直流高压发生器在高压测试系统中的研究

直流高压发生器在高压测试系统中的研究

直流高压发生器子技术是应用于电子技术范畴的电子技术，是与电子、控制、直流高压发生器严密相关的学科，1957年晶闸管问世，带来了直流高压发生器电子学的反动，直流高压发生器电子技术得到了飞速的开展。
　　晶闸管是晶体闸流管的简称，又称作可控硅整流器，也被简称为可控硅。其特性是开通时辰能够控制，电流过零时关断，为半控性器件。晶闸管创造之初，由于其各方面性能明显胜过以前的汞弧整流器，因此遭到普遍欢送，从此开拓了直流高压发生器电子技术疾速开展的新时期。20世纪80年代以来，晶闸管的某些应用开端被各种性能更好的全控型器件所取代，但由于其能接受的电压和直流高压发生器电流容量仍是目前直流高压发生器器件中高的，因而在大容量场所仍具有重要的位置。其特性主要如下：:namespace prefix = o ns = "urn:schemas-microsoft-com:office:office" />

直流高压发作器主要功用及特性
1、采用高速16位A/D转换器，丈量数据稳定，反复性好。
2、自动程控电流源技术，电流源共设1000个电流档位，由内部微控制器依据被测电阻自动控制，从而到达比拟宽的丈量范围和佳的丈量状态，无须手动切换电流换档。
3、响应速度快，在丈量状态能够直接转换分接开关，仪器会自动提示，新的电阻值很快就会显现出来。
4、高度智能化设计，功用设置巧妙，可自动判别测试线虚接、断线等毛病。
5、维护功用完善，能牢靠维护反电势对仪器的冲击，具有自动放电指示功用。
6、可显现丈量电流和丈量时间。
7、智能化功率管理技术，可有效减轻仪器内部发热。
8、可贮存120次丈量数据，掉电不丧失。
9、全部汉字菜单及操作提示，直观便当。

