一种用于高压复杂电缆系统的大容量烧穿电源技术方案

本实用新型专利技术提出了一种用于高压复杂电缆系统的大容量烧穿电源。将开关电源技术、高电压技术、变压器原理、电力电子控制技术应用到大容量烧穿电源。采用开关电源技术，应用PWM脉宽调制控制电源输出高压，原边反馈，与输出高压隔离，可靠性高。电源低压侧采用超音频逆变，高压侧采用倍压整流，输出纹波系数小，无噪声。电源由一个高压调节设定两路输出电压值；由两路各自独立的控制电路控制逆变输出，一路输出高电压小电流，另一路输出低电压大电流，两路输出在高压端通过硅堆连接在一起，从而实现大容量烧穿电源的设计。本实用新型专利技术所述高压电缆故障定位电源输出电压高，可击穿故障点，能降低残压。

A large capacity burn through power supply for high voltage complex cable system

【技术实现步骤摘要】
一种用于高压复杂电缆系统的大容量烧穿电源
本技术涉及电力电缆试验电源领域，更具体地，涉及一种用于高压复杂电缆系统的大容量烧穿电源。
技术介绍
我国各地的城市建设仍处于高速发展阶段，110kV及以上等级高压电缆的高密度、大长度应用，使供电可靠性更加依赖电缆系统的可靠性。新施工或新改造过的高压电缆系统在投运前一般要进行交流耐压的交接试验，而这些系统往往由于电缆及附件的质量、现场施工工艺等原因会在交接试验中击穿，这种击穿故障有的残压很高，即故障点击穿电压超过几十千伏，超过普通电缆故障定位设备的最高输出高压，因此无法进行脉冲定位或电桥预定位。对于这种高残压电缆故障在定位前必须先进行烧穿，目前存在如下问题：(1)常用的高压电缆故障定位电源输出电压不够高，无法击穿故障点；(2)当采用直流高压电源(直高发)进行击穿时，由于此类电源一般只有高电压、小电流的工作状态，电流超过几毫安时就会跳闸保护，多次升压击穿不但费时费力，常常仍然无法降低残压。
技术实现思路
本技术为克服上述现有技术所述的高压电缆故障定位电源输出电压不够高，无法击穿故障点，无法降低残压的缺陷，提供一种用于高压复杂电缆系统的大容量烧穿电源。所述电源既要满足大容量烧穿电源高电压大电流输出特性，又要让电源便携，显然不能在很高电压下输出大电流。电源采用高、低压两路相关联输出，低压输出端与高压输出端采用高压硅堆连接，高压输出和低压输出由原边反馈自动控制输出电压和电流；高压输出高电压小电流，低压输出低电压大电流。在电源用于故障电缆烧穿时，在电缆故障点残压较高时，电源的高压输出起到点火作用，击穿故障点，使故障点形成电流通路，开始燃弧，故障点发热并逐渐形成碳化通道，故障点残压逐渐降低；当故障点残压降低到低压输出的电压值时，低压输出回路一起工作，持续大电流流过故障点，快速将故障电阻烧成低阻。因此，这种用于高压复杂电缆系统的大容量烧穿电源，对于竣工试验出现的高残压故障或泡水故障，能快速有效降低故障电阻，为电桥法预定位故障距离提供了保障，对于提高电缆故障查找效率具有重要的意义，具有很好的市场应用价值。本技术提供的大容量烧穿电源包括：输入模块、整流模块、超音频高压逆变电路、超音频低压逆变电路、高压升压变压器TR1、低压升压变压器TR2、高压倍压电路、低压全桥整流电路、高压控制电路、低压控制电路、高压调节模块、关联输出模块；输入模块与整流模块的输入端连接，整流模块的输出端分别与超音频高压逆变电路、超音频低压逆变电路的输入端连接；超音频高压逆变电路的输出端与高压升压变压器TR1的原边连接；高压升压变压器TR1的副边与高压倍压电路的输入端连接；超音频低压逆变电路的输出端与低压升压变压器TR2的原边连接；低压升压变压器TR2的副边与低压全桥整流电路的输入端连接；高压倍压电路的输出端和低压全桥整流电路的输出端分别与关联输出模块的输入端连接，进行关联输出；高压调节模块分别与高压控制电路、低压控制电路的输入端连接；高压控制电路的输出与超音频高压逆变电路的控制端连接；超音频高压逆变电路还能反馈电压信号给高压控制电路；低压控制电路的输出与超音频低压逆变电路的控制端连接；超音频低压逆变电路还能反馈电压信号给低压控制电路；关联输出模块还设有电压检测点、电流检测点。在上述技术方案中输入模块为工频电源输入；整流模块将工频电压整流成直流；超音频逆高压变电路和超音频低压逆变电路为调制频率为20千赫兹以上的逆变电路；高压升压变压器、高压倍压电路负责将超音频逆变信号经高压升压变压器输出，经高压倍压电路提高输出直流高压。该回路输出电压为几十千伏，输出电流为几十毫安。