本實用新型涉及直流高壓試驗設(shè)備領(lǐng)域，具體涉及一種單柱式直流電壓發(fā)生器。

背景技術(shù)：

直流電壓發(fā)生器是直流高電壓試驗研究的必要設(shè)備。其功能是開展直流耐壓、間隙放電、直流電暈、直流局放、直流極性轉(zhuǎn)換、沖擊疊加直流等的試驗研究工作。

在我國，發(fā)展特高壓直流輸電正如火似荼的發(fā)展。高壓研究領(lǐng)域和生產(chǎn)企業(yè)已經(jīng)重視直流高壓的試驗研究，國內(nèi)的不少高壓實驗室都配備了直流高壓發(fā)生器，為促進(jìn)特高壓直流輸電技術(shù)起著重要作用。

目前國內(nèi)高壓直流電壓發(fā)生器通常有兩種，一種采用戶內(nèi)直流電壓發(fā)生器，缺點是結(jié)構(gòu)復(fù)雜、體積龐大，由于受到結(jié)構(gòu)影響，只能在室內(nèi)空間有限移動，拆卸安裝極為不便。第二種采用戶外直流電壓發(fā)生器，除了上述第一種缺點，還與地面基礎(chǔ)固定，無法移動。隨著國內(nèi)外直流線路的增多，現(xiàn)場維護(hù)已成為必要環(huán)節(jié)，而兩種直流電壓發(fā)生器均無法滿足現(xiàn)場的特高壓直流相關(guān)科研試驗研究。此外，現(xiàn)有的高壓直流電壓發(fā)生器不管哪種結(jié)構(gòu)其部件數(shù)量至少上百種，總重量至少在15T以上，安裝時間至少需要7天，安裝繁瑣。同時需要大量包裝箱及卡車進(jìn)行運(yùn)輸，當(dāng)然運(yùn)輸費用也較昂貴。

隨著國家電網(wǎng)發(fā)展，有效提高維修效率，減少不必要的浪費，因此，研發(fā)一套同時具有可轉(zhuǎn)換場地的可移式且可快速安裝、拆卸的的單柱式直流電壓發(fā)生器至關(guān)重要。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

[要解決的技術(shù)問題]

本實用新型的目的是解決上述現(xiàn)有技術(shù)問題，提供一種單柱式直流電壓發(fā)生器。

[技術(shù)方案]

為了達(dá)到上述的技術(shù)效果，本實用新型采取以下技術(shù)方案：

一種單柱式直流電壓發(fā)生器，它從上至下依次由均壓罩、發(fā)生器本體和直流底座組成，所述發(fā)生器本體包括絕緣筒體、上固定罩及固定安裝在上固定罩上并豎直設(shè)置于絕緣筒體內(nèi)部的交流柱、直流柱和高壓整流硅堆柱；所述交流柱與直流柱設(shè)置在絕緣筒體內(nèi)部的一側(cè)，高壓整流硅堆柱設(shè)置在另一側(cè)并與交流柱、直流柱的距離一致；高壓整流硅堆柱分別與直流柱、交流柱電氣連接；所述交流柱包括濾波電容器、倍壓電容器、設(shè)置在濾波電容器上的交流上支柱和設(shè)置在倍壓電容器下的交流下支柱，所述濾波電容器設(shè)置在倍壓電容器之上；所述直流柱包括濾波電容器，設(shè)置在濾波電容器上的直流上支柱和設(shè)置在濾波電容器下的直流下支柱；所述交流柱與直流柱之間的距離≥200mm；所述高壓整流硅堆柱的極性轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)件與極性轉(zhuǎn)換裝置相連，所述極性轉(zhuǎn)換裝置設(shè)置在所述直流底座內(nèi)，采用快速插拔結(jié)構(gòu)；所述發(fā)生器本體密封設(shè)置，所述發(fā)生器本體內(nèi)充滿絕緣氣體。

本實用新型更進(jìn)一步的技術(shù)方案，所述均壓罩為雙環(huán)罩，所述雙環(huán)罩的規(guī)格均為環(huán)罩直徑為2800mm、環(huán)曲率半徑R為300mm。

