一种特高压直流局部放电抑制系统和方法

摘要

本发明为一种特高压直流局部放电抑制系统和方法，属于电气测量领域，采用技术方案如下：一种特高压直流局部放电抑制系统，包括变频电源，连接变频电源的三相变压器，连接三相变压器的全波倍压整流系统，连接被试品和全波倍压整流系统的阻波器，以及测试系统，全波倍压整流电路的高压输出侧并联在一起，提高高压侧的纹波频率；测试系统的一端连接在被试品与阻波器之间，另一端连接变频电源，获得高压电压和高压电流信号。特高压直流局部放电抑制系统能够提高高压输出侧纹波的频率，达到降低电容容量、减小电容体积的目的，进而实现便于携带和测试；局部放电抑制的方法有利于特高压直流局部放电抑制系统缩小体积，以便模块化。

权利要求

1.一种特高压直流局部放电抑制系统的局部放电抑制的方法，其特征在于，所述特高压直流局部放电抑制系统包括：变频电源(1)，通过三相AC380V供电，用于提高纹波的频率；

三相变压器(2)，连接所述变频电源(1)，用于分隔出多个具有不同相位角的正弦波电压；

全波倍压整流系统(3)，连接所述三相变压器(2)，所述全波倍压整流系统(3)具有三个全波倍压整流电路，用于分别倍压整流不同相位角的正弦波电压，所述全波倍压整流电路的高压输出侧并联在一起，从而提高高压侧的纹波频率；

阻波器(4)，连接被试品(5)和所述全波倍压整流系统(3)，用于滤除变频电源(1)及三相AC380V中耦合过来的高频干扰信号；

测试系统，一端连接在被试品(5)与所述阻波器(4)之间，另一端连接所述变频电源(1)，用于测量被试品(5)的高压电压，所述测试系统通过串联在所述三相变压器(2)的尾端的电流互感器获得高压电流信号；

所述特高压直流局部放电抑制系统进行局部放电抑制的方法包括：步骤1，将变频电源(1)接入频率为50Hz的三相AC380V，通过所述变频电源(1)提高输出交流电的频率，获得频率为200Hz，电压为三相，每相相位角度为120度，因此频率增长；

步骤2，将三相变压器(2)接入所述变频电源(1)，将电压升到至多20kV，隔离后，三相变压器(2)次级侧的尾端可以直接接地；

步骤3，将全波倍压整流系统(3)接入所述三相变压器(2)，采用的全波倍压整流系统(3)高压输出侧短接，在直流高压侧获得频率为1200Hz的纹波；所述全波倍压整流系统(3)包括3个全波倍压整流电路，用于倍压整流不同相位角的正弦波电压，所述全波倍压整流电路的高压输出侧并联在一起；

步骤4，将阻波器(4)连接至所述全波倍压整流系统(3)滤出高频脉冲，以抑制局部放电信号；

步骤5，将阻波器(4)连接被试品(5)，根据被试品(5)的试验要求，需要将直流电压升到要求的试验电压，通过被试品(5)内的电容耦合套管或者外配电容耦合器(51)和局部放电仪(6)进行局部放电测量。

2.根据权利要求1所述的特高压直流局部放电抑制系统的局部放电抑制的方法，其特征在于，所述测试系统包括依次相连的分压器(7)、电压电流测量模块、A/D转换模块(8)和控制器(9)，所述分压器(7)连接在阻波器(4)和被试品(5)之间，所述控制器(9)连接所述变频电源(1)，所述控制器(9)还连接一显示器(10)，以便使用者观察测量结果。

3.根据权利要求1所述的特高压直流局部放电抑制系统的局部放电抑制的方法，其特征在于，步骤6，将测试系统连接在所述阻波器(4)和变频电源(1)之间，用于测量被试品(5)上所加电压大小。

说明书

一种特高压直流局部放电抑制系统和方法

技术领域

[0001] 本发明属于电气测量领域，特别涉及一种特高压直流局部放电抑制系统和方法。

背景技术

[0002] 特高压直流局部放电试验中采用直流高压发生器，输入三相AC380V，先经过调压器控制电压，经过三相变压器升压，再经过高压硅堆和高压电容进行倍压整流，此种处理方
式的缺点高压直流里的交流成分纹波高，纹波频率是正常供电频率的两倍，即供电为50Hz，
超高压侧的纹波是100Hz，为减小纹波而需要支撑的电容量大，由于电容量与频率为反比，
因此电容的体积也会相应的变大，这就造成不易携带、不便于现场操作的问题。

发明内容

[0003] 针对现有特高压直流局部放电试验不便操作的问题，本发明提供一种特高压直流局部放电抑制系统和方法，通过提高纹波频率减小电容容量，进而减小电容体积，方便现场
操作。

