一种用于250KV电缆振荡波局放检测系统的高压开关[实用新型专利]

(12)实用新型专利

(10)授权公告号 CN 206023730 U(45)授权公告日 2017.03.15

(21)申请号 201621077462.4(22)申请日 2016.09.23

(73)专利权人 华北电力大学

地址 102206 北京市昌平区回龙观镇朱辛

庄华北电力大学专利权人 李鸿剑(72)发明人 王伟　李鸿剑　严晓宇　

(74)专利代理机构 北京纽乐康知识产权代理事

务所(普通合伙) 11210

代理人 罗莎(51)Int.Cl.

H03K 17/60(2006.01)G01R 31/12(2006.01)

权利要求书1页 说明书4页 附图3页

(54)实用新型名称

一种用于250KV电缆振荡波局放检测系统的高压开关(57)摘要

本实用新型涉及一种用于250KV电缆振荡波局放检测系统的高压开关，包括依次串联的若干开关单元，开关单元具有输入端、输出端和光纤触发端，开关单元设置在与其对应的绝缘壳体内，上下相邻的两绝缘壳体固定连接，绝缘壳体的上部设置有锁头，且绝缘壳体的下部设置有与该锁头对应的锁扣，左右相邻的两绝缘壳体通过连接杆活动连接，绝缘壳体的左右两侧面上均设置有连接头，连接杆的两端均设置有球座。降低的高度可使普通人轻松实现接线与移动的工作；增强了结构的稳定性，大大降低了在运输或现场搬运的过程中可能出现的结构损坏的风险；开关单元模块化，可以在出现故障需要维护时方便地拆卸检查并且更换损坏的开关单元，节省了大量时间和精力。

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权　利　要　求　书

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1.一种用于250KV电缆振荡波局放检测系统的高压开关，包括依次串联的若干开关单元，其特征在于，所述开关单元具有输入端（8）、输出端（9）和光纤触发端（11），所述开关单元设置在与其对应的绝缘壳体（1）内且上下相邻的两个绝缘壳体（1）固定连接，所述绝缘壳体（1）的上部设置有锁头，且所述绝缘壳体（1）的下部设置有与该锁头对应的锁扣，左右相邻的两个绝缘壳体（1）通过连接杆（2）活动连接，所述绝缘壳体（1）的左右两侧面上均设置有连接头，所述连接头远离该绝缘壳体（1）的一端设置有球体，所述连接杆（2）的两端均设置有与该球体对应的球座（3）。

2.根据权利要求1所述的一种用于250KV电缆振荡波局放检测系统的高压开关，其特征在于，所述开关单元包括上下平行设置的两个电极极板（4），所述两个电极极板（4）之间设置有高压晶闸管（5）、高压高频二极管（6）、吸收电容（7）和两个均压电阻，所述高压晶闸管（5）上设置有光纤触发端（11）。

3.根据权利要求2所述的一种用于250KV电缆振荡波局放检测系统的高压开关，其特征在于，所述两个电极极板（4）上分别设置有一个凸起，所述凸起与电极极板（4）一体成型，位于上部电极极板（4）上的凸起为输入端（8），位于下部电极极板（4）上的凸起为输出端（9），所述凸起均电连接有电极插孔。

4.根据权利要求3所述的一种用于250KV电缆振荡波局放检测系统的高压开关，其特征在于，所述两个电极极板（4）通过螺柱（10）固定连接。

5.根据权利要求1所述的一种用于250KV电缆振荡波局放检测系统的高压开关，其特征在于，上下连接的绝缘壳体（1）的数量为3层。

6.根据权利要求1所述的一种用于250KV电缆振荡波局放检测系统的高压开关，其特征在于，该高压开关的输入端电连接有环状均压电极。

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一种用于250KV电缆振荡波局放检测系统的高压开关

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技术领域[0001]本实用新型涉及电缆振荡波局部放电检测技术领域，具体来说，涉及一种用于250KV电缆振荡波局放检测系统的高压开关。

