CN105137311B - 一种干式空心电抗器匝间绝缘电老化试验系统及其试验方法 - Google Patents

Abstract

一种干式空心电抗器匝间绝缘电老化试验系统及其试验方法，它涉及一种电抗器试验系统及试验方法。本发明为了解决现有技术在进行干式空心电抗器老化规律试验时，试验时间长，所得试验数据少的问题。本发明包括电源部分、保护电阻、分压器、试验电路部分和远程监测部分，试验电路部分包括若干并联的试件回路，每个试件回路包括相互串联的熔断器和试件，远程监测部分包括若干电压传感器、转换装置和上位机，电源部分通过保护电阻连接分压器的两端，分压器的输出端连接试验电路部分，远程监测部分的电压传感器的输入端均与试件建立连接，电压传感器的输出端通脱转换装置与上位机建立连接。本发明在保证样本容量的前提下缩短试验时间。

Description

一种干式空心电抗器匝间绝缘电老化试验系统及其试验方法

技术领域

本发明涉及一种电抗器试验系统及试验方法，具体涉及一种干式空心电抗器匝间绝缘电老化试验系统及其试验方法，属于电抗器匝间绝缘试验技术领域。

背景技术

为调节电网的无功功率，在超高压、大电网变电站的设计标准中要求串联或并联一定数量的电抗器，此外在电网中电抗器也常用于滤波、限流等场合。与传统的油浸式铁芯电抗器相比，干式空心电抗器具备电抗值线性、结构简单、重量轻、不易磁饱和等优点，因而其投运数量迅速增加。随着干式电抗器投运数量及投运时间的增加，故障也逐步增多。线圈受潮、材料缺陷、局部过热、投切频繁及局部电弧等故障最终会导致电抗器的匝间短路烧毁电抗器，甚至造成更大的事故。据相关资料显示，电抗器的出厂检验过程中查出匝间绝缘故障的概率不足1％，现场检验发现其故障率高达6.58％，说明运行中干式空心电抗器的匝间绝缘逐渐老化，绝缘性能降低，最终击穿。

研究干式空心电抗器匝间绝缘材料的老化规律，对了解干式空心电抗器匝间绝缘的损坏机理是十分必要的。电老化作为最重要的老化形式之一，应是研究的重点。最理想的电老化方法是对试品施加工作电压，直至试样击穿，总结电老化规律，但是耗费时间太长。一般常用的加速电老化方法，即在试品上所施加的电应力大于其工作应力，但是不能改变老化机理，因而不能通过加速老化的方法无限的缩短老化时间。干式空心电抗器的设计寿命在20年以上，即使采用加速电老化的方法依然很费时间。此外，固体绝缘的电老化寿命分散性较大，通常的做法是在不改变测试条件的情况下加大样本量，并利用算法对测试结果进行统计分析得到被试品的老化规律，进而外推得到额定电压下样品的电老化寿命，样本量越大结果越准确。为了更准确的得到电老化规律，缩短老化时间，应该找到一种可以对多个样品同时试验的电老化方法及系统。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有技术在进行干式空心电抗器老化规律试验时，试验时间长，所得试验数据少的问题。

本发明的技术方案是：一种干式空心电抗器匝间绝缘电老化试验系统，包括电源部分、保护电阻、电容分压器、试验电路部分和远程监测部分，所述试验电路部分包括若干并联的试样回路，每个试样回路包括相互串联的熔断器和试样，所述远程监测部分包括若干电压传感器、转换装置和上位机，所述电源部分通过保护电阻连接电容分压器的两端，电容分压器的输出端连接试验电路部分，远程监测部分的电压传感器的输入端均与试样建立连接，电压传感器的输出端通脱转换装置与上位机建立连接。

所述电源部分包括稳压电源、调压器和变压器，电网的单相电连接稳压电源的输入端，稳压电源的输出端连接调压器的输入端，调压器的输出端连接变压器的输入端，由于电老化的周期较长，少则数小时多则数十小时，通过稳压电源，可最大限度的减小由于电网电压波动所导致不同批次试品间电老化进程的差别，从而减小老化寿命的分散性。