低压升压变压器、低压全桥整流电路负责将超音频逆变信号经低压升压变压器输出，经全桥整流输出直流高压。该回路输出电压为几千伏，输出短路电路可达安培级别。关联输出模块将高压输出和低压输出通过高压硅堆连接。关联输出模块还设有电压检测点、电流检测点；通过外接端口和检测点进行显示输出电压，指示高压输出电压以及电流检测等。低压控制电路根据高压调节及高压反馈控制低压回路的超音频全桥逆变，实现低压回路输出电压和电流控制。高压控制电路根据高压调节及高压反馈控制制高压回路的超音频全桥逆变，实现高压回路输出电压和电流控制。高压调节模块能设定输出电压值，同时设定低压控制电路和高压控制电路。超音频高压逆变电路和超音频低压逆变电路分别反馈电压信号给高压控制电路和低压控制电路，与高压调节设定的输出电压值形成闭环控制，实现控制输出电压精度。优选地，所述的超音频高压逆变电路包括热敏电阻RT1、滤波电容C4、放电电阻R1、电容C1、电容C2、电容C3、降压型反馈变压器TR3、二极管D3、二极管D4、扼流电感L1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5、脉冲变压器PT1、MOSFET管U1、MOSFET管U2；降压型反馈变压器TR3为取样变压器，原边绕组(高压绕组)的引脚分别为2脚和6脚；副边(低压侧)包括两个绕组，两个绕组分别工作于正负半周，两个绕组含有公共引脚，即公共端，公共引脚为3脚，另外两个引脚的分别为1脚和5脚；其中，降压型反馈变压器TR3的1脚和3脚之间的绕组的同名端在1脚，3脚和5脚之间的绕组的同名端在3脚；脉冲变压器PT1为激励脉冲变压器，脉冲变压器PT1的原边绕组的引脚分别为1脚和2脚；脉冲变压器PT1的副边包括两个副边绕组，其中一个副边绕组的引脚分别为3脚和5脚，另一个副边绕组的引脚分别为4脚和6脚；其中脉冲变压器PT1的1、3、4脚为三个绕组的同名端；高压控制电路包括：电位器RP2、电容C5、电阻R7、电阻R6、PWM脉宽控制模块M1、电容C6、电阻R9、电阻R11、电阻R12；高压调节模块包括：电阻R8、电位器RP1、电阻R10；输入模块为220V交流电压源，整流模块包括整流桥N1，电压源输入的220V交流电压经整流模块整流后形成DC311V直流电压；整流桥N1的输入与输入模块，整流桥N1的输出的正极与热敏电阻RT1的一端连接，热敏电阻RT1的另一端分别与滤波电容C4的正极、放电电阻R1的一端、电容C1的一端、MOSFET管U1的漏极连接；滤波电容C4的负极、放电电阻R1的另一端分别与整流桥N1的输出的负极连接；电容C1的另一端分别与C2、高压升压变压器TR1原边的一端、降压反馈变压器TR3副边的2脚连接；电容C2的另一端与整流桥N1的输出的负极连接；降压反馈变压器TR3原边的6脚分别与高压升压变压器TR1原边的另一端、扼流电感L1的一端连接；扼流电感L1的另一端分别与连接脉冲变压器PT1的副边的5脚、MOSFET管U1的源极、MOSFET管U2的漏极连接；电容C3的一端与降压反馈变压器TR3原边的6脚连接，另一端与降压反馈变压器TR3副边的2脚连接；降压反馈变压器TR3副边的1脚与二极管D3的正极连接，二极管D3的负极分别与二极管D4的负极本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于高压复杂电缆系统的大容量烧穿电源，其特征在于，所述的大容量烧穿电源包括：输入模块、整流模块、超音频高压逆变电路、超音频低压逆变电路、高压升压变压器TR1、低压升压变压器TR2、高压倍压电路、低压全桥整流电路、高压控制电路、低压控制电路、高压调节模块、关联输出模块；/n输入模块与整流模块的输入端连接，整流模块的输出端分别与超音频高压逆变电路、超音频低压逆变电路的输入端连接；/n超音频高压逆变电路的输出端与高压升压变压器TR1的原边连接；高压升压变压器TR1的副边与高压倍压电路的输入端连接；/n超音频低压逆变电路的输出端与低压升压变压器TR2的原边连接；低压升压变压器TR2的副边与低压全桥整流电路的输入端连接；/n高压倍压电路的输出端和低压全桥整流电路的输出端分别与关联输出模块的输入端连接，进行关联输出；/n高压调节模块分别与高压控制电路、低压控制电路的输入端连接；/n高压控制电路的输出与超音频高压逆变电路的控制端连接；超音频高压逆变电路还能反馈电压信号给高压控制电路；/n低压控制电路的输出与超音频低压逆变电路的控制端连接；超音频低压逆变电路还能反馈电压信号给低压控制电路；/n关联输出模块还设有电压检测点、电流检测点。/n...

