一种交流叠加脉冲振荡高压试验设备研制

摘要

干式空心并联电抗器能起到提高远距离输电线路传输能力，改善沿线电压分布和减小系统过电压等作用，在电力系统中占有重要的地位。近些年干式空心并联电抗器经常烧毁，相关研究表明，投切过电压是主要原因之一，这种过电压主要是一种在交流电压的峰值处叠加脉冲振荡的电压波形，为了研究这种过电压对干式空心并联电抗器匝间绝缘的破坏性，首先需要研制出一套产生这种特殊过电压波形的试验设备。
　　本文应用理论分析和仿真验证的方法对投切过程中出现的截流过电压和复燃过电压进行了分析，给出了具体的电压波形;为了模拟实际电抗器匝间绝缘，制作了干式空心并联电抗器匝间绝缘试样模型，通过试验研究分别确定了试样在交流电压和脉冲振荡电压下的击穿电压水平;以电路理论为基础，提出了一种并联叠加电路和一种串联叠加电路，分别对电路原理进行了数学分析与仿真验证，确定了电路的具体参数。为了使脉冲振荡电压在交流电压的峰值处叠加和球隙一秒钟放电两次，本文还设计了一套球隙放电控制电路，并用Altium Designer仿真软件布线，将其制作成PCB电路板，通过试验验证了其可行性。在此基础上，设计相关高压部件和设备整体控制系统，组建了一套高压试验设备，用示波器观察其产生的电压波形。
　　研究结果表明，截流过电压是一种脉冲振荡电压波形，复燃过电压是一种在交流电压的峰值处叠加脉冲振荡电压波形;在交流电压和脉冲振荡电压下干式空心并联电抗器匝间绝缘试样的击穿电压水平均为30kV;串联叠加电路产生的叠加电压波形与投切过电压更接近，交流电压和脉冲振荡电压也便于调节;通过试验发现脉冲振荡电压在交流电压的峰值附近实现了叠加，交流电压和脉冲振荡电压都能在0～30kV范围内连续调节，球隙一秒钟放电两次。最终证实本文提出的交流叠加脉冲振荡电压产生方法可行，该叠加设备可为后续干式空心并联电抗器匝间绝缘击穿试验研究打下基础。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 课题研究背景及目的意义

1．2 国内外研究现状

1．2．1 电抗器投切过电压研究现状

1．2．2 交流叠加脉冲设备研究现状

1．3 目前存在问题

1．4 本文主要研究内容

第2章 设备输出电压波形和电压水平确定

2．1 干式空心并联电抗器过电压波形分析

2．1．1 电抗器切断过电压数学分析

2．1．2 电抗器切断过电压仿真分析

2．2 设备输出电压水平确定

2．2．1 试样材料和模型

2．2．2 交流电压试验

2．2．3 脉冲振荡电压试验

2．2．4 设备输出电压水平分析

2．3 本章小结

第3章 叠加电路设计

3．1 并联叠加电路

3．1．1 并联叠加电路理论分析

3．1．2 并联叠加电路仿真分析

3．2 串联叠加电路

3．2．1 串联叠加电路理论分析

3．2．2 串联叠加电路仿真分析

3．3 两种电路对比分析

3．4 本章小结

第4章 球隙放电控制电路设计

4．1 球隙放电控制电路基本原理

4．2 球隙放电控制电路设计

4．2．1 移相整形电路

4．2．2 调频电路

4．2．3 隔离驱动电路

4．2．4 电源电路

4．3 球隙放电控制电路试验

4．4 本章小结

第5章 设备整体搭建

5．1 主电路与高压部件设计

5．1．1 主电路

5．1．2 直流电源设计

5．1．3 交流电源设计

5．1．4 放电球隙设计

5．1．5 分压器设计

5．1．6 电容与电感设计

5．2 控制电路设计

5．3 试验研究

5．3．1 设备组建

5．3．2 脉冲振荡电压试验

5．3．3 交流电压试验

5．3．4 叠加电压试验

5．3．5 试验结果分析

5．4 本章小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间发表的学术论文

致谢