實用新型更進(jìn)一步的技術(shù)方案，所述絕緣筒體內(nèi)還設(shè)有測量電阻柱和耦合電容器；所述測量電阻柱和耦合電容器設(shè)置在直流柱附近。

實用新型更進(jìn)一步的技術(shù)方案，所述絕緣筒體內(nèi)徑≥Φ800mm。

實用新型更進(jìn)一步的技術(shù)方案，所述直流柱下支柱抽頭與高壓整流硅堆柱連接；所述高壓整流硅堆柱的硅堆端通過變壓器連接毫安表。

實用新型更進(jìn)一步的技術(shù)方案，所述絕緣筒體頂部和底部分別設(shè)置蓋板和底板。

實用新型更進(jìn)一步的技術(shù)方案，所述絕緣氣體為六氟化硫或氮氣。

實用新型更進(jìn)一步的技術(shù)方案，所述直流底座下面均勻安裝有4只可移式車輪和4只固定式支撐腳。

實用新型更進(jìn)一步的技術(shù)方案，所述極性轉(zhuǎn)換裝置為氣動、液壓或電動裝置。

下面將詳細(xì)地解釋本實用新型。

本實用新型的的直流電壓發(fā)生器整體為一體化結(jié)構(gòu)，其直流底座下面均勻安裝有4只可移式車輪，可根據(jù)用戶需要進(jìn)行推移；同時直流底座下還設(shè)有4只固定式支撐腳，當(dāng)用戶推移到位后可以起到支撐作用，使車輪不會因長期受力而減少壽命。此結(jié)構(gòu)底座戶內(nèi)戶外均可使用。

本實用新型使用的高壓整流硅堆柱是可快速極性轉(zhuǎn)換的硅堆柱，硅堆柱的轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)件與極性轉(zhuǎn)換裝置相連，由極性轉(zhuǎn)換裝置作為動力源驅(qū)動高壓硅堆進(jìn)行極性轉(zhuǎn)換。硅堆極性轉(zhuǎn)換時間小于3秒。極性轉(zhuǎn)換裝置設(shè)計在直流電壓發(fā)生器底部采用快速插拔結(jié)構(gòu)設(shè)計，在運(yùn)輸?shù)浆F(xiàn)場時可快速連接使用。

由于此單柱式直流高電壓發(fā)生器為一種可在多個地方轉(zhuǎn)場使用的設(shè)備，必須考慮到運(yùn)輸及安裝的適用性，同時還得滿足低局放性能，所以在均壓罩的設(shè)計上要求重量輕，且滿足電場的情況下尺寸盡可能的小。本實用新型利用先進(jìn)的Ansoft軟件，以有限元法計算三維空間電場分布。經(jīng)多次優(yōu)化后，確定本體均壓罩采用環(huán)罩直徑為2800mm、環(huán)曲率半徑R為300mm的雙環(huán)罩進(jìn)行屏蔽均壓。該低局放單柱式直流電壓發(fā)生器在1200kV電壓下均壓罩表面的表面起始場強(qiáng)為24.7kV/cm；最大場強(qiáng)為15.4kV/cm。由此可見，本實用新型的雙環(huán)均壓罩表面的最大場強(qiáng)遠(yuǎn)低于起始場強(qiáng)，將保證設(shè)備在最高運(yùn)行電壓下不會起暈。

本實用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下的有益效果：

發(fā)生器本體是本實用新型結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵。本實用新型的發(fā)生器本體結(jié)構(gòu)可利用先進(jìn)的Ansoft軟件，多次分析，最終確定最優(yōu)的結(jié)構(gòu)方案。在絕緣筒體內(nèi)充入絕緣氣體，本實用新型采用絕緣氣體不會因為將部件融合在一起而發(fā)生部件之間閃絡(luò)放電。絕緣氣體優(yōu)選六氟化硫氣體和氮氣，更優(yōu)選使用六氟化硫氣體，因為六氟化硫氣體絕緣水平高出空氣數(shù)倍，絕緣效果較好。使用絕緣氣體填充并配合各結(jié)構(gòu)之間的位置，當(dāng)直流發(fā)生器在升壓至1200kV時所有結(jié)構(gòu)間電場不超過12kV/cm，從而有效控制了直流電壓發(fā)生器內(nèi)部局放，保證直流電壓發(fā)生器的低局放水平。