【技术特征摘要】
1.一种用于高压复杂电缆系统的大容量烧穿电源，其特征在于，所述的大容量烧穿电源包括：输入模块、整流模块、超音频高压逆变电路、超音频低压逆变电路、高压升压变压器TR1、低压升压变压器TR2、高压倍压电路、低压全桥整流电路、高压控制电路、低压控制电路、高压调节模块、关联输出模块；
输入模块与整流模块的输入端连接，整流模块的输出端分别与超音频高压逆变电路、超音频低压逆变电路的输入端连接；
超音频高压逆变电路的输出端与高压升压变压器TR1的原边连接；高压升压变压器TR1的副边与高压倍压电路的输入端连接；
超音频低压逆变电路的输出端与低压升压变压器TR2的原边连接；低压升压变压器TR2的副边与低压全桥整流电路的输入端连接；
高压倍压电路的输出端和低压全桥整流电路的输出端分别与关联输出模块的输入端连接，进行关联输出；
高压调节模块分别与高压控制电路、低压控制电路的输入端连接；
高压控制电路的输出与超音频高压逆变电路的控制端连接；超音频高压逆变电路还能反馈电压信号给高压控制电路；
低压控制电路的输出与超音频低压逆变电路的控制端连接；超音频低压逆变电路还能反馈电压信号给低压控制电路；
关联输出模块还设有电压检测点、电流检测点。


