、高速、准确的开合保证开关的联动同步性，尽可能地减少特高电压的衰减，满足超/特高压长波前操作冲击试验的需要。背景及意义冲击电压发生器是产生雷电冲击和操作冲击电压的一种发生装置。所产生的冲击电压

2、，可供绝缘的冲击耐受或放电实验用。在大功率电子束和离子束发生器中以及二氧化碳激光器中，冲击电压发生器可用做电源装置，它是高压钠秒脉冲功率发生器的重要组成部分。冲击电压发生器由一组储能高压电容器，自直流高压源充电几十秒后，通过点火装置突然经电阻放电，在试品上形成陡峭上升前沿的冲击电压波形。冲击波的持续时间以微妙计，电压峰值一般为几十万伏至几百万伏。随着超高压和特高压输电系统的快速发展，各国都在进行长波（波前时间为1000s到5000s）操作冲击波作用下的绝缘试验研究。目前用于产生操作冲击波的方法主要有两种:1.利用冲击电压发生器；2.利用工频试验变压器。充电时，各级高压电容器通过充电电阻并联充电

3、，充电完成后，由点火装置点火将各级电容器串联形成高压后放电。采用常规冲击电压发生器的优点是电路结构比较简单，整体设计、参数计算比较方便。但是，用这种方法产生波前操作冲击波时冲击电压发生器效率低、电压衰减严重，这是因为操作波的波前和波尾变长后，使调波电容和冲击电容都比较大，同时要求波前和波尾电阻也比较大。波尾电阻增大后，要求充电电阻作相应增大，否则充电电阻对波形的影响就会增大，将严重降低冲击电压发生器的效率，且这种影响随着冲击电压发生器级数、充电电压增大而增大。另一种方法的优点是不需要高压电容器作为电源，通过控制闸流管的导通角，可在广大的范围内调节操作波前时间和幅值。目前已有通过三台1100kV

4、工频试验变压器串联产生4000s10000s特长波前的操作冲击波的实例。但是通过多台工频试验变压器串联后，回路中等效电抗较大，造成各级变压器分担电压不够均衡，同时产生的电压波形中，含有高次谐波，使得操作波波形产生畸变，另外利用这种方式产生的操作冲击波波前时间较长，不适用于我国超/特高压过电压研究需要。作品原理图图1 7500kV冲击电压发生器电气原理图详细说明7500kV冲击电压发生器充电开关系统由控制单元、驱动单元、绝缘拉杆、拉杆调节装置、开关单元、配重及缓冲装置等组成。按照充电原理图，此开关系统由2组开关组成，每组25级，每级安装一个开关单元，对应一个充电主电容（300kV）的连接。开关闭

5、合时，并联充电；分闸时，串联放电，能实现7500kV的全额特高压试验电压。总体安装结构布局如图1所示，开关单元结构如图2所示。图1中钢丝绳调节装置连接两端绝缘绳，起到粗调绝缘杆位置的作用；驱动单元为液压缸驱动装置，实现快速、平稳、背压的驱动效果；设置配重及缓冲装置主要考虑绝缘杆快速运动过程中会有惯性及晃动，特用此单元增加绝缘杆在运动过程中的平稳性。图2中开关单元设置有电极微调部分，方便开关开合的微调调整。其拉簧11拉长后使电极接触构成充电回路的一部分，在充电时作为传输电流的导体，要保证安装连接可靠，其端部安装结构如图3所示。 图2 弹压式开关单元 图3 拉簧端部安装结构 图1 总体安装结构图2 液压驱动单元和总体效果图 要求保证同步性,采用一根绝缘杆连接一侧所有开关,最下端采用液压缸拉伸,保证开合精确、同步、稳定。 图3 单级开关装配效果图液压单元拉动绝缘杆能够稳定高速的运动。液压单元保压时，配重拉动绷紧绝缘杆，带动拉簧电极，拉簧电极与固定电极卡住，开关导通，各级电容充电；液压单元工作时，拉动紧绷绝缘杆，带动各级拉簧电极与固定电极同步断开，保证电压衰减较小。在此过程中，紧绷绝缘拉杆的极小变形量和可微调结构保证冲击电压发生器开关开合的同步。技术要求l 开关合闸时短接两个钢结构平台之间的空气间隙，开关分闸时开关的金属部件必须