現(xiàn)有1200KV直流電壓發(fā)生器多為分體式或者一體式，分體式直流電壓發(fā)生器體積長一般在15米以上，寬一般在4米以上，高一般在9米以上；一體式直流電壓發(fā)生器體積長一般在9米以上，寬一般在4米以上，高一般在10米以上。由此可見現(xiàn)有的直流電壓發(fā)生器一般體積較大。由于本實用新型的結(jié)構(gòu)設(shè)置，可以使本實用新型的直流電壓發(fā)生器的長度最短為3米，寬度最短為3米，高度最短為9米。并且由于本實用新型并沒有使用現(xiàn)有技術(shù)中的絕緣油及部件絕緣筒體，簡化了直流電壓發(fā)生器結(jié)構(gòu)的同時，還大幅度降低了該設(shè)備的重量，可以使得本實用新型的直流電壓發(fā)生器輕至5.5T左右。并且重量減輕后還有利于現(xiàn)場安裝時使用常規(guī)吊車。此外，雖然本實用新型的直流電壓發(fā)生器結(jié)構(gòu)發(fā)生了巨大的變化，但是該直流電壓發(fā)生器電壓仍可高達(dá)1200kV、電流為12mA。

本實用新型的單柱式直流電壓發(fā)生器同時具有可移動性、可快速極性轉(zhuǎn)換、低局放性、整體型、高電壓等特點，可實現(xiàn)電網(wǎng)線路現(xiàn)場維護(hù)及檢修，有效避免各種線路上的大型試品設(shè)備來回運(yùn)輸?shù)葞淼母哳~運(yùn)輸費用及運(yùn)輸難題，同時有效縮短了設(shè)備檢修周期，為線路可靠運(yùn)行提供了有力保障。

綜上所述，本實用新型的單柱式直流電壓發(fā)生器結(jié)構(gòu)緊湊，體積小，部件少、重量輕、運(yùn)輸方便，安裝方便。

附圖說明

圖1為本實用新型單柱式直流電壓發(fā)生器的剖視圖結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本實用新型單柱式直流電壓發(fā)生器的仰視圖結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為本實用新型單柱式直流電壓發(fā)生器的原理圖；

附圖標(biāo)記說明如下：

1為均壓罩，2為發(fā)生器本體，21為上固定罩，22為高壓整流硅堆柱，23為交流柱，24為直流柱，25為絕緣筒體，3為直流底座，4為可移式車輪，5為固定式支撐腳。

具體實施方式

下面結(jié)合本實用新型的實施例對本實用新型作進(jìn)一步的闡述和說明。

實施例：

一種如圖1～2所述的單柱式直流電壓發(fā)生器，它從上至下依次由均壓罩1、發(fā)生器本體2和直流底座3組成，所述發(fā)生器本體包括絕緣筒體25、上固定罩21及固定安裝在上固定罩上并豎直設(shè)置于絕緣筒體內(nèi)部的交流柱23、直流柱24和高壓整流硅堆柱22；所述交流柱與直流柱設(shè)置在絕緣筒體內(nèi)部的一側(cè)，高壓整流硅堆柱設(shè)置在另一側(cè)并與交流柱、直流柱的距離一致；高壓整流硅堆柱分別與直流柱、交流柱電氣連接；所述交流柱包括濾波電容器、倍壓電容器、設(shè)置在濾波電容器上的交流上支柱和設(shè)置在倍壓電容器下的交流下支柱，所述濾波電容器設(shè)置在倍壓電容器之上；所述直流柱包括濾波電容器，設(shè)置在濾波電容器上的直流上支柱和設(shè)置在濾波電容器下的直流下支柱；所述交流柱與直流柱之間的距離≥200mm；所述高壓整流硅堆柱的轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)件與極性轉(zhuǎn)換裝置相連，所述極性轉(zhuǎn)換裝置設(shè)置在所述直流底座內(nèi)，采用快速插拔結(jié)構(gòu)；所述發(fā)生器本體密封設(shè)置，所述發(fā)生器本體內(nèi)充滿絕緣氣體；本實用新型的另一個優(yōu)選實施方案，所述均壓罩為雙環(huán)罩，所述雙環(huán)罩的規(guī)格均為環(huán)罩直徑為2800mm、環(huán)曲率半徑R為300mm。使用本實施例規(guī)格雙環(huán)均壓罩，其表面的最大場強(qiáng)遠(yuǎn)低于起始場強(qiáng)，將保證設(shè)備在最高運(yùn)行電壓下不會起暈。