背景技术[0002]直流激励振荡波法(OWTS)是近十几年电缆绝缘状态检测领域中，一种受到较多关注的新方法。目前国内的振荡波检测设备的研发工作尚处于起步阶段，主要研制的成果均为低中压检测设备，对于35KV以上电压等级的相关设备仍然几乎全部依靠购买进口设备，而进口设备价格高昂，不可能永久性解决问题，研发自主的高压、超高压振荡波检测系统势在必行。[0003]振荡波检测系统主要由高压直流电源、高压电子开关、无局放空心电抗器、高压无局放分压器以及其他控制和采集系统构成。其中高压电子开关的设计是最大的技术难点之一。根据国际标准，要求开关开通的延时为微秒级，因此必须使用高压且通流容量大的大功率电子器件。对于250KV的电压等级，现有的各类电子器件中只有晶闸管最能满足各方面的要求，因此国外的振荡波系统中，高压开关也都使用晶闸管串联组成。[0004]由于国外的晶闸管同样价格昂贵，与直接购买进口整机也相差不多，因此使用国内自主生产的晶闸管器件是一个更好的选择。根据现有资料，进口250KV设备的开关由两组各25只的串联晶闸管单元并立组成，整体尺寸约为：高900mm、直径300mm。但对于国内的晶闸管而言，直接照搬国外的结构设计从各方面均有不足：国内晶闸管的高度为35mm，而德国英飞凌生产的仅有26mm，如直接采用相同的结构设计，则将过于庞大，特别是高度显著增加，不利于运输、组装和操作。[0005]因此，研制出一种利于运输、组装和操作的高压开关，便成为业内人士亟需解决的问题。

实用新型内容[0006]本实用新型提出了一种用于250KV电缆振荡波局放检测系统的高压开关，克服了现有产品中上述方面的不足。[0007]本实用新型的目的是通过以下技术方案来实现的：[0008]一种用于250KV电缆振荡波局放检测系统的高压开关，包括依次串联的若干开关单元，所述开关单元具有输入端、输出端和光纤触发端，所述开关单元设置在与其对应的绝缘壳体内，上下相邻的两绝缘壳体固定连接，所述绝缘壳体的上部设置有锁头，且所述绝缘壳体的下部设置有与该锁头对应的锁扣，左右相邻的两绝缘壳体通过连接杆活动连接，所述绝缘壳体的左右两侧面上均设置有连接头，所述连接头远离该绝缘壳体的一端设置有球体，所述连接杆的两端均设置有与该球体对应的球座。[0009]进一步地，所述开关单元包括上下平行设置的两电极极板，所述两电极极板之间设置有一高压晶闸管、一高压高频二极管、一吸收电容和两均压电阻，所述高压晶闸管上设

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置有光纤触发端。[0010]进一步地，所述两电极极板上分别设置有一个凸起，所述凸起与电极极板一体成型，位于上部电极极板上的凸起为输入端，位于下部电极极板上的凸起为输出端，所述凸起均电连接有电极插孔。[0011]进一步地，所述两电极极板通过螺柱固定连接。[0012]进一步地，上下连接的绝缘壳体的数量为3层。[0013]进一步地，该高压开关的输入端电连接有环状均压电极。[0014]本实用新型的有益效果为：采用3层开关单元串联的形式，高压开关的高度从原来的1300mm下降到1000mm，高度的下降可使普通人轻松实现接线与移动的工作；开关单元的串联连接使用硬性连接以及开关单元本身的位置固定，加上结构重心的降低，极大地增强了结构的稳定性，大大降低了在运输或现场搬运的过程中可能出现的结构损坏的风险；开关单元模块化，可以在出现故障需要维护时方便地拆卸检查并且更换损坏的开关单元，节省了大量时间和精力。

附图说明[0015]为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。[0016]图1是本实用新型实施例所述的用于250KV电缆振荡波局放检测系统的高压开关的整体结构示意图；[0017]图2是根据图1所述的用于250KV电缆振荡波局放检测系统的高压开关的开关单元的正视图；[0018]图3是根据图1所述的用于250KV电缆振荡波局放检测系统的高压开关的开关单元的仰视图；[0019]图4是根据图1所述的用于250KV电缆振荡波局放检测系统的高压开关的开关单元的侧视图；[0020]图5是根据图1所述的用于250KV电缆振荡波局放检测系统的高压开关的开关单元的电路原理图。[0021]图中：[0022]1、绝缘壳体；2、连接杆；3、球座；4、电极极板；5、高压晶闸管；6、高压高频二极管；7、吸收电容；8、输入端；9、输出端；10、螺柱；11、光纤触发端。具体实施方式[0023]下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。[0024]如图1-5所示，根据本实用新型实施例所述的一种用于250KV电缆振荡波局放检测

