CN104166048B - 基于谐振网络抗工频干扰的绝缘电阻测试装置及测试方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种基于谐振网络抗工频干扰的绝缘电阻测试装置及测试方法，本发明使用并联谐振与串联谐振组合成的混合谐振网络，并联谐振在高压端，串联谐振在低压端，同时在谐振网络中点接入有一定抗干扰能力的绝缘电阻表，实现在强感应电情况下绝缘电阻测试的有效测试。本发明可大幅衰减工频感应电，从而消除感应电对绝缘测试的影响。使用本发明对停电线路进行绝缘电阻测试时，无需对临近带点线路停电。
Description
技术领域
本发明属于一种高压线路绝缘电阻测试装置和测试方法，特别是针对同塔双回、多回输电线路，感应电压高而又不适合大面积停电情况下的基于谐振网络抗工频干扰的绝缘电阻测试装置及测试方法。
背景技术
输电线路的绝缘状况是电网安全运行的重要参数。由于输电线路走廊越来越紧张，许多传输线路均采用同塔双回，并且回廊内传输线越来越多。对停电线路进行检修时，未停电线路会在被检修线路上产生高达几万伏的感应电压，导致绝缘测试无法进行。所述感应电压是由运行线路对检测线路的分布电容耦合感应产生的。同塔双回传输线的干扰特别强，240公里的750kV线路不换相时感应电压可高达40kV，换相后感应电压可减小至8kV。在这么强的干扰下，直接使用绝缘电阻表，包括进口的顶级绝缘电阻表均无法检测，甚至被烧毁。
另一种方法是使用直流高压发生器，在被测线路上加载测试高压，测量线路的泄漏电流，算出绝缘电阻。此方法设备笨重，操作不方便，感应电压高时对人员和设备都有危险。而且，直流高压发生器输出电流有限，当线路绝缘电阻较低时电压加不上去，很难获得稳定、真实的绝缘电阻值。
另外，在超高压、特高压变电站也有很强的干扰，给变电站设备 的绝缘测试带来很大的困扰。
发明内容
本发明的目的是提出一种基于谐振网络与绝缘电阻表的组合的方法，实现强感应电情况下绝缘电阻的有效测试的基于谐振网络抗工频干扰的绝缘电阻测试装置及测试方法，以克服现有技术的不足。
为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：
一种基于谐振网络抗工频干扰的绝缘电阻测试装置，其特点是：所述装置包括串联谐振和并联谐振的混合谐振网络，所述并联谐振设置在高压端，并联谐振的上端与被测线路相连接，并联谐振的下端为所述混合谐振网络中点；所述串联谐振设置在低压端，串联谐振的上端为所述混合谐振网络中点，串联谐振的下端接地。
所述并联谐振包括并联电容、并联电抗器以及电抗器支路电阻，所述并联电抗器与电抗器支路电阻串联，所述并联电容并联在所述并联电抗器与电抗器支路电阻串联回路的两端，所述并联谐振工频呈现高阻抗，直流呈现低阻抗。
所述串联谐振包括串联电容、串联电抗器以及串联内阻，所述串联电抗器、串联内阻以及串联电容串联构成串联谐振，所述串联谐振工频呈现低阻抗，直流呈现高阻抗。
本发明还提供一种基于谐振网络抗工频干扰的绝缘电阻测试装置的绝缘电阻测试方法，其特点是：采用具有一定抗干扰能力的绝缘电阻表，所述绝缘电阻表的高压输出端接所述混合谐振网络的中点，绝缘电阻表的测试端接地，以测试高压输电线路的绝缘电阻。
本发明与已有技术相比，本发明的有益效果是：
1)采用工频谐振网络大幅衰减被测线路中的工频感应电压，在保障测试设备、人员安全的前提下，对输电线路绝缘电阻进行有效测试。
2)利用本发明进行测量，无需将对测试线路有干扰的所有高压线路进行断电，避免在绝缘测试时大范围停电。
附图说明
图1为本发明并联谐振等效电路图。
图2为本发明串联谐振等效电路图。
图3为本发明绝缘电阻测试装置的测试电路示意图。
图4为本发明绝缘电阻测试装置测试的实际等效电路图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细描述。
如图1所示，本发明并联谐振Z1由并联电容器C1，并联电抗器L1，电抗器支路电阻R1组成。并联谐振设置在高压端，其上端接高压输入端B，Z1的下端接谐振网络中点C。具体参数为：C1＝47nF，L1＝215.8H，R1＝1kΩ。
