10kV方波发生器的研究

论文摘要

在气体绝缘变电站(GIS)中,接地故障尤其是隔离开关切合小电容电流时的重击穿造成电压急速变化,在GIS同轴母线中产生上升时间很短(可达数ns)、幅值较高的快速暂态过电压(VFTO),对GIS内部绝缘造成威胁。随着我国特高压电网建设的展开,由于绝缘裕度较小,这种过电压对系统绝缘的危害更大。另外,在电力系统中有时会出现波前时间比标准雷电波(1.2μs)还要短的冲击过电压。为准确测量电网中这类电压,需要快速响应的冲击分压器。为了保证实验标定时分压器输出信号有较高的信噪比,最理想的是利用高压方波发生器作为方波源。因此,研制出上升时间为ns级的高压方波发生器具有重要的意义。本文对此进行了研究。论文首先分析了单传输线型和双传输线型(Blumlein型)方波发生器工作原理,推导了负载主脉冲波形与充电电压和传输线长度的关系。然后对电容放电型方波发生器的特点和陡化器的原理进行了研究,在总结了传输线法的优缺点的基础上,提出了包含陡化回路的电容放电型方波发生器的原理电路。通过对电路的主电容和电阻参数的分析,设计了一个能够产生<5ns的上升沿的陡化开关。为了考察陡化开关的性能,进行了单级回路的放电试验,使用油间隙和气体间隙作为陡化开关,通过试验结果的比较,气体间隙的上升时间更快(约5ns),性能更加稳定。通过ATP仿真分析了放电回路中各个参数对输出波形的影响。仿真结果说明了杂散参数对输出波形的影响机理。通过对试验回路进行改进,最终得到了上升时间<5ns,脉宽>1μs,幅值约10kV的方波。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 方波发生器的概述
• 1.2 研究现状
• 1.3 本论文的主要工作
• 2 方波产生原理的研究
• 2.1 产生方波的方法
• 2.2 传输线型方波发生器
• 2.3 电容放电型方波发生器
• 2.4 小结
• 3 10kV 方波发生器的设计
• 3.1 10KV 方波发生器的设计要求
• 3.2 方波发生器的电路设计
• 3.3 方波发生器参数计算与仿真
• 3.4 测量系统设计
• 3.5 小结
• 4 10kV 方波发生器的初步试验研究
• 4.1 试验回路介绍
• 4.2 试验内容及分析
• 4.3 小结
• 5 含杂散参数的仿真分析与试验的改进
• 5.1 含杂散参数的回路仿真研究
• 5.2 改进的回路及测试
• 5.3 小结
• 6 全文总结
• 6.1 结论
• 6.2 尚需开展的工作
• 致谢
• 参考文献