CN101706535A - 高电压互感器介质损耗测试装置及测试方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高电压互感器介质损耗测试装置及测试方法，解决了现有技术存在的高压测试加压困难，无法完成500KV高电压互感器介质损耗测试的问题。包括变频电路(1)、控制电路(2)、升压变压器(3)、串谐电感器L(4)和西林电桥(5)，所述的变频电路(1)的两输出端与升压变压器(3)的两输入端电连接在一起，升压变压器(3)的一个输出端与串谐电感器L(4)的一端电连接在一起，升压变压器(3)的另一个输出端接地，串谐电感器L(4)的另一端分别与由标准电容器(7)、被测试的高电压互感器(8)、并联的无感固定电阻R₄和可调电容器C₄和无感可调电阻R₃组成的西林电桥(5)连接，实现了对高电压互感器介损的科学测试。

Description

高电压互感器介质损耗测试装置及测试方法

技术领域

本发明涉及一种对500KV电压等级互感器进行高电压介质损耗现场自动测量的装置及测试方法。

背景技术

对互感器介质损耗的测量是判断电力设备绝缘受潮、老化等整体劣化状况的重要手段。目前行业内普遍开展的对互感器10KV以下的介损测试，由于试验电压远远没有达到额定的工作电压，因而不能有效反映该设备的绝缘状况。现有设备及测试方法由于存在高压测试加压困难，无法完成500KV高电压互感器介质损耗测试，同时由于采用工频手动升压，受到了现场工频干扰，造成测试数据的不准确，影响到了对高电压互感器介质损耗的准确判断。

发明内容

本发明提供的高电压互感器介质损耗测试装置解决了现有技术存在的高压测试加压困难，无法完成500KV高电压互感器介质损耗测试的技术问题。

本发明是通过以下方案解决以上问题的：

高电压互感器介质损耗测试装置，包括变频电路、控制电路、升压变压器、串谐电感器L和西林电桥，所述的变频电路的两输出端与升压变压器的两输入端电连接在一起，升压变压器的一个输出端与串谐电感器L的一端电连接在一起，升压变压器的另一个输出端接地，串谐电感器L的另一端分别与标准电容器的一端和被测试的高电压互感器的一端电连接在一起，标准电容器的另一端A与并联的无感固定电阻R₄和可调电容器C₄的一端电连接，并联的无感固定电阻R₄和可调电容器C₄的另一端接地，被测试的高电压互感器的另一端B与无感可调电阻R₃的一端电连接在一起，无感可调电阻R₃的另一端接地，在标准电容器的另一端A与被测试的高电压互感器的另一端B之间连有交流检流计P，标准电容器、被测试的高电压互感器、并联的无感固定电阻R₄和可调电容器C₄和无感可调电阻R₃做为四条支路组成所述的西林电桥；所述的控制电路包括CPU主控单元、采样电路、显示电路和A/D转换电路；所述的变频电路由整流电路、逆变器和滤波电路依次串联组成；CPU主控单元通过接口电路分别与逆变器和升压变压器电连接在一起；串谐电感器L与被测试的高电压互感器的串联谐振频率为45Hz～55Hz，升压变压器为0～550KV的升压变压器。

一种利用权利要求1所述的高电压互感器介质损耗测试装置对高电压互感器介质损耗进行测试的方法，包括以下步骤：

第一步、将变频电路的输出端与升压变压器的输入端相连接；

第二步、将升压变压器的一输出端与串谐电感器L一端相连，升压变压器的另一输出端接地，串谐电感器L的另一端分别连接到被测试的高电压互感器的一端和标准电容器的一端；

第三步、被测试的高电压互感器的另一端连接无感可调电阻R₃的一端，将无感可调电阻R₃的另一端接地，将标准电容器的另一端与无感固定电阻R₄和可调电容器C₄的并联输入端相连，无感固定电阻R₄和可调电容器C₄的并联输出端接地；

第四步、将标准电容器与无感固定电阻R₄和可调电容器C₄的并联输入端串接点A和被测试的高电压互感器与无感可调电阻R₃连接点B之间接入交流检流计P；

第五步、根据被测试的高电压互感器的电容参数选择合适的串谐电感器L的电感参数，使被测试的高电压互感器的C_X和串谐电感器L(4)串联后的串联谐振频率在45Hz～55Hz范围之内；

