CN104007378B - 一种串联电容器阻尼放电的测试装置及测试方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开的一种串联电容器阻尼放电的测试装置及测试方法，该测试装置包括相连的隔离变压器、变频谐振恒流充电电源和升压整流变压器，升压整流变压器连接有全校整流硅堆，全校整流硅堆两端还分别并联有气动球隙和充电电压测试分压器，放电电压测试分压器依次与放电电流测试线圈、电抗器以及被测串联电容器串联形成闭合回路，电抗器两端还并联有放电电压测试分压器，利用该测试装置进行测试的方法包括选定目标值进行充电、合上气动球隙放电以及放电完成后打开气动球隙开关三步。本发明的一种串联电容器阻尼放电的测试装置及方法，解决了现有测试装置存在的升压放电速度慢的问题，保证了高可靠、高精度、高速度地完成20s内阻尼放电电流测试过程。

Description

一种串联电容器阻尼放电的测试装置及测试方法
技术领域
本发明属于测试设备技术领域，具体涉及一种串联电容器阻尼放电的测试装置，还涉及一种利用该测试装置进行阻尼放电测试的方法。
背景技术
串联电容器要承受当系统故障后间隙导通或旁路开关合闸时通过系统的故障电流与电容器组放电电流(包括非周期分量)叠加的放电电流。电容器是否能承受这么大的放电电流，必须通过测试验证。
目前，常规此项测试的直流电源通常采用工频交流调压器—变压器生压—高压硅堆整流的模式，由于受脉动整流相对频率(100Hz)影响，试品容抗较大，由于受高压硅堆通流较小和测试变压器容量影响，测试时，升流最大才能达到数十毫安级，很难在20s内完成升压过程；另外，手动调整火花间隙的击穿距离，速度慢，在规定电压下，击穿间隙距离大小很难人工掌握精度，由于这两个缺点，按照GB/T6115.1第5.13项要求，无法完成在20s内完成一次升压放电过程。
发明内容
本发明的目的在于提供一种串联电容器阻尼放电的测试装置，解决了现有测试装置存在的升压放电速度慢的问题。
本发明的目的还在于提供一种利用该测试装置进行阻尼放电测试的方法，使得升压放电速度大大提升。
本发明所采用的技术方案是：一种串联电容器阻尼放电的测试装置，包括依次相连的隔离变压器、变频谐振恒流充电电源以及升压整流变压器，升压整流变压器两端连接有全校整流硅堆，全校整流硅堆两端还分别并联有气动球隙和充电电压测试分压器，气动球隙还通过接地线接地，放电电压测试分压器依次与放电电流测试线圈、电抗器以及被测串联电容器串联形成闭合回路，电抗器两端还并联有放电电压测试分压器，放电电流测试线圈以及放电电压测试分压器分别与同一个数字存储录波器的不同通道相连。
本发明所采用的另一种技术方案是：利用上述测试装置进行串联电容器阻尼放电测试的方法，具体包括以下步骤：
第一步，将隔离变压器的两端与220V交流电源相连，合上电源开关对整个电路进行升压充电到目标值；
第二步，当升压充电达到目标值时，关闭变频谐振恒流充电电源，并手动合上气动球隙进行放电，放电同时触发数字存储录波器记录回路内的电压及电流特性；
第三步，当放电完成后，打开气动球隙使其复位；
第四步，重复进行第一步到第三步的测试过程10次，每次时间间隔不超过20s，完成测试后如果该串联电容器仍然完好则证明其测试性能达标。
本发明的特点还在于，
第一步中对整个电路进行升压充电到目标值的具体过程为：
将变频谐振恒流充电电源调为零相位，调节频率至254.3Hz，然后运行变频谐振恒流充电电源并对其进行升压，使输出电流达到目标值，期间在充电电压测试分压器两端连接一个电压表监测升压充电是否达到目标值。
第二步中关闭变频谐振恒流充电电源的具体过程为：
将变频谐振恒流充电电源的电压迅速调回零位并停止运行。
本发明的一种串联电容器阻尼放电的测试装置，解决了现有测试装置存在的升压放电速度慢的问题，并且在升压过程中整个设备不会出现过流情况，而采用上述测试装置进行放电测试的方法能够保证升压放电时间在7s～8s内完成，保证了高可靠、高精度、高速度完成20s内阻尼放电电流测试过程。
附图说明
图1是本发明的一种串联电容器阻尼放电的测试装置的结构示意图。
图中，1.隔离变压器，2.变频谐振恒流充电电源，3.升压整流变压器，4.全校整流硅堆，5.气动球隙，6.充电电压测试分压器，7.被测串联电容器，8.电抗器，9.放电电压测试分压器，10.放电电流测试线圈，11.接地线，12.数字存储录波器。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明进行详细说明。
本发明提供的一种串联电容器阻尼放电的测试装置的结构如图1所示，包括依次相连的隔离变压器1、变频谐振恒流充电电源2以及升压整流变压器3，升压整流变压器3两端连接有全校整流硅堆4，全校整流硅堆4两端还分别并联有气动球隙5和充电电压测试分压器6，气动球隙5还通过接地线11接地，放电电压测试分压器6依次与放电电流测试线圈10、电抗器8以及被测串联电容器7串联形成闭合回路，电抗器8两端还并联有放电电压测试分压器9，放电电流测试线圈10以及放电电压测试分压器9分别与同一个数字存储录波器12的不同通道相连。
利用上述的测试装置进行串联电容器阻尼放电测试的方法，具体包括以下步骤：
第一步，将隔离变压器1的两端与220V交流电源相连，合上电源开关开始充电，同时将变频谐振恒流充电电源2调为零相位，调节频率至254.3Hz，然后运行变频谐振恒流充电电源2并对其进行升压，使输出电流达到目标值，期间在充电电压测试分压器6两端连接一个电压表监测升压充电是否达到目标值；
第二步，当升压充电达到目标值时，将变频谐振恒流充电电源2的电压迅速调回零位并停止运行，然后手动合上气动球隙5进行放电，放电同时触发数字存储录波器12记录回路内的电压及电流特性；
第三步，当放电完成后，打开气动球隙5使其复位；
第四步，重复进行第一步到第三步的测试过程10次，每次时间间隔不超过20s，完成测试后如果该串联电容器仍然完好则证明其测试性能达标。
本发明中通过提前测试被测串联电容器的阻尼放电电流、阻尼电抗的电感量和放电时阻尼电阻回路电阻，与其匹配设计电抗器。同时由于原来接入的是10kV的高压工频电源，操作时存在风险，测试的直流电源采用工频交流调压器—变压器升压—高压硅堆整流的模式，受工频全波整流测试时使用的变压器的脉动整流相对频率(100Hz)的影响，导致被测串联电容器的容抗较大(平均达到36.25Ω)，并受高压硅堆通流较小和试验变压器容量影响，使得升流最大才能达到数十安级，升压充电时从零升到目标值的速度较慢，而本发明中直接接入220V交流电源，并且由于变频谐振恒流充电电源的工作频率(254.3Hz)较大，在LC串联调谐工况下，通过体积和重量都很小的隔离变压器和升压变压器，全桥整流器加载试品，从而降低了被测串联电容器的容抗(平均达到5.77Ω)，计算可知本发明中被测串联电容器的容抗为原工频全波整流时的0.16倍，在增大充电电源频率的同时又降低了被测串联电容器的容抗，因此使得升压充电过程可以在6s～7s完成；现有的放电过程采用手动控制火花间隙利用短路放电的方式，这种手动调整火花间隙击穿距离的方式放电速度较慢，而且在规定电压下击穿间隙的距离大小很难人工掌握，因此本发明采用气动火花间隙触发的方式，在预先调好间隙击穿距离尺寸后，将控制气动球隙启动和打开的控制按钮设置在变频谐振恒流充电电源上，而控制气动球隙启动和打开的装置与气动球隙相连，当升压完成后，手动启动气动球隙触头，控制击穿距离迅速使其击穿，从而整个放电时间控制在0.5s左右；同时还利用高速、高分辨率、高精度的数字存储录波器完成在气动火花间隙触发后的记录并自动存储试验波形工作，因此保证了整个升压放电时间在7s～8s内完成，并且能高可靠、高精度、高速度完成20s内阻尼放电电流测试过程。
通过上述方式，本发明的一种串联电容器阻尼放电的测试装置，解决了现有测试装置存在的升压放电速度慢的问题，并且在升压过程中整个设备不会出现过流情况，而采用上述测试装置进行放电测试的方法能够保证升压放电时间在7s～8s内完成，保证了高可靠、高精度、高速度完成20s内阻尼放电电流测试过程。