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系统的高压开关，包括依次串联的若干开关单元，所述开关单元具有输入端8、输出端9和光纤触发端11，所述开关单元设置在与其对应的绝缘壳体1内，上下相邻的两绝缘壳体1固定连接，所述绝缘壳体1的上部设置有锁头，且所述绝缘壳体1的下部设置有与该锁头对应的锁扣，左右相邻的两绝缘壳体1通过连接杆2活动连接，所述绝缘壳体1的左右两侧面上均设置有连接头，所述连接头远离该绝缘壳体1的一端设置有球体，所述连接杆2的两端均设置有与该球体对应的球座3。[0025]在本实用新型的一个具体实施例中，所述开关单元包括上下平行设置的两电极极板4，所述两电极极板4之间设置有一高压晶闸管5、一高压高频二极管6、一吸收电容7和两均压电阻，所述高压晶闸管5上设置有光纤触发端11。[0026]在本实用新型的一个具体实施例中，所述两电极极板4上分别设置有一个凸起，所述凸起与电极极板4一体成型，位于上部电极极板4上的凸起为输入端8，位于下部电极极板4上的凸起为输出端9，所述凸起均电连接有电极插孔。[0027]在本实用新型的一个具体实施例中，所述两电极极板4通过螺柱10固定连接。[0028]在本实用新型的一个具体实施例中，上下连接的绝缘壳体1的数量为3层。[0029]在本实用新型的一个具体实施例中，该高压开关的输入端电连接有环状均压电极。[0030]为了方便理解本实用新型的上述技术方案，以下通过具体使用方式上对本实用新型的上述技术方案进行详细说明。[0031]基于国内生产的晶闸管以及配套元件均尺寸较大这一事实，为实现开关体积与结构的优化，使其具有更好的机械强度、抗震性能、装运便捷性和可操作性，同时具备更加便捷的检查维修方式，设计了一套250KV晶闸管开关，可以直接应用于电缆振荡波检测系统的高压开关生产与使用。[0032]如图1所示，绝缘壳体1共有三层(或四层)，以每层三级(每层串联三个绝缘壳体1)的形式盘旋堆叠，极间开关单元相互串联完毕后再与层间开关单元串联，串联完毕后，整个高压开关具有一个输入端和一个输出端，输出端接地，在电压更高的200KV以上区域，如仍有部分放电存在，也可以在整个高压开关的输入端连接一个大型环状均压电极以改善高压端的电场分布。绝缘壳体1的级间使用硬性可旋转的金属杆相连，视情况可以选择在一层串联3-4级成盘旋堆叠式的结构。[0033]在堆叠成型后，每两层绝缘壳体1之间可使用设置在角部的锁扣与锁头进行固定，最底层则与底座用相同的方式固定，外部再续加一圈保护和支撑用的树脂圆筒外壳。[0034]绝缘壳体1(可以视情况采用环氧树脂板胶粘固定或塑造成型的树脂盒子，优选采用环氧树脂板并用胶粘固定方式封装开关单元)的厚度应根据堆叠的方式选择，因每层堆叠级数不同时，上下两层间电压差不同，而电压差决定绝缘裕度，进而决定了绝缘层的厚度。[0035]每两级绝缘壳体1的串联采用连接杆2与连接头的形式，连接头与绝缘壳体1的接头可采用通用的插头，连接杆2与连接头之间采用球关节连接，除两个可旋转的球关节外，其余部分全部为硬性连接以增强其结构的强度和稳定性。连接杆2与连接头外部包覆软性绝缘材料(如塑料软管)，以实现全方位的绝缘覆盖。[0036]如图2-4所示，优选抛光的铝板作为电极极板4，电极极板4为两块上下平行放置，

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并使用螺柱10固定连接，中间将晶闸管5、高压高频二极管6和吸收电容7分别固定，侧面固定均压电阻。在每个电极极板4上均设有凸出的部分，在其凸出部分打孔，作为串联用的电极插孔，凸出的部分与电极极板4一体化制作。[0037]开关单元与绝缘壳体1结合后，由于与裸露在外部的部分仅有一高一低两个电极插孔和光纤，即可实现单级与单级之间(连接杆2与连接头除外)的完全绝缘，在施加较高电压时，较高电位处的电晕放电现象可以有效缓解。[0038]如图5所示，开关单元的电路采用现有的结构，其中V侧为高压端(输入端)，GND侧接地(输出端)；晶闸管T(晶闸管5)正向接入，晶闸管T具有一个Trigger(光纤触发端11)，二极管D(高压高频二极管6)反向并联接入；在外侧并联一只具有较大电阻的RD以改善断态的电压分布状况，并用一只具有较小电阻的RC与较大电容C(吸收电容7)串联以减小导通瞬态的电压过冲，并对关断释放脉冲起到吸收缓冲作用。[0039]综上所述，借助本实用新型的上述技术方案，降低了开关的整体高度，实现了运输和组装的便捷化，同时单元设计可以有效提高检修和维护的效率，在电气性能方面削弱了高压下电晕放电的现象，机械强度也有一定的提升。[0040]本实用新型不局限于上述最佳实施方式，任何人在本实用新型的启示下都可得出其他各种形式的产品，但不论在其形状或结构上作任何变化，凡是具有与本申请相同或相近似的技术方案，均落在本实用新型的保护范围之内。

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