第六步、接通电源后通过CPU调整变频电路的输出频率w，直到串谐电感器L与被测试的高电压互感器的出现谐振；

底七步、通过CPU调整升压变压器的试验电压到试验电压值；

第八步、分别调整西林电桥中的C₄和R₃使交流检流计P的读数为零，CPU由采样电路即可获得这时的C₄和R₃的值，并根据：

$C_X=\frac{R_4}{R_3}{C}_N$

tgδ＝ωC₄R₄

计算出被测试的高电压互感器的电容值C_X和介质损耗因数tanδ，并由显示器显示出；

第九步、根据测量出的C_X和tanδ值判断被测试的高电压互感器的介损状态。

本发明采用灵活可设的异频测量提高了测量精度，实现了高电压介损试验全过程自动化、智能化测试，采用了独特的分体测量技术，确保了测试人员的安全。

附图说明：

图1是本发明的电路结构框图

具体实施方式

高电压互感器介质损耗测试装置，包括变频电路1、控制电路2、升压变压器3、串谐电感器L4和西林电桥5，所述的变频电路1的两输出端与升压变压器3的两输入端电连接在一起，升压变压器3的一个输出端与串谐电感器L4的一端电连接在一起，升压变压器3的另一个输出端接地，串谐电感器L4的另一端分别与标准电容器7的一端和被测试的高电压互感器8的一端电连接在一起，标准电容器7的另一端A与并联的无感固定电阻R₄和可调电容器C₄的一端电连接，并联的无感固定电阻R₄和可调电容器C₄的另一端接地，被测试的高电压互感器8的另一端B与无感可调电阻R₃的一端电连接在一起，无感可调电阻R₃的另一端接地，在标准电容器7的另一端A与被测试的高电压互感器8的另一端B之间连有交流检流计P6，标准电容器7、被测试的高电压互感器8、并联的无感固定电阻R₄和可调电容器C₄和无感可调电阻R₃做为四条支路组成所述的西林电桥5；所述的控制电路2包括CPU主控单元、采样电路、显示电路和A/D转换电路；所述的变频电路1由整流电路、逆变器和滤波电路依次串联组成；CPU主控单元通过接口电路分别与逆变器和升压变压器3电连接在一起；串谐电感器L4与被测试的高电压互感器8的串联谐振频率为45Hz～55Hz，升压变压器3为0～550KV的升压变压器。

一种利用权利要求1所述的高电压互感器介质损耗测试装置对高电压互感器介质损耗进行测试的方法，包括以下步骤：

第一步、将变频电路1的输出端与升压变压器3的输入端相连接；

第二步、将升压变压器3的一输出端与串谐电感器L4一端相连，升压变压器3的另一输出端接地，串谐电感器L4的另一端分别连接到被测试的高电压互感器8的一端和标准电容器7的一端；

第三步、被测试的高电压互感器8的另一端连接无感可调电阻R₃的一端，将无感可调电阻R₃的另一端接地，将标准电容器7的另一端与无感固定电阻R₄和可调电容器C₄的并联输入端相连，无感固定电阻R₄和可调电容器C₄的并联输出端接地；

第四步、将标准电容器7与无感固定电阻R₄和可调电容器C₄的并联输入端串接点A和被测试的高电压互感器8与无感可调电阻R₃连接点B之间接入交流检流计P；

第五步、根据被测试的高电压互感器8的电容参数选择合适的串谐电感器L4的电感参数，使被测试的高电压互感器8的C_X和串谐电感器L4串联后的串联谐振频率在45Hz～55Hz范围之内；

第六步、接通电源后通过CPU调整变频电路的输出频率w，直到串谐电感器L与被测试的高电压互感器8的出现谐振；

底七步、通过CPU调整升压变压器的试验电压到试验电压值；

第八步、分别调整西林电桥中的C₄和R₃使交流检流计P6的读数为零，CPU由采样电路即可获得这时的C₄和R₃的值，并根据：

$C_X=\frac{R_4}{R_3}{C}_N$

tgδ＝ωC₄R₄

计算出被测试的高电压互感器8的电容值C_X和介质损耗因数tanδ，并由显示器显示出；

第九步、根据测量出的C_X和tanδ值判断被测试的高电压互感器8的介损状态。

本装置采用了测量和控制分开的设计方法，这样在测量时高压电流流过测量单元，而不经过控制主机，消除了安全隐患。CPU主控单元集成了高品质大功率变频电源和ARM控制单元。由于采用了分体设计，缩短测量距离，提高测量精度。在整套测试设备中，试品电流经检测单元入地，没有流过主机，确保了人身和试验设备的安全。整套装置采用了变频电源技术和数字滤波算法等强抗干扰整体设计；变频测量最细步长为0.5Hz，可以通过控制主机上的旋转按扭选择某一频率如47.5Hz进行异频测量，也可以选者如49.5/50.5Hz等进行双频测量。选者好频率后，还可以根据设定，自动控制额定电压及其以下各轨迹点电压升、降压，自动测量额定电压及其以下各轨迹点的介损值并自动绘制相关介损曲线。系统内部电源模块具有灵敏的过流、过压、过热等多种安全保护措施，在软件上还可以设置保护电压，一但外部高压超过设定的保护电压，仪器会自动切断电源以确保人身和试验设备的安全。

