[發(fā)明專利]電源疊加式直流大電流雅各布天梯電弧試驗裝置及方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201910725100.3
• 申請日: 2019-08-07
• 公開（公告）號: CN110335524B
• 公開（公告）日: 2021-01-26
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 范松海;張星海;官瑞楊;鄧元實(shí);王濤;甄威;張仕民;賈志東
• 申請（專利權(quán)）人: 國網(wǎng)四川省電力公司電力科學(xué)研究院;清華大學(xué)深圳研究生院
• 主分類號: G09B23/18
• 分類號: G09B23/18
• 代理公司: 成都路航知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 51256
• 代理人: 徐海林

本發(fā)明公開了電源疊加式直流大電流雅各布天梯電弧試驗裝置，包括直流源、高壓源以及羊角型電極，所述直流源、高壓源以及羊角型電極并聯(lián)，且所述直流源的正極與羊角型電極的一端串聯(lián)有第一高壓硅堆，所述直流源的負(fù)極與羊角型電極的另一端串聯(lián)有第二高壓硅堆。適用于直流電弧試驗，首先通過高壓包產(chǎn)生足以擊穿羊角型間隙的高壓，在間隙之間建立起電弧，再將可控硅三相橋式整流電路輸出的直流加在羊角型電極兩端，使大電流通過弧道，形成直流大電流電弧。大電流電弧在電動力和熱浮力的綜合作用往上爬，形成雅各布天梯。本發(fā)明可實(shí)現(xiàn)高電壓大電流直流電弧試驗，成本低，且適合在實(shí)驗室中使用。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及直流電弧試驗裝置及方法，具體涉及電源疊加式直流大電流雅各布天梯電弧試驗裝置及方法。

背景技術(shù)

在直流輸電工程中，一旦發(fā)生絕緣故障會引導(dǎo)起直流電弧。直流電弧與交流電弧相比，沒有過零點(diǎn)，所以熄弧困難，容易導(dǎo)致故障的放大和惡化。國內(nèi)曾發(fā)生過直流線路絕緣擊穿故障，因直流不能熄弧而導(dǎo)致故障擴(kuò)大，持續(xù)燃燒的直流電弧最終燒損線路。

由于實(shí)際直流線路的運(yùn)行電壓高、輸送容量大，受條件限制進(jìn)行真型試驗存在較大困難，因此有必要在實(shí)驗室條件下搭建小尺度試驗研究平臺，對招弧角間的直流電弧發(fā)展過程及電壓、電流特性進(jìn)行研究。

雅各布天梯可以展示電弧產(chǎn)生和消失全過程，是一種理想的電弧試驗平臺。但國內(nèi)外目前的雅各布天梯輸出電流均比較小，大部分裝置輸出電流在100毫安以下，只能滿足小電流電弧試驗。小電流電弧的起弧、續(xù)弧和熄弧特性與大電流電弧差異很大。所以目前的雅各布天梯不能滿足直流輸電工程的試驗需要。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明為了解決現(xiàn)有技術(shù)直流雅各布天梯電弧試驗裝置輸出電流過小的問題，提供電源疊加式直流大電流雅各布天梯電弧試驗裝置及方法，可以大電流并滿足直流輸電工程的試驗需要。

本發(fā)明通過下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：

電源疊加式直流大電流雅各布天梯電弧試驗裝置，包括直流源、高壓源以及羊角型電極，所述直流源、高壓源以及羊角型電極并聯(lián)，且所述直流源的正極與羊角型電極的一端串聯(lián)有第一高壓硅堆，所述直流源的負(fù)極與羊角型電極的另一端串聯(lián)有第二高壓硅堆。

本發(fā)明適用于直流電弧試驗，首先通過高壓包產(chǎn)生足以擊穿羊角型間隙的高壓，在間隙之間建立起電弧，再將可控硅三相橋式整流電路輸出的直流加在羊角型電極兩端，使大電流通過弧道，形成直流大電流電弧。大電流電弧在電動力和熱浮力的綜合作用往上爬，形成雅各布天梯。本發(fā)明可實(shí)現(xiàn)高電壓大電流直流電弧試驗，成本低，且適合在實(shí)驗室中使用。

進(jìn)一步的，所述直流源還包括可控硅三相橋式整流電路、第一限流電阻、濾波電容、電抗器、第二限流電阻，所述第一限流電阻和濾波電容串聯(lián)在可控硅三相橋式整流電路的正、負(fù)極輸出端之間，所述電抗器、第二限流電阻均串聯(lián)在所述可控硅三相橋式整流電路的正極輸出端；所述第一高壓硅堆的正極連接第二限流電阻，所述第二高壓硅堆的負(fù)極連接可控硅三相橋式整流電路的負(fù)極輸出端。

進(jìn)一步的，所述可控硅三相橋式整流電路的輸入端還連接有三相交流斷路器。

進(jìn)一步的，所述濾波電容為直流薄膜電容。

進(jìn)一步的，所述第二限流電阻為大功率可調(diào)電阻。

進(jìn)一步的，所述高壓源包括并聯(lián)的高壓包、ZVS電路、開關(guān)、直流電源，所述高壓包的正極輸出端連接所述第一高壓硅堆的負(fù)極，且該高壓包的負(fù)極輸出端連接所述第二高壓硅堆的正極。

進(jìn)一步的，所述第一高壓硅堆和第二高壓硅堆均由若干20kV/4A高壓硅堆并聯(lián)而成。

進(jìn)一步的，所述高壓包為行輸出變壓器。