　　（１）耐压高：当前已有8500V的产品
　　（２）电流大：当前已有:namespace prefix = st1 ns = "urn:schemas-microsoft-com:office:smarttags" />5000A的产品
　　（３）压降低：导通时管压降<2V
　　（４）功率损耗小，寿命长
　　（５）耐瞬时过电流冲击才能强等
　　二、中压（6～10 kV）直流高压发生器常用的起动办法
　　 交流电动机是在各种范畴中应用为普遍的电动机，为处理交流电动机在起动过程中对电网、机械的冲击，人们采取过很多方法，传统的有串电阻起动、串电抗器起动、星—角转换起动、自耦降压起动、变频起动等。
　　 用晶闸管控制的直流高压发生器软起动安装是在19世纪呈现的。当时美国航天局有一位“弗兰克”的工程师获得了一项，叫“功率周波控制器”，应用晶闸管反并联、调理晶闸管的导通角到达交流调压的目的，为处理在空载和轻载时交流异步电动机功率因数过低的问题，此技术得到了应用。后来又引入电流反应技术，使该项控制程度大幅度进步，得到普遍的采用，美国将采用此技术的安装命名为“节电器”。
　　三、直流高压发生器软起动的益处
　　（1）可减小对电网的冲击，可降低变压器的容量
　　 普通鼠笼式电动机在空载全压直接起动时，起动电流会到达额定电流的5～7倍。当电动机容量相对较大时，该起动电流将惹起电网电压急剧降落，这会毁坏同电网其它设备的正常运转，以至会惹起电网失去稳定，形成更大的事故。因而，普通请求经常起动的电动机惹起的电压动摇不大于10%；偶然起动的电动机惹起的电压动摇不大于15%。采用软起动后起动电流可降为额定电流的1.5～3倍，可大大降低电网电压的动摇率。
　　 关于由单独变压器供电的电动机。当采用直接全压起动时，请求电动机的容量不大于变压器容量的80%。当采用软起动时，变压器的容量能够和电动机的视在功率相同（普通为S=1.1PN）。
　　 变压器——-电动机组的等效电路如图1所示。U0为无量大电网。U1为直流高压发生器端电压。XT为变压器的短路阻抗，在额定状况下，当直流高压发生器电流等于变压器额定电流时。XT上的压降为变压器的短路电压值UK。假如软起动时直流高压发生器的大电流为3IN。则XT上的压降为3UK。中小型直流高压发生器变压器的UK=（4～10.5）%UN大型变压为UK=（12.5～17.5）%UN在普通状况下，只需直流高压发生器起动时的端电压不低于额定电压的65%（大电流时）即可起动胜利。
额定运转时，I=IN、U0-U1=UK、U1=UN。假如按极限状况计算：UK=17.5%;I=3IN。则：U1=U0-3UK=UN-2×17.5%UN=65%UN。也可满足起动请求。其它状况定会U1＞65%。更不成问题。
　　 关于直流高压发生器和其它负荷共用变压器的状况，直流高压发生器普通请求经常起动的电动机容量不大于变压器容量的20%；偶然起动的电动机容量不大于变压器容量的30%。
　　 假如按全压直接起时Imax=6IN，软起动时Imax=3IN，则从等电流等线路压降方面思索，经常起动的电动机容量可达变压器容量的40%；偶然起动的电动机容量可达变压器容量的60%。
　　（2）可减小对直流高压发生器的伤害，延长直流高压发生器寿命
　　1.电动机直接全压起动时的大电流在直流高压发生器定子线圈和转子鼠笼条上产生很大的冲击力，加大了定子线圈（特别是端部）与铁芯的磨损，会毁坏绕组绝缘；鼠笼条上的冲击力也容易惹起断裂，惹起直流高压发生器毛病。电动力的大小与电流的平方成正比。直接全压起动时的电动力是正常额定运转时电动力的36倍（按Imax=6IN）。软起动时的电动力是正常额定运转时电动力的9倍。可奏效果是十分明显的。
　　2.电动机直接全压起动时的大电流会使定转子绕组产生大量的焦耳热。烧损绕组绝缘，降低直流高压发生器寿命。软起动能够大大降低发热量。进步直流高压发生器寿命。高热量的产生在大电流处。焦耳热与电流的平方成正比，因而集中的高热量降低 倍。普通软起动时都是空载或轻载起动，大电流常在2IN左右，这时高热量仅为直起的 。无疑对延长直流高压发生器寿命有极大益处。
　　3.直流高压发生器直接全压起动时，额定电压瞬时加在直流高压发生器绕组上。这时会产生操作过电压，在不利的状况下过电压会到达额定电压的5倍，这对直流高压发生器绝缘将形成极大的伤害。许多直流高压发生器的损坏发作在合闸时就是由于产生操作过电压的缘由。
　　（3）可减小对机械的伤害，延长机械寿命
　　 电动机直接全压起动时的大转矩约为额定转矩的2倍，关于齿轮传动设备来说，很大的冲击力会使齿轮磨损加快以至破碎；关于皮带传动设备来说，加大了皮带的磨损以至拉断皮带；关于水泵类设备来说，会产生“水锤效应”损坏管道和叶轮。软起动时直流高压发生器迟缓加速，力矩逐渐加大，完整免除了上述危害。软起动时直流高压发生器转速迟缓上升，有利于光滑油脂的充沛到位，还免除了干磨现象。这些都极大水平地减小了对直流高压发生器的伤害，有利于进步机械设备的寿命。
　　四、直流高压发生器电子技术的难题
　　（1）用电负荷的单机容量越来越大，请求直流高压发生器电子安装的容量也越来越大，对直流高压发生器电子器件的电压容量和电流容量的请求也就越来越大，这是当前直流高压发生器电子技术的一个难点问题。当前人们只要靠串并联技术来处理这个问题，但是牢靠性不断搅扰着串并联技术的大量应用。
　　 假如直流高压发生器电子器件的电压电流容量得以处理，则摆在人们面前的将是一个十分美妙的前景：交流电网的不可控问题将得以处理，使人们从冗杂的计算和对事故的恐慌中解放出来；一切用电设备将有序工作：无冲击、无负序、无谐波……
　　（2）串并联应用
　　 对较大型的直流高压发生器电子安装，当单个直流高压发生器电子器件的电压或电流定额不能满足请求时，常常需求将直流高压发生器电子器件串联或并联起来工作。
　2.1晶闸管的串联
　　 当晶闸管的额定电压小于实践请求时，能够用两个以上同型号器件相串联。理想串联希望各器件接受电压相等，但实践上因 器件特性之间的差别，普通都会存在电压分配不平均的问题。串联的器件流过的漏电流是相同的，但由于静态伏安特性的分散性，各器件所接受的电压是不等的。图2a表示两个晶闸管串联时，在同一漏电流IR下所接受的正向电压是不同的。若外加电压继续升高，则接受的电压高的器件将首先到达转机电压而导通，使另一个器件承当全部电压也导通，两个器件都失去控制造用。同理，反向时，因伏安特性不同而不均压，可能使其中一个器件先反向击穿，另一个随之击穿。这种由于器件静态特性不同而形成的均压问题称为静态不均压问题。
　　 为到达静态均压，首先应选择参数和特性尽量分歧的器件，此外能够采用电阻均压，如图2b中的RP。RP的阻值应比任何一个器件阻断时的正、反向电阻小的多，这样才干使每一个晶闸管分担的电压取决于电阻的分压。
　　 相似的，由于器件动态参数和特性的差别形成的不均压问题成为动态不均压问题。为到达动态均压，同样首先应选择动态参数和特性尽量分歧的器件，另外，还能够用RC并联支路做动态均压，如图2b所示。关于晶闸管来讲，采用门极强脉冲触发能够显著减少器件开通时间上的差别。
　　2.2晶闸管的并联
　　 大功率晶闸管安装中，常用多个器件并联来承当较大的电流。当晶闸管并联时就会分别因静态和动态特性参数的差别而存在电流分配不平均的问题。均流不佳，有的器件电流缺乏，有的过载，有碍进步整个安装的输出，以至形成器件和安装的损坏。均流的措施是选择特性参数尽量分歧的器件。此外，还能够采用均流电抗器。同样，采用门极强脉冲触发也有助于动态均流。当需求同时串联和并联晶闸管时，通常采用先串后并的办法联接。比拟起来，即便采取冗余设计，串联也比并联的风险性要大些，所以在停止电路设计时，假如经过电路变换两种办法都能到达请求，应并联，均流的完成相对容易些。
　　五、软起动安装性能的比拟
　　 目前国内外的中高压软起动产品主要有两种，一种为应用高压变频器软起动另一种应用可控硅做软起动，在此笔者扼要的引见一下两种安装的性能。