三相380V交流50HZ电源输入到变频电路，操作人员在控制控制电路的液晶屏上输入额定电压、保护电压、测试频率(单频或者双频)、外部标准电容参数(电容值和介损值)等参数，确认并按下确定后，内部SPWM控制的变频电源就可以根据设定输出0～300V、45～55HZ的交流电源，输出的交流电源接到升压变压器上，就可以产生高压加到试品Cx和高压标准电容器Cn上；再将连接Cx、Cn的测试线分别接到测试单元的Cx、Cn输入端口，个被采集信号经放大、滤波处理后，经高分辨率、高速AD转换为数字信号，测试单元内部主控制器采集数以万计的采样数据进行实时数字信号处理，频谱分析，并进行傅立叶变换(FFT算法)，分别计算试品的电容值(Cx)、介质损耗角正切(tgδ)、电压、电流信号，送液晶屏显示，如果在测试过程中外部高压超过设定的保护电压，仪器就会切断输出电压.一旦外部产生试品击穿等异常现象，仪器内部的变频电源会立即做出响应，快速切断输出电源.

Claims (2)

1.一种高电压互感器介质损耗测试装置，包括变频电路(1)、控制电路(2)、升压变压器(3)、串谐电感器L(4)和西林电桥(5)，其特征在于：所述的变频电路(1)的两输出端与升压变压器(3)的两输入端电连接在一起，升压变压器(3)的一个输出端与串谐电感器L(4)的一端电连接在一起，升压变压器(3)的另一个输出端接地，串谐电感器L(4)的另一端分别与标准电容器(7)的一端和被测试的高电压互感器(8)的一端电连接在一起，标准电容器(7)的另一端A与并联的无感固定电阻R₄和可调电容器C₄的一端电连接，并联的无感固定电阻R₄和可调电容器C₄的另一端接地，被测试的高电压互感器(8)的另一端B与无感可调电阻R₃的一端电连接在一起，无感可调电阻R₃的另一端接地，在标准电容器(7)的另一端A与被测试的高电压互感器(8)的另一端B之间连有交流检流计P(6)，标准电容器(7)、被测试的高电压互感器(8)、并联的无感固定电阻R₄和可调电容器C₄和无感可调电阻R₃做为四条支路组成所述的西林电桥(5)；所述的控制电路(2)包括CPU主控单元、采样电路、显示电路和A/D转换电路；所述的变频电路(1)由整流电路、逆变器和滤波电路依次串联组成；CPU主控单元通过接口电路分别与逆变器和升压变压器(3)电连接在一起；串谐电感器L(4)与被测试的高电压互感器(8)的串联谐振频率为45Hz～55Hz，升压变压器(3)为0～550KV的升压变压器。

2.一种利用权利要求1所述的高电压互感器介质损耗测试装置对高电压互感器介质损耗进行测试的方法，包括以下步骤：

第一步、将变频电路(1)的输出端与升压变压器(3)的输入端相连接；

第二步、将升压变压器(3)的一输出端与串谐电感器L(4)一端相连，升压变压器(3)的另一输出端接地，串谐电感器L(4)的另一端分别连接到被测试的高电压互感器(8)的一端和标准电容器(7)的一端；

第三步、被测试的高电压互感器(8)的另一端连接无感可调电阻R₃的一端，将无感可调电阻R₃的另一端接地，将标准电容器(7)的另一端与无感固定电阻R₄和可调电容器C₄的并联输入端相连，无感固定电阻R₄和可调电容器C₄的并联输出端接地；

第四步、将标准电容器(7)与无感固定电阻R₄和可调电容器C₄的并联输入端串接点A和被测试的高电压互感器(8)与无感可调电阻R₃连接点B之间接入交流检流计P；

第五步、根据被测试的高电压互感器(8)的电容参数选择合适的串谐电感器L(4)的电感参数，使被测试的高电压互感器(8)的C_X和串谐电感器L(4)串联后的串联谐振频率在45Hz～55Hz范围之内；

第六步、接通电源后通过CPU调整变频电路的输出频率w，直到串谐电感器L与被测试的高电压互感器(8)的出现谐振；

第七步、通过CPU调整升压变压器的试验电压到试验电压值；

第八步、分别调整西林电桥中的C₄和R₃使交流检流计P(6)的读数为零，CPU由采样电路即可获得这时的C₄和R₃的值，并根据：

$C_X=\frac{R_4}{R_3}{C}_N$

tgδ＝ωC₄R₄

计算出被测试的高电压互感器(8)的电容值C_X和介质损耗因数tanδ，并由显示器显示出；

第九步、根据测量出的C_X和tanδ值判断被测试的高电压互感器(8)的介损状态。

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