Claims (3)

1.一种串联电容器阻尼放电的测试方法，其特征在于，利用串联电容器阻尼放电的测试装置完成测试工作，所述串联电容器阻尼放电的测试装置包括依次相连的隔离变压器(1)、变频谐振恒流充电电源(2)以及升压整流变压器(3)，升压整流变压器(3)两端连接有全校整流硅堆(4)，全校整流硅堆(4)两端还分别并联有气动球隙(5)和充电电压测试分压器(6)，气动球隙(5)还通过接地线(11)接地，放电电压测试分压器(6)依次与放电电流测试线圈(10)、电抗器(8)以及被测串联电容器(7)串联形成闭合回路，电抗器(8)两端还并联有放电电压测试分压器(9)，放电电流测试线圈(10)以及放电电压测试分压器(9)分别与同一个数字存储录波器(12)的不同通道相连；
利用所述串联电容器阻尼放电的测试装置进行阻尼放电的测试方法具体包括以下步骤：
第一步，将隔离变压器(1)的两端与220V交流电源相连，合上电源开关对整个电路进行升压充电到目标值；
第二步，当升压充电达到目标值时，关闭变频谐振恒流充电电源(2)，并手动合上气动球隙(5)进行放电，放电同时触发数字存储录波器(12)记录回路内的电压及电流特性；
第三步，当放电完成后，打开气动球隙(5)使其复位；
第四步，重复进行第一步到第三步的测试过程10次，每次时间间隔不超过20s，完成测试后如果该串联电容器仍然完好则证明其测试性能达标。
2.如权利要求1所述的测试方法，其特征在于，所述第一步中对整个电路进行升压充电到目标值的具体过程为：
将变频谐振恒流充电电源(2)调为零相位，调节频率至254.3Hz，然后运行变频谐振恒流充电电源(2)并对其进行升压，使输出电流达到目标值，期间在充电电压测试分压器(6)两端连接一个电压表监测升压充电是否达到目标值。
3.如权利要求1所述的测试方法，其特征在于，所述第二步中关闭变频谐振恒流充电电源(2)的具体过程为：
将变频谐振恒流充电电源(2)的电压迅速调回零位并停止运行。
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