一种应用脉冲变压器技术的高压电器试验回路触发系统及方法

摘要

本发明提供一种应用脉冲变压器技术的高压电器试验回路触发系统及方法，所述系统包括点火装置本体和两级触发回路；两级触发回路包括一级触发单元和二级触发单元，以及依次连接的调压器、充电电压器和整流与保护回路；点火装置本体至少包括两对石墨球隙；通过采用以两级脉冲变压器为核心的两级触发回路系统，由于其高压脉冲电压高，贯穿成功率高，触发系统整体分散性小，可在50us以内，触发控制精度较原有技术有大幅提高，石墨球隙的间距可在50mm的范围内可靠触发，尤其是低充电电压下触发成功率大幅提高，同时球距也灵活可调的优点确保了高压电器试验中触发环节的可靠性，从而极大节省了试验的时间以提升试验效率，减轻了劳动强度。

说明书

技术领域

本发明涉及交直流输电用高压电器试验技术，具体为一种应用脉冲变压器技术的高压电器试验回路触发系统及方法。

背景技术

超特高压电器试验中常常应用合成试验的方式完成试验，而触发系统又是合成试验中必不可少的重要触发装置，触发系统是否能够正确及时的触发，触发球球距是否合适，触发后的合成电流是否能够成功贯穿以及贯穿时刻的精度都极大影响到合成试验的成功率。现有技术为使用球距可调的触发球，针对于不同电压等级试验调节合适的球距以确定绝缘与触发距离。但是还不能解决现有的高压电器试验中存在的，触发系统因球隙距离稍小而耐压不够导致在充电过程中提前自击穿，或是在触发过程中由于球隙距离稍大而无法成功贯穿，或者球隙虽贯穿却由于距离偏大导致贯穿时刻的分散性太大的问题。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，本发明提供一种应用脉冲变压器技术的高压电器试验回路触发系统及方法，能够在较大球距情况下耐受较高电压，提高贯穿成功率，并减小触发系统的分散性。

本发明是通过以下技术方案来实现：

一种应用脉冲变压器技术的高压电器试验回路触发系统，包括点火装置本体和两级触发回路；两级触发回路包括一级触发单元和二级触发单元，以及依次连接的调压器、充电电压器和整流与保护回路；一级触发单元包括一级脉冲变压器，以及连接在一级脉冲变压器低压侧的外部触发指令电信号；二级触发单元包括二级脉冲变压器，以及高压电容器和触发间隙；高压电容器一端与整流与保护回路的输出端连接，另一端连接在二级脉冲变压器的低 压侧；触发间隙一端与一级脉冲变压器的高压侧连接，另一端与二级脉冲变压器低压侧的接地端连接；点火装置本体至少包括两对石墨球隙；最后一对石墨球隙经负载接地；相邻两对石墨球隙的连接点连接直流电压隔离保护装置的一端，直流电压隔离保护装置的另一端与二级脉冲变压器的高压侧输出端连接。

优选的，直流电压隔离保护装置包括依次连接的保护电阻和保护电容。

优选的，一级脉冲变压器的高压侧设置有用于保护电路的电容。

优选的，每对石墨球隙并联有一组均压元件。

进一步，均压元件采用均压电阻和/或均压电容。

一种应用脉冲变压器技术的高压电器试验回路触发方法，基于本发明所述的触发系统，包括如下步骤，

步骤1，通过依次连接的调压器、充电电压器和整流与保护回路给高压电容器充电；

步骤2，当高压电容器充电达到预定值时，输入外部触发指令电信号，外部触发指令电信号经过一级脉冲变压器产生一级脉冲信号；

步骤3，触发间隙被一级脉冲信号触发，高压电容器经过触发间隙与二级脉冲变压器低压侧构成回路，二级脉冲变压器的高压侧产生二级脉冲信号，二级脉冲信号作为高压脉冲经直流电压隔离保护装置输入到相邻两对石墨球隙的连接点；

步骤4，相邻两对石墨球隙被高压脉冲触发，完成高压电器试验回路的触发。

与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：

本发明采用以两级脉冲变压器为核心的两级触发回路系统，由于其高压脉冲电压高，贯穿成功率高，触发系统整体分散性小，可在50us以内，触发控制精度较原有技术有大幅提高，石墨球隙的间距可在50mm的范围内 可靠触发，尤其是低充电电压下触发成功率大幅提高，同时球距也灵活可调的优点确保了高压电器试验中触发环节的可靠性，从而极大节省了试验的时间以提升试验效率，同时也减轻了试验人员的劳动强度，石墨球隙本体省去了球芯与球表面的绝缘介质，简化了触发装置结构，免去了运行检修石墨球芯的不便，提高了设备运行可靠性，在节省时间的同时也消除了人员进入回路的安全隐患。综上所述本发明的完成对减少试验准备工作与试验过程中的间隔时间，提升试验效率，提高试验控制精度，降低试验人员劳动强度，保障试验人员的人身安全均有重要意义。同时，两级触发回路大大降低了设备元件的参数要求，使得元件可靠性以及成本大大降低，结构形式及占地面积也大幅集成化，符合试验室的设计要求。

附图说明

图1为本发明实例中所述点火装置本体的结构连接示意图。

图2为本发明实例中所述两级触发回路的结构连接框图。

图3为本发明实例中所述的流程图。

图中，石墨球隙1，均压电阻2，调压器3，充电电压器4，整流与保护回路5，一级脉冲变压器6，二级脉冲变压器7，触发间隙8，高压电容器9。

具体实施方式

下面结合具体的实施例对本发明做进一步的详细说明，所述是对本发明的解释而不是限定。

本发明一种应用脉冲变压器技术的高压电器试验回路触发系统包括点火装置本体和两级触发回路；如图1所示，点火装置本体一端与被充电装置预先充电的主回路充电电容器相连，另一端连接负载。本优选实例中采用两对石墨球隙1；点火装置本体依靠两对石墨球隙1在试验时接通主回路，每对石墨球隙1包括两个石墨半球，两对石墨球隙1间隙距离几乎相同，通过优 选采用均压电阻2的均压元件进行均压。作为触发控制系统的两级触发回路，输出的用于触发的高压脉冲通过相邻两对石墨球隙1的连接点输入，将石墨间隙击穿。点火装置本体对地采用绝缘支撑，耐受试验时的交/直流高压。

如图2所示，两级触发回路包括一级触发单元和二级触发单元，以及依次连接的调压器3、充电电压器4和整流与保护回路5；优选的采用一级20kV触发单元和二级500kV触发单元；其工作流程，即本发明所述触发方法流程如图3所示。

1、一级20kV触发单元。

由外部触发指令电信号输入至一级脉冲变压器6低压侧，并在高压侧击穿第一级触发单元回路的触发间隙8；

接通二级触发单元的二级脉冲变压器7的低压侧回路，产生10kV的电脉冲信号。

一级触发单元回路的触发间隙8串联在二级触发单元的二级脉冲变压器低压侧回路中，当其被一级脉冲信号击穿后，二级触发单元低压侧回路随即接通。

2、二级500kV触发单元。

接通主回路石墨点火球隙；二级脉冲电压器7低压侧回路被接通后，300kV的高压脉冲被加载到主回路石墨球隙中点火的两个中间石墨半球上，中间的两个石墨半球，两对石墨球隙1被高压脉冲击穿。

主回路接通；由两对石墨球隙1及其附件构成的点火装置本体，试验启动后隔离被预先充电的主回路充电电容器，接收到二级触发单元的高压脉冲后，石墨球隙被击穿放电，主回路接通完成试验。