运用阐明：
运用本仪器请用户必需按《直流高压发生器安规》168条规则，并在工作电源进入实验器前加装两个明显断开点
直流高压在200KV及以上时，虽然实验人员穿绝缘鞋且处在平安间隔以外，但由于高压直流离子散布的影响，会使临近的人体上带有不同的直流电位，实验人员不要相互握手或用手接触接地体等否则会有细微电击现象，普通不会对人形成伤害。电缆实验必需运用限流电阻。
对大电容试品放电时，不能将放电棒立刻接触试品，应先将放电棒逐步接近试品，至一定间隔空气间隙开端游离放电有嘶嘶声。当无声音时可用放电棒放电，后直接接地线放。


　　（1）高压变频器软起动
　　 变频器安装主要是用在交流直流高压发生器的调速上，具有明显的节能效果。假如把它用在直流高压发生器软起动上，则不应再把它的调速性能与我公司产品相比拟。把变频安装用来做软起动，在整个起动过程中直流高压发生器不会有过流现象，起动转矩大，具有很好的起动性能。但关于起动转矩小的风机水泵类负荷，变频安装的这一优点则表现不出来。同时还存在以下缺乏：
　　1.变频技术还处于开展阶段，由于开关损耗还比拟大，所以牢靠性还比拟低，毛病率比拟高，属于可维修性设备。各单位常常由于维修技术跟不上而形成停工时间长，某钢铁公司曾发作35000KW高炉鼓风机一个多星期才起动起来的事例。也有放置一旁不敢用的状况。
　　2.变频安装输出电压中，谐波的含量大，会在直流高压发生器齿槽上产生部分过热现象，烧毁绝缘，影响直流高压发生器运用寿命。在调速应用时要运用特殊设计的变频直流高压发生器就是这个缘由。
　　3.用变频安装做软起动，当到达亚同步转速要从变频电源向工频电源切换时，必需有良好的同步功用（有的变频安装不具备此功用），否则会产活力械冲击，损伤机械设备。
　　4.变频安装价钱昂贵
　　5.变频安装电路原理复杂，对维修技术程度请求高，维修时间长。

、RXZGF直流高压发生器作器运用前准备
⑴ 直流发作器在运用前应检查其完好性联接电缆线不应有断路和短路，设备无决裂等损坏。
⑵将机箱、倍压筒放置到适宜的平安的位置，分别联接好电源线、电缆线和接地线。维护接地线与工作接地线以及放电棒的接地线均应单独接到试品的地线上(即一点接地)并确保接地良好。严禁各接地线互相串联运用，以免击穿时地电位抬高构成还击，损坏仪器。
　　（2）晶闸管软起动
 图3a中电路明晰构造简单，但存在元件参数分歧性及输出谐波问题，虽有占地空间较小的优势但平安稳定性堪忧。
　　 图3b中电路构造也很明晰，与a相比虽有占地空间稍大问题，但不存在参数分歧性请求也不存在输出谐波污染问题，平安稳定。
　　 笔者个人以为就目前直流高压发生器电子器件的状况来说b更有技术优势，但随着直流高压发生器电子技术不时的晋级改良，在软起动范畴中b终将被a所取代

直流高压发生器-上海世博会产品供应商：上海日行。