[0004] 本发明采用技术方案如下：一种特高压直流局部放电抑制系统，包括：

[0005] 变频电源，通过三相AC380V供电，用于提高纹波的频率；

[0006] 三相变压器，连接所述变频电源，用于分隔出多个具有不同相位角的正弦波电压；

[0007] 全波倍压整流系统，连接所述三相变压器，所述全波倍压整流系统具有全波倍压整流电路，用于倍压整流不同相位角的正弦波电压，所述全波倍压整流电路的高压输出侧
并联在一起，从而提高高压侧的纹波频率；

[0008] 阻波器，连接被试品和所述全波倍压整流系统，用于滤除变频电源及三相AC380V中耦合过来的高频干扰信号；

[0009] 测试系统，一端连接在被试品与所述阻波器之间，另一端连接所述变频电源，用于测量被试品的高压电压，所述测试系统通过串联在所述三相变压器的尾端的电流互感器获
得高压电流信号。

[0010] 变频电源将三相AC380V频率调大，通过三相变压器输出不同相位角的交流电压，经过全波倍压整流系统后并在一起，全波倍压整流系统具有单向导电性，高压侧并联在一
起，从而波纹叠加，提高高压输出侧纹波的频率，达到降低电容容量、减小电容体积的目的，
方便特高压直流局部放电抑制系统模块化以及现场搭建，进而实现便于携带和测试的目
的。

[0011] 进一步地，所述测试系统包括依次相连的分压器、电压电流测量模块、A/D转换模块和控制器，所述分压器连接在阻波器和被试品之间，所述控制器连接所述变频电源，所述
控制器还连接一显示器，以便使用者观察测量结果。分压器有很高的分压比，低压臂为小信
号；电压电流测量模块用于把分压器低压臂的直流电压信号再次转换为弱直流信号，把电
流信号进行处理转换为弱直流信号；A/D转换模块把模拟信号(电压电流测量模块)转换为
数字信号；控制器只能识别数字信号类型，从A/D转换模块得到的数字信号在控制器处经过
处理后通过显示器显示出来。

[0012] 采用上述特高压直流局部放电抑制系统进行局部放电抑制的方法，包括：

[0013] 步骤1，将变频电源接入频率为50Hz的三相AC380V，通过所述变频电源提高输出交流电的频率，获得频率为200Hz，电压为三相，每相相位角度为120度，因此频率增长；

[0014] 步骤2，将三相变压器接入所述变频电源，将电压升到至多20kV，隔离后，三相变压器次级侧的尾端可以直接接地；

[0015] 步骤3，将全波倍压整流系统接入所述三相变压器，采用的全波倍压整流系统高压输出侧短接，在直流高压侧获得频率为1200Hz的纹波；

[0016] 步骤4，将阻波器连接至所述全波倍压整流系统滤出高频脉，以抑制局部放电信号；

[0017] 步骤5，将阻波器连接被试品，根据被试品的试验要求，需要将直流电压升到要求的试验电压，通过被试品内的电容耦合套管或者外配电容耦合器和局部放电仪进行局部放
电测量。

[0018] 本方法能够获得较高频率的交流电，有利于特高压直流局部放电抑制系统缩小体积，以便特高压直流局部放电抑制系统模块化，且本方法操作便捷、效率高。

[0019] 进一步地，步骤3中，所述全波倍压整流系统包括3个全波倍压整流电路，以便交流电的频率提高3倍。

[0020] 进一步地，步骤6，将测试系统连接在所述阻波器和变频电源之间，用于测量被试品上所加电压大小。

[0021] 测量局部放电试验的频率区间是：40kHz‑300kHz，而变频器内部IGBT的工作频率是在10kHz以上，内部三组输出，频率叠加，而产生的开关频率会到达40kHz以上，现场试验
会测量到变频电源的开关信号，会对被试品的试验造成影响，因此有必要采用本申请的方
法将变频器的开关信号滤除。

[0022] 本发明具有的有益效果：

[0023] 1.特高压直流局部放电抑制系统能够提高高压输出侧纹波的频率，达到降低电容容量、减小电容体积的目的，方便特高压直流局部放电抑制系统模块化以及现场搭建，进而
实现便于携带和测试的目的；

[0024] 2.采用极低局部放电三相正弦波电源，通过其隔离作用激励无局部放电的三相变压器；

[0025] 3.使用的阻波滤波器能够滤出高频脉冲，有效减少对试验结果的影响；

[0026] 4.特高压直流局部放电抑制系统使用频率连续可调的变频电源，调整输出频率，使整套系统的阻容性能及其稳定性和可靠性达到最佳状态；

[0027] 5.采用特高压直流局部放电抑制系统进行局部放电抑制的方法能够获得较高频率的交流电，有利于特高压直流局部放电抑制系统缩小体积，以便特高压直流局部放电抑
制系统模块化，且操作便捷、效率高。

附图说明

[0028] 图1为特高压直流局部放电抑制系统原理图；

[0029] 图2为特高压直流局部放电抑制系统的结构示意图；

[0030] 图中：1‑变频电源；2‑三相变压器；3‑全波倍压整流系统；4‑阻波器；5‑被试品；51‑电容耦合器；52‑局部放电仪；6‑分压器；7‑电压电流测量模块；8‑A/D转换模块；9‑控制器；
10‑显示器。