所述电压传感器包括串联的电压传感器高压臂电容和电压传感器低压臂电容，串联后的电压传感器高压臂电容和电压传感器低压臂电容并接在试样的两端，转换装置的输入端连接在电压传感器高压臂电容和电压传感器低压臂电容之间。

所述转换装置为数据采集卡，所述上位机内安装有VB程序，数据采集卡的作用是将电压传感器送入的模拟电压信号转换成数字信号送入上位机；VB程序根据数据采集卡数据的路数进行编号1、2····、N，N路输入信号都为“1”时，所有计时开始，某路试样击穿时熔断器断开高压，传感器电压降为0，数据采集卡输入计算机的信号变为“0”。

所述干式空心电抗器匝间绝缘老化试验系统包括高压开关和局放检测系统，所述局放检测系统包括耦合电容、检测阻抗和局放检测仪，耦合电容和检测阻抗串联后并接在试验电路部分的两端，局放检测仪接在检测阻抗的两端，所述高压开关设在试验电路部分与耦合电容之间，当需要进行出现局部放电后试样的老化规律时，闭合开关测定局放起始电压，最终确定老化电压。通过局放检测系统可以监测到起始局部放电电压，达到老化机理一致的目的。

所述电容分压器包括相互串联的电容分压器高压臂电容和电容分压器低压臂电容。

所述变压器容量大于若干组试样所需容量之和。

所述熔断器的熔断电流略大于耐压过程中单个试样回路正常耐压过程中所需的最大电流，远小于击穿时的瞬态电流，且熔断器的响应速度快于电源控制台的空开响应速度，以满足在耐压过程中正常通电，击穿时迅速熔断切掉击穿试样，断开该支路的高压，不影响其它试样的老化进程。

基于一种干式空心电抗器匝间绝缘电老化试验系统的试验方法包括以下步骤：

步骤一、预实验，包括对单个试样进行连续升压试验，得到其击穿电压和起始局部放电电压；

步骤二、根据步骤一所述预实验的试验结果，确定电老化耐压试验的试验电压的大小；

步骤三、将N个试样回路并联后进行耐压试验，利用上位机分别对每个试样回路进行监督计时，并实时反映试验结果。

所述耐压试验的步骤包括：

电源部分接通，电压传感器通过转换装置将每个试样的电压信号通过转换装置送至上位机，上位机对每个试样进行编号和计时；

试样击穿时，电压传感器发送信号至上位机，上位机内与该试样对应编号的计时器停止，并保存时间数据；

全部试样击穿时，数据采集卡将电压传感器送入的模拟电压信号转换成数字信号后送入上位机，上位机根据信号发出试验终止命令。

本发明与现有技术相比具有以下效果：多个样品同时进行电老化试验时，不可能同时击穿，本发明的试验系统具有三个方面的功能：首先在短寿命的试样击穿时该系统应该能够防止击穿所引发的大电流导致电源控制台的空开跳闸断掉高压电源进而影响其他样品的老化进程；其次在施加着高压的情况下准确的知道击穿样品的试样编号及击穿时间；再次该系统最大限度的减小由于试验系统所导致的击穿电压的分散性。所述电容分压器可以实时的检测试验电压的大小，多个试样回路并联，可以同时试验多个试样，在保证样本容量的前提下减小试样大大的缩短老化试验时间，并且每个试样的击穿不会引起试验回路断电，不会影响其他试样的老化进程，由于老化寿命不同，在所有试样击穿前系统处于高电压无法近距离观察，需要远程监测系统，以记录每个试样的老化寿命，并随时了解整个试验进程。