2.根据权利要求1所述的用于高压复杂电缆系统的大容量烧穿电源，其特征在于，所述的超音频高压逆变电路包括热敏电阻RT1、滤波电容C4、放电电阻R1、电容C1、电容C2、电容C3、降压型反馈变压器TR3、二极管D3、二极管D4、扼流电感L1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5、脉冲变压器PT1、MOSFET管U1、MOSFET管U2；
降压型反馈变压器TR3为取样变压器，原边绕组的引脚分别为2脚和6脚；副边包括两个绕组，两个绕组分别工作于正负半周，两个绕组含有公共引脚，即公共端，公共引脚为3脚，另外两个引脚的分别为1脚和5脚；其中，降压型反馈变压器TR3的1脚和3脚之间的绕组的同名端在1脚，3脚和5脚之间的绕组的同名端在3脚；
脉冲变压器PT1为激励脉冲变压器，脉冲变压器PT1的原边绕组的引脚分别为1脚和2脚；脉冲变压器PT1的副边包括两个副边绕组，其中一个副边绕组的引脚分别为3脚和5脚，另一个副边绕组的引脚分别为4脚和6脚；其中脉冲变压器PT1的1、3、4脚为三个绕组的同名端；
高压控制电路包括：电位器RP2、电容C5、电阻R7、电阻R6、PWM脉宽控制模块M1、电容C6、电阻R9、电阻R11、电阻R12；
高压调节模块包括：电阻R8、电位器RP1、电阻R10；
输入模块为220V交流电压源，整流模块包括整流桥N1，电压源输入的220V交流电压经整流模块整流后形成311V直流电压；
整流桥N1的输入与输入模块，整流桥N1的输出的正极与热敏电阻RT1的一端连接，热敏电阻RT1的另一端分别与滤波电容C4的正极、放电电阻R1的一端、电容C1的一端、MOSFET管U1的漏极连接；
滤波电容C4的负极、放电电阻R1的另一端分别与整流桥N1的输出的负极连接；电容C1的另一端分别与C2、高压升压变压器TR1原边的一端、降压反馈变压器TR3副边的2脚连接；电容C2的另一端与整流桥N1的输出的负极连接；
降压反馈变压器TR3原边的6脚分别与高压升压变压器TR1原边的另一端、扼流电感L1的一端连接；扼流电感L1的另一端分别与连接脉冲变压器PT1的副边的5脚、MOSFET管U1的源极、MOSFET管U2的漏极连接；
电容C3的一端与降压反馈变压器TR3原边的6脚连接，另一端与降压反馈变压器TR3副边的2脚连接；
降压反馈变压器TR3副边的1脚与二极管D3的正极连接，二极管D3的负极分别与二极管D4的负极、电阻R6的一端连接；
电阻R6的另一端分别与电阻R7的一端，电容C5的一端连接，电容C5的另一端与降压反馈变压器TR3副边的3脚连接，降压反馈变压器TR3副边的3脚接地；
电阻R7的另一端与电位器RP2的一端连接，电位器RP2的另一端以及电位器RP2的中间抽头与电阻R9的一端连接；电阻R9的另一端与PWM脉宽控制模块M1的3脚连接；
二极管D4的正极与降压反馈变压器TR3副边的5脚连接；
MOSFET管U1的栅极分别与二极管D1的正极、电阻R2的一端、电阻R3的一端连接；电阻R2的另一端和二极管D1的负极分别与脉冲变压器PT1的副边的3脚连接；电阻R3的另一端与脉冲变压器PT1的副边的5脚连接；MOSFET管U1的源极与脉冲变压器PT1的副边的5脚连接；
MOSFET管U2的栅极分别与二极管D2的正极、电阻R4的一端、电阻R5的一端连接；二极管D2的负极、电阻R4的另一端分别与脉冲变压器PT1的副边的6脚连接；MOSFET管U2的源极、脉冲变压器PT1的副边的4脚、电阻R5的另一端分别与整流桥N1的输出端的负极连接；
脉冲变压器PT1的原边的1脚与电阻R11的一端连接，电阻R11的另一端与PWM脉宽控制模块M1的14脚连接；
脉冲变压器PT1的原边的2脚与电阻R12的一端连接，电阻R12的另一端与PWM脉宽控制模块M1的15脚连接；
PWM脉宽控制模块M1的12脚和13脚输出12V电压，PWM脉宽控制模块M1的16脚高精准输出5V电压；
PWM脉宽控制模块M1的1脚和4脚分别与整流桥N1的输出的负极连接；
电容C6的一端与PWM脉宽控制模块M1的12脚以及13脚连接，电容C6的另一端接地；
电阻R8的一端与PWM脉宽控制模块M1的16脚连接，电阻R8的另一端与电位器RP1的一端连接，电位器RP1的另一端接地，电位器RP1的中间抽头与电阻R10的一端连接，电阻R10的另一端与PWM脉宽控制模块M1的6脚连接。


3.根据权利要求2所述的用于高压复杂电缆系统的大容量烧穿电源，其特征在于，所述的超音频低压逆变电路包括：电容C8、电容C9、电容C10、二极管D5、二极管D6、降压型反馈变压器TR4、扼流电感L2、二极管D7、电阻R18、电阻R19、电阻R20、电阻R21、二极管D8、脉冲变压器PT2、MOSFET管U3、MOSFET管U4；
降压型反馈变压器TR4为取样变压器，原边绕组的引脚分别为2脚和6脚；副边包括两个绕组，两个绕组分别工作于正负半周，两个绕组含有公共引脚，即公共端，公共引脚为3脚，另外两个引脚的分别为1脚和5脚；其中，降压型反馈变压器TR4的1脚和3脚之间的绕组的同名端在1脚，3脚和5脚之间的绕组的同名端在3脚；
脉冲变压器PT2为激励脉冲变压器，脉冲变压器PT2的原边绕组的引脚分别为1脚和2脚；脉冲变压器PT2的副边包括两个副边绕组，其中一个副边绕组的引脚分别为3脚和5脚，另一个副边绕组的引脚分别为4脚和6脚；其中脉冲变压器PT2的1、3、4脚为三个绕组的同名端；
低压控制电路包括：电容C11、电阻R16、电阻R17、电阻R13、电阻R14、电位器RP3、PWM脉宽控制模块M2、电阻R15、电容C7；
脉冲变压器PT2的副边的3脚分别与二极管D7的负极、电阻R...

【专利技术属性】
技术研发人员：李海深，赵尊慧，孔德武，郭小凯，郑柒拾，孙廷玺，南保峰，黄汉贤，蔡蔚，林翠婷，
申请(专利权)人：广东电网有限责任公司，广东电网有限责任公司珠海供电局，
类型：新型
国别省市：广东;44