所述并联谐振的谐振频率与混合谐振网络内部参数的关系为：
ω为谐振角频率，ω＝2πf；
谐振频率
工频阻抗
直流阻抗Z1-DC＝R1＝1kΩ；
品质因素
所以并联谐振阻抗特性为工频高阻，直流低阻。
如图2所示，串联谐振Z2由串联电容器C2，串联电抗器L2，串联电阻R2组成。串联谐振设置在低压端，其上端接谐振网络中点C，Z2的下端接地D。具体参数为：C2＝1μF，L2＝10.15H，R2＝1kΩ。其中C2的绝育电阻大于100GΩ。
串联谐振的谐振频率与混合谐振网络内部参数的关系为：
ω为谐振角频率，ω＝2πf；
谐振频率
工频阻抗Z2＝R2＝1kΩ；
直流阻抗Z2-DC为C2的绝缘电阻，大于100GΩ；
品质因素
所以串联谐振阻抗特性为工频低阻，直流高阻。
本发明混合谐振网络与绝缘电阻表M的测试连接如图3所示。其中，绝缘电阻表的高压输出端L接在混合谐振网络中点C，绝缘电阻表的低压测量端接地。有工频感应电的情况下，混合谐振网络输入端的感应电为U1，经过混合谐振网络衰减，在混合谐振网络中点的电压为U2。工频衰减倍数如果感应电U1为100kV，则衰减后的感应电U2＝21.7V。
本发明基于混合谐振网络的输电绝缘电阻现场测试等效电路示意图如图4所示。其中T为运行线路，标记为A，其电压等级为U0，比如220kV，500kV，750kV等。t为被测停电线路，标记为B。运行线路与停电线路之间存在耦合电容CT-t。停电线路与大地D之间的绝缘电阻为RX，电容为CX。线路T的运行电压U0经过电容CT-t与CX分压形成感应电压U1。使用混合谐振网络对停电线路进行绝缘测试时，混合谐振网络的高压端连接至被测线路B，混合谐振网络中点C连接绝缘电阻表M的高压端L，混合谐振网络低压端接地D。由于混合谐振网络具有工频衰减特性，工频感应电U1经混合谐振网络大幅衰减后形成一个不超过100V的感应电U2。使用具有抗100V工频干扰能力的绝缘电阻表进行绝缘电阻测试，可以消除U2对测试的影响。同时，混合谐振网络对于直流来说，Z1为低阻抗(1kΩ)，Z2为高阻抗(大于100GΩ)，绝缘电阻测试直流高压通过Z1加载在被测线路上，Z2的泄漏电流可以忽略不计，从而保证了绝缘电阻测试的有效性。
利用上述方法，分别在实验室与变电站现场进行测试验证。在实验室使用1000MΩ标准电阻，先使用绝缘表用2500V档进行测试，结果显示为998MΩ；使用混合谐振网络与绝缘表的组合进行测试，结果显示也为998MΩ，说明本方法可直接测得绝缘电阻，无需换算。在220kV变电站现场对110kV线路进行绝缘测试，由于感应电的影响，绝缘电阻表无法直接测试。通过混合谐振与绝缘表的组合进行测试，得到绝缘电阻值为67MΩ，说明本发明可有效消除感应电对绝缘电阻测量的影响。
本说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。
Claims (3)
1.一种基于谐振网络抗工频干扰的绝缘电阻测试装置，其特征在于：所述装置包括串联谐振和并联谐振的混合谐振网络，所述并联谐振设置在高压端，并联谐振的上端与被测线路相连接，并联谐振的下端为所述混合谐振网络中点；所述串联谐振设置在低压端，串联谐振的上端为所述混合谐振网络中点，串联谐振的下端接地；采用具有一定抗干扰能力的绝缘电阻表，所述绝缘电阻表的高压输出端接所述混合谐振网络的中点，绝缘电阻表的测试端接地，以测试输电线路的绝缘电阻。
2.如权利要求1所述的基于谐振网络抗工频干扰的绝缘电阻测试装置，其特征在于：所述并联谐振包括并联电容、并联电抗器以及电抗器支路电阻，所述并联电抗器与电抗器支路电阻串联，所述并联电容并联在所述并联电抗器与电抗器支路电阻串联回路的两端，所述并联谐振工频呈现高阻抗，直流呈现低阻抗。
3.如权利要求1所述的基于谐振网络抗工频干扰的绝缘电阻测试装置，其特征在于：所述串联谐振包括串联电容、串联电抗器以及串联内阻，所述串联电抗器、串联内阻以及串联电容串联构成串联谐振，所述串联谐振工频呈现低阻抗，直流呈现高阻抗。
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