本實用新型的另一個優(yōu)選實施方案，所述絕緣筒體內(nèi)還設(shè)有測量電阻柱和耦合電容器；所述測量電阻柱和耦合電容器設(shè)置在直流柱附近。使用該測量電阻柱耦合電容器可使本實用新型設(shè)備具有可測量的優(yōu)勢。有利于為用戶提供實時數(shù)據(jù)，便于監(jiān)測。

本實用新型的另一個優(yōu)選實施方案，所述絕緣筒體內(nèi)徑≥Φ800mm。

本實用新型的另一個優(yōu)選實施方案，所述直流柱下支柱抽頭與高壓整流硅堆柱連接；所述高壓整流硅堆柱的硅堆端通過變壓器連接毫安表。

本實用新型的另一個優(yōu)選實施方案，所述絕緣筒體頂部和底部分別設(shè)置蓋板和底板。

本實用新型的另一個優(yōu)選實施方案，所述絕緣氣體為六氟化硫或氮氣。

本實用新型的另一個優(yōu)選實施方案，所述直流底座下面均勻安裝有4只可移式車輪4和4只固定式支撐腳5。

實用新型更進(jìn)一步的技術(shù)方案，所述極性轉(zhuǎn)換裝置為氣動、液壓或電動裝置。本實用新型的單柱式直流電壓發(fā)生器采用如圖3所示的三級單邊倍壓回路，可保證該單柱式直流電壓發(fā)生器具有較高的高壓。圖中，A為直流電流測量端，B為直流電壓測量端，D為局部放電測量端，G為硅堆，Zm為阻抗匹配器，r₁為低壓臂電阻，r₂為直流取樣電阻，K為快速接地開關(guān)，C₃為耦合電容器，C₂為濾波電容器，C₁為充電電容器即倍壓電容器，R₆為測量電阻，R₅為屏蔽電阻，R₄為開關(guān)內(nèi)部放電電阻，R₃為保護(hù)電阻2，R₂為保護(hù)電阻1，R₁為變壓器保護(hù)電阻，T₂為變壓器，KM₂為接觸器2，T₁為調(diào)壓器，KM₂為接觸器1。本實用新型的發(fā)生器本體側(cè)面還分別設(shè)有變壓器接口和接地接口。

該單柱式直流電壓發(fā)生器可使用長×寬×高為3m×3m×9m的結(jié)構(gòu)；直流底座長×寬為4000mm×4000mm；絕緣筒體采用內(nèi)徑為Φ800絕緣套管制作；本體均壓罩采用φ2800mm/R300mm的雙環(huán)罩進(jìn)行屏蔽均壓。優(yōu)選使用絕緣氣體為六氟化硫。采用上述結(jié)構(gòu)的單柱式直流電壓發(fā)生器結(jié)構(gòu)緊湊，體積小，部件少、重量輕、運(yùn)輸方便，安裝方便。

盡管這里參照本實用新型的解釋性實施例對本實用新型進(jìn)行了描述，上述實施例僅為本實用新型較佳的實施方式，本實用新型的實施方式并不受上述實施例的限制，應(yīng)該理解，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以設(shè)計出很多其他的修改和實施方式，這些修改和實施方式將落在本申請公開的原則范圍和精神之內(nèi)。