国网天津电缆厂选购我司介电强度、击穿强度测量机

  国网天津市电力公司电缆分公司，成立于2018年，位于天津市，是一家以从事电力、热力生产和供应业为主的企业。

  串级发生器的基本元件是图3-9所示的倍压电路。根据所需电压的高低，把不同级数的倍压电路串接起来组成串级发生器如图3-12所示。

  先研究无负荷时(即当Rx=∞时)输出电压的情况。由3.4节的分析可知，当无负荷时图3-12中点n的电位un，等于2UM。点n′的电位

  (1)在时间间隔t0内，左柱电容器经D1、D2、…、Dn向负荷放电及对右柱电容器充电。

  电容器的充放电都是按指数函数规律进行的，串级发生器输出电压的波形可按上述四个过程表示，如图3-14所示。图中还将对应的电源电压波形画出。

  四个过程是在两个半周内完成的。正半周内左柱电容器经硅堆D1、D2、…、Dn向右柱及负荷放电(图3-12中以实线箭头表示)。负半周内右柱电容器经硅堆

  如图3-12所示，一周内流经负荷的电荷为Q1，其中一部分电荷Q2是由右柱供给的，另一部分电荷ΔQ是由左柱直接供应的，平均负荷电流为

  在t1+ t2+ t3时间内负荷获得电荷Q2时，右柱上每个串联的电容器C1~Cn。都失去电荷Q2。在t0时间内左柱向负荷输出电荷ΔQ，同时向右柱补充电荷Q2。此时对左柱上串联电容器

  由表3-2可看出右柱上电容器Ck在充电时可获得电荷(k-1)Q1+Q2，而在放电时要失去电荷(k-1)Q1+Q2，它在一周内电荷收支平衡，因此能维持输出一稳定的平均电压。不过在放电时输出电压要降低，到充电时，此降低部分又能恢复，这个电压的纹波可表示为

  前面已分析串级发生器在无负荷时总输出电压为2nUM，当发生器有负荷时则输出电压会因内部压降而降低。下面我们先分析右柱上每个电容器的压降，然后再算出右柱电容器的全部压降。

  因而右柱Cn-1上的最高充电电压也只能达到这么高。若左、右柱电容器的电容值都相等，可知在电容器

  上式中的k′是由下往上数的，为了改成由上往下数，可以将k′=n-k代人(k是由上往下数的电容器编号k=1，2，…，n)，得

  从式(3-16)及式(3-17)可知，无论压降及纹波都随负荷电流的增大而增大，随电容及频率值的增大而减小，二者都因级数的增加而迅速上增。为了获得较高的平稳的输出电压，应限制负荷电流及级数并增大电容及频率值。必须指出，在上面的分析中未考虑回路中电阻的影响，实际上回路中总是存在电阻的，例如保护硅堆的限流电阻等，此时ΔU和δU的数值将不一样，即ΔU会增大，而δU会减小，不过分析更复杂。

  若以ΔUa代表无负荷时串级发生器的端电压与有负荷时平均电压Ua间的差值(见图3-14)，并称为发生器的平均压降，则

  实际上所选择的级数n总小于它的临界值，因为当级数接近nc时，增加级数使结构高度和元件数量按比例上升，而输出电压增加不多，在经济上是不合算的。

  从式(3-21)可知减小纹波因数和增大输出的负荷电流是有矛盾的，在正常的情况下，直流高压串级发生器的负荷电流是不大的，因此不难满足S≤3%的规定要求。但当要求负荷电流比较大时，例如开展超高压直流输电研究工作时，就要考虑到进行绝缘子的湿闪和污闪试验，此时要求串级发生器保证较小的纹波因数，就需要采取一些相应的技术措施。

  为降低发生器输出电压的纹波，可根据发生器标称电压和电流的大小以及对纹波或电压稳定度的要求(稳定度高对纹波要求也高)分别或同时采取以下措施。

  (1)提高每级电容器的工作电压以减小级数n，这主要会受到电容器额定工作电压的限制。

  (2)增加每级电容器的电容量C，这会受电容器额定电容量和发生器结构尺寸的限制。

  普通串级发生器回路内，右柱在一周中仅在很短时间内获得电荷，而在差不多一周的时间内流失电荷。改用对称回路时，右柱在每半周时间内获得电荷一次，而流失电荷时间不到半周，改用三相同路时，右杜在每二分之一周期内获得电荷一次，而流失电荷的时间不到三分之一周期。因此，后两种回路能减小纹波，显然这两种方法必须增加元件，结构也较复杂。上述三种网路计算压降和纹波的公式如表3-3所示，表中n代表级数，C代表每级电容量，代表电源频率，

  此外，当要求负荷电流比较大时，还可考虑选用三相桥式电路的中级发生器(又名三相六脉动串级发生器)，如图3-17所示。例如，1998年北京市机电研究院高电压技术研究所肖荫成教授级高工为云南电力试验研究所主持研制了一台污秽试验用的直流高压电源，考虑污秽试验需要的负荷电流比较大，故选用了三相桥式整流电路。采用三相调压器和可控硅双重调压，即用调压器对直流输出电压进行粗调，可使晶闸管触发角的值处于较小范围，以提高高压变压器的功率因数，使装置始终处于节能状态和经济运作时的状态。品闸管仅用于对直流输出电压进行细调，当负荷波动时，通过电压、电流的双反馈，控制晶闸管以稳定直流输出电压，实现可靠的动态调压，使输出电压保证1%的稳定度，并采用全数字式控制装置使操作便捷、准确。该装置是国内首台技术先进的直流高压污秽试验装置。其主要参数如下：Ud=250kV，Id=400mA，S3%，n=1，C=1.0μF(300kV),额定容量下连续上班时间为1h,稳定短路电流为10A，在60s内输出电压波动不大于士10%(交流电源电压波动士10%时)。

  (4)提高供电频率f，一般可选用数千至数十千赫的频率供电，这就需要另外的中频电源，选用逆变器组成的中频电源上限功率一般可达数千瓦(参见3.6节)，选用大功率电子管振荡器供电，上限功率一般可达20kW~30kW。当需要更大功率的电源时可选用中频机组来供电，中频机组的频率一般为400Hz~800Hz，也可到1kHz~10kHz。不管选用哪种方式供电，其运行和维修均比用工频电源供电要复杂，同时为了升高电压还需解决制造中频变压器的一些技术问题。

  以上分析的是负载引起的脉动和压降，并未考虑杂散电容的影响，事实上由于整流元件等的杂散电容的存在，输出电压上还会有附加的脉动和压降，但要小1~2个数量级，对一般发生器可不予考虑，只在要求很高稳定度的场合(例如加速器的高压电源)才要考虑。

  一整的直流高压串级发生器还有一些其他部件，例如输出端和试品间的保护电阳R′，硅堆内限流限压用的电阻R，在顶部和硅堆D1并联的保护球G1，与变压器高压侧并联的保护球隙G2等。发生器的结构一般较简单，高压变压器常单独安装，发生器主体则由两个电容器柱构成双柱结构，两个柱之间装以高压硅堆，如图3-18所示。

  图3-18是由北京机电研究院高电压技术研究所研制并安装的云南电力试验研究所的一台1200 kV，20 mA户外型直流高压串级发生器，主要参数为：f=50 Hz，n=6，