具体实施方式

[0031] 下面结合本发明的附图，对本发明实施例的技术方案进行解释和说明，但下述实施例仅为本发明的优选实施例，并非全部。基于实施方式中的实施例，本领域技术人员在没
有做出创造性劳动的前提下所获得其他实施例，都属于本发明的保护范围。

[0032] 实施例1

[0033] 本实施例的特高压直流局部放电抑制系统，如图1和图2所示，包括：

[0034] 变频电源1，通过三相AC380V供电，用于提高纹波的频率；

[0035] 三相变压器2，连接所述变频电源，用于分隔出多个具有不同相位角的正弦波电压；

[0036] 全波倍压整流系统3，连接所述三相变压器2，所述全波倍压整流系统3具有全波倍压整流电路，用于分别倍压整流不同相位角的正弦波电压，所述全波倍压整流电路的高压
输出侧并联在一起，从而提高高压侧的纹波频率；

[0037] 阻波器4，连接被试品5和所述全波倍压整流系统3，用于滤除变频电源及三相AC380V中耦合过来的高频干扰信号；

[0038] 测试系统，一端连接在被试品5与所述阻波器4之间，另一端连接所述变频电源，测量被试品5的高压电压以及三相变压器2的尾端电流，以获得高压电压和高压电流信号。

[0039] 本实施例中，通过电容耦合器51和局部放电仪52进行局部放电测量。

[0040] 变频电源将三相AC380V频率调大，通过三相变压器2输出不同相位角的交流电压，经过全波倍压整流系统3后并在一起，全波倍压整流系统3具有单向导电性，高压侧并联在
一起，从而波纹叠加，提高高压输出侧纹波的频率，达到降低电容容量、减小电容体积的目
的，方便特高压直流局部放电抑制系统模块化以及现场搭建，进而实现便于携带和测试的
目的。

[0041] 所述测试系统包括依次相连的分压器6、电压电流测量模块7、A/D转换模块8和控制器9，所述分压器6连接在阻波器4和被试品5之间，所述控制器9连接所述变频电源，所述
控制器9还连接显示器10，以便使用者观察测量结果。分压器6有很高的分压比，低压臂为小
信号；电压电流测量模块7用于把分压器6低压臂的直流电压信号再次转换为弱直流信号，
把电流信号进行处理转换为弱直流信号；A/D转换模块8把模拟信号(电压电流测量模块7)
转换为数字信号；控制器9只能识别数字信号类型，从A/D转换模块8得到的数字信号在控制
器9处经过处理后通过显示器10显示出来。

[0042] 实施例2

[0043] 采用上述特高压直流局部放电抑制系统进行局部放电抑制的方法，包括：

[0044] 步骤1，将变频电源接入频率为50Hz的三相AC380V，通过所述变频电源提高输出交流电的频率，获得频率为200Hz，电压为三相，每相相位角度为120度，因此频率增长；

[0045] 步骤2，将三相变压器2接入所述变频电源，将电压升到至多20kV，隔离后，三相变压器次级侧的尾端可以直接接地；

[0046] 步骤3，将全波倍压整流系统3接入所述三相变压器2，采用的全波倍压整流系统3高压输出侧短接，在直流高压侧获得频率为200*2*3＝1200Hz的纹波；所述全波倍压整流系
统3包括3个全波倍压整流电路，将交流电的频率提高3倍；

[0047] 步骤4，将阻波器4连接至所述全波倍压整流系统3滤出高频脉，以抑制局部放电信号；

[0048] 步骤5，将阻波器4连接被试品5，根据被试品5的试验要求，需要将直流电压升到要求的试验电压，通过外配电容耦合器51和局部放电仪52进行局部放电测量；

[0049] 步骤6，将测试系统连接在所述阻波器4和变频电源之间，用于测量被试品5上所加电压大小。

[0050] 全波倍压整流的高压输出纹波公式： 由此公式可知波纹ΔU和频率f成反比；一般测量局部放电在40kHz‑300kHz，所做的阻波器4是低通滤波器，由公式可
知： ω＝2πf，可转换为： 低通滤波器的截止频率一般取值在10kHz
左右，其中的分压器6作为此公式中的电容起到滤波作用，分压器6整体内部设计为RC并联
设计，此分压器6可以作为交直流双重功能使用。阻波器4内部主要是电感，通过LC做低通滤
波器设计使用，用于滤除变频电源及空间中耦合过来的高频干扰信号，防止其对被试品5的
局部放电测量造成干扰；

[0051] 本方法能够获得较高频率的交流电，有利于特高压直流局部放电抑制系统缩小体积，以便特高压直流局部放电抑制系统模块化，且本方法操作便捷、效率高。

[0052] 以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，熟悉该领域的技术人员应该明白本发明包括但不限于附图和上面具体实施方式中描述的内容。
任何不偏离本发明的功能和结构原理的修改都将包括在权利要求的范围中。