附图说明

图1，本发明的试验系统的电路示意图；

图2，本发明的流程图。

具体实施方式

结合附图说明本法发明的具体实施方式，本发明的一种干式空心电抗器匝间绝缘电老化试验系统，包括电源部分、保护电阻5、电容分压器22、试验电路部分和远程监测部分，所述试验电路部分包括若干并联的试样回路，每个试样回路包括相互串联的熔断器和试样，所述远程监测部分包括若干电压传感器、转换装置和上位机21，所述电源部分通过保护电阻5连接电容分压器22的两端，电容分压器22的输出端连接试验电路部分，远程监测部分的电压传感器的输入端均与试样建立连接，电压传感器的输出端通脱转换装置与上位机21建立连接。

所述电源部分包括稳压电源2、调压器3和试验变压器4，电网1的单相电连接稳压电源2的输入端，稳压电源2的输出端连接调压器3的输入端，调压器的输出端连接试验变压器4的输入端。

所述电压传感器包括串联的电压传感器高压臂电容和电压传感器低压臂电容，串联后的电压传感器高压臂电容和电压传感器低压臂电容并接在试样的两端，转换装置的输入端连接在电压传感器高压臂电容和电压传感器低压臂电容之间。

所述转换装置为数据采集卡20，所述上位机21内安装有VB程序。

所述干式空心电抗器匝间绝缘老化试验系统包括高压开关16和局放检测系统，所述局放检测系统包括耦合电容17、检测阻抗18和局放检测仪19，耦合电容17和检测阻抗18串联后并接在试验电路部分的两端，局放检测仪19接在检测阻抗18的两端，所述高压开关16设在试验电路部分与耦合电容17之间。

所述电容分压器22包括相互串联的电容分压器高压臂电容6和电容分压器低压臂电容7。

所述试验变压器4容量大于若干组试样所需的容量之和。

所述熔断器的熔断电流电流略大于单个试样耐压过程中所需的最大电流。

如附图1所示，本试验系统的电路搭建过程为：从工频电网1取出220V的单相电连接至稳压电源2的输入端；稳压电源2的输出端连接至调压器3的输入端；调压器3的输出端连接至无局放试验变压器4的输入端；试验变压器的高压输出端串接保护电阻5后连接至由高压臂电容器6与低压臂电容7所组成的电容分压器的两端；将第一个试样9并联由高压臂电容10、低压臂电容11所组成的电压传感器后与熔断器8串联，最后并联至电容分压器的两端，所述电压传感器的作用是采集试品电压，输出电压0～5伏；；依次类推直至将第N个试样13并联由高压臂电容14、低压臂电容15所组成的电压传感器后与熔断器12串联最后与第N-1个试样并联；在第N个试样13的高压端串联高压开关16后并联由耦合电容17、检测阻抗18组成的局部放电测量系统的高压部分；检测阻抗18两端的电压信号送入局放检测仪19；将每一个试验所并联电压传感器的输出信号，共N路送入数据采集卡20，转换成数字信号后传输给上位机21。

如图2所示，基于一种干式空心电抗器匝间绝缘电老化试验系统的试验方法，包括以下步骤：

正式耐压试验开始前进行预实验，即对单个被试匝间绝缘试样进行连续升压试验，得到其击穿电压及起始局部放电电压；

根据预实验所得的试验结果确定电老化耐压试验的试验电压的大小；

将所有的N个试样并联进行耐压试验，如果需要监测局部放电的相关信息，则需将高压开关16闭合，反之高压开关16断开，只进行电老化试验。选择的熔断器8和熔断器12的伏秒特性高于试验变压器4控制台空气开关的伏秒特性，当试样击穿时熔断器快速烧毁切断高压，而试样检验变压器4控制台内空气开关不动作，保持试验变压器4高压输出不受影响。

