[发明专利]一种耦合变压器型直流断路器用空芯脉冲变压器及其参数获取方法

说明书

本发明提供了一种耦合变压器型直流断路器用空芯脉冲变压器及其参数获取方法，空芯脉冲变压器包括原方绕组、副方绕组、原方绕组高压端、原方绕组低压端、副方绕组高压端、副方绕组低压端、副方绕组匝间绝缘膜、原方绕组匝间绝缘膜、主绝缘膜和绝缘支撑架；副方绕组沿绝缘支撑架径向绕制，副方绕组具有径向电压梯度，且副方绕组的匝间绝缘由副方绕组匝间绝缘膜实现；副方绕组低压端和原方绕组低压端之间采用主绝缘膜绝缘；原方绕组绕制在主绝缘膜外，且原方绕组的匝间绝缘由原方绕组匝间绝缘膜实现。

技术领域

本发明属于高压电器和脉冲功率技术领域，更具体地，涉及一种耦合变压器型直流断路器用空芯脉冲变压器及其参数获取方法。

背景技术

直流断路器作为直流输电系统中的主要设备之一，对于建设大规模直流电网起着至关重要的作用。与无源自激振荡型和有源预充电型直流断路器相比较，耦合变压器型直流断路器既能保证快速形成过零点完成故障电流快速开断，也避免了使用难以同时满足不误动和不拒动的高压闭合开关。

在耦合变压器型直流断路器中，脉冲变压器主要用于提供与故障电流方向相反，幅值为几十千安的高频脉冲电流。与磁心式脉冲变压器相比较，空芯变压器由于直接依靠原副方绕组间的紧密耦合来传递能量，不存在磁心饱和的问题，避免了磁滞效应和涡流损耗，适用于大功率应用场合。但与常用的空芯脉冲变压器相比较，由于直流断路器正常挂网运行时，脉冲变压器副方绕组的高低压端电位均为母线电压，因此耦合变压器型直流断路器用空芯脉冲变压器不仅需要耐受较高的匝间绝缘，还需耐受较大的原副方绕组间绝缘。

发明内容

针对现有技术的缺陷，本发明的目的在于提供一种耦合变压器型直流断路器用空芯脉冲变压器及其参数获取方法，旨在解决耦合变压器型直流断路器用空芯脉冲变压器需耐受直流母线电压等级的原副方绕组间主绝缘，以及此型脉冲变压器具体参数获取方法的问题。

本发明提供了一种耦合变压器型直流断路器用空芯脉冲变压器，包括原方绕组、副方绕组、原方绕组高压端、原方绕组低压端、副方绕组高压端、副方绕组低压端、副方绕组匝间绝缘膜、原方绕组匝间绝缘膜、主绝缘膜和绝缘支撑架；所述副方绕组沿所述绝缘支撑架径向绕制，所述副方绕组具有径向电压梯度，且所述副方绕组的匝间绝缘由所述副方绕组匝间绝缘膜实现；所述副方绕组低压端和所述原方绕组低压端之间采用所述主绝缘膜绝缘；所述原方绕组绕制在所述主绝缘膜外，且所述原方绕组的匝间绝缘由所述原方绕组匝间绝缘膜实现。

其中，耦合变压器型直流断路器正常挂网运行时，副方绕组高压端和副方绕组低压端的电位均为母线电压。

其中，空芯脉冲变压器的参数包括原、副方绕组匝数，原、副方绕组电感，原、副方电容，支撑架外径，铜带宽度，铜带厚度。

本发明还提供了一种基于上述的耦合变压器型直流断路器用空芯脉冲变压器的参数获取方法，所述空芯脉冲变压器的参数包括原、副方绕组匝数，原、副方绕组电感，原、副方电容，支撑架外径，铜带宽度，铜带厚度，包括下述步骤：

(1)根据最大开断电流Imax确定脉冲变压器副方电流i2的第一幅值i2max，并获得脉冲变压器副方电流i2的第一上升沿时间