由N个电压传感器、数据采集卡20及上位机21所组成的电压监测系统工作方式如下：当开始施加电压时，电压传感器开始有电压输出，此时数据采集卡20向上位机21送出的数字信号为“11····1”(共计N个“1”)，此时计算机的计时器1、计时器2····、计时器N开始计时，当有试样击穿时，比如第一个试样9击穿，由于熔断器8烧毁切断高压，此时有高压臂电容10、低压臂电容11所组成的电压传感器输出电压变为零，则与之对应的数据采集卡20这一路的输出数字信号变为“0”，则计时器停止计时并保存时间数据，当所有的试样都击穿时，数据采集卡20向上位机21送出的数字信号为“00····0”，共计N个“0”，此时上位机21弹出对话框提示试验人员，“试验完成”，试验人员切断高压，试验结束。

Claims (10)

1.一种干式空心电抗器匝间绝缘电老化试验系统，包括电源部分、保护电阻、电容分压器、试验电路部分和远程监测部分，其特征在于：所述试验电路部分包括若干并联的试样回路，每个试样回路包括相互串联的熔断器和试样，所述远程监测部分包括若干电压传感器、转换装置和上位机，所述电源部分通过保护电阻连接电容分压器的两端，电容分压器的输出端连接试验电路部分，远程监测部分的电压传感器的输入端均与试样建立连接，电压传感器的输出端通脱转换装置与上位机建立连接。

2.根据权利要求1所述一种干式空心电抗器匝间绝缘电老化试验系统，其特征在于：所述电源部分包括稳压电源、调压器和变压器，电网的单相电连接稳压电源的输入端，稳压电源的输出端连接调压器的输入端，调压起到输出端连接变压器的输入端。

3.根据权利要求1所述一种干式空心电抗器匝间绝缘电老化试验系统，其特征在于：所述电压传感器包括串联的电压传感器高压臂电容和电压传感器低压臂电容，串联后的电压传感器高压臂电容和电压传感器低压臂电容并接在试样的两端，转换装置的输入端连接在电压传感器高压臂电容和电压传感器低压臂电容之间。

4.根据权利要求1所述一种干式空心电抗器匝间绝缘电老化试验系统，其特征在于：所述转换装置为数据采集卡。

5.根据权利要求1所述一种干式空心电抗器匝间绝缘电老化试验系统，其特征在于：所述干式空心电抗器匝间绝缘老化试验系统包括高压开关和局放检测系统，所述局放检测系统包括耦合电容、检测阻抗和局放检测仪，耦合电容和检测阻抗串联后并接在试验电路部分的两端，局放检测仪接在检测阻抗的两端，所述高压开关设在试验电路部分与耦合电容之间。

6.根据权利要求1所述一种干式空心电抗器匝间绝缘电老化试验系统，其特征在于：所述电容分压器包括相互串联的电容分压器高压臂电容和电容分压器低压臂电容。

7.根据权利要求2所述一种干式空心电抗器匝间绝缘电老化试验系统，其特征在于：所述变压器容量大于若干组试样所需容量之和。

8.根据权利要求1所述一种干式空心电抗器匝间绝缘电老化试验系统，其特征在于：所述熔断器的熔断电流大于单个试样回路正常耐压过程中所需的最大电流。

9.基于权利要求1所述一种干式空心电抗器匝间绝缘电老化试验系统的试验方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤一、预实验，包括对单个试样进行连续升压试验，得到其击穿电压和起始局部放电电压；

步骤二、根据步骤一所述预实验的试验结果，确定电老化耐压试验的试验电压的大小；

步骤三、将N个试样回路并联后进行耐压试验，利用上位机分别对每个试样回路进行监督计时，并实时反映试验结果。

10.根据权利要求9所述一种干式空心电抗器匝间绝缘电老化试验系统的试验方法，其特征在于：所述耐压试验的步骤包括：

电源部分接通，电压传感器通过转换装置将每个试样的模拟电压信号通过转换装置转换成数字信号后送至上位机，上位机对每个试样进行编号和计时；

试样击穿时，电压传感器发送信号至上位机，上位机内与该试样对应编号的计时器停止，并保存时间数据；

全部试样击穿时，上位机根据电压传感器发送的信号，发出试验终止提示信号。