CN105277859A - 电磁式电压互感器感应耐压试验系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种电磁式电压互感器感应耐压试验系统及方法。所述系统包括：电磁式电压互感器，其包括一次绕组和二次绕组，其中所述二次绕组包括加压绕组和非加压绕组；变频器，其输出端与所述加压绕组的接入端连接，用于将接收到的工频交流电转换为设定频率的交流电输入至所述加压绕组；补偿电抗器，其两个连接端分别与所述非加压绕组的两个连接端连接；其中，所述非加压绕组的一端接地。本发明提供的技术方案，通过在电磁式电压互感器的二次绕组的非加压绕组两端并联一个补偿电抗器，以通过增加感应电流对由一次杂散电容引起的容性电流进行补偿，从而降低二次绕组中流过的电流，使得感应耐压试验能够顺利完成。

Description

电磁式电压互感器感应耐压试验系统及方法

技术领域

本发明涉及一种电力系统设备领域，特别是涉及一种电磁式电压互感器感应耐压试验系统及方法。

背景技术

电磁式电压互感器的倍频感应耐压试验是把频率100Hz-300Hz的励磁电压施加在电磁式电压互感器的二次绕组上，通过电磁感应，使一次绕组的首端电压达到试验电压。耐压试验主要是检验电压互感器存在的缺陷，如露铜、漆膜脱落、匝间短路和绕线时打结等原因造成的主绝缘和纵绝缘方面的缺陷。耐压试验可对电压互感器的安全运行起到预防作用，保证电力系统的安全运行。

目前，在对电磁式电压互感器进行感应耐压测试时，随着施加在二次绕组上的电压升高，流过二次绕组的输入电流会变得很大，受截面的影响，二次绕组通常无法承受如此大的电流，使得电压互感器的现场感应耐压测试无法完成。

发明内容

本发明提供一种电磁式电压互感器感应耐压试验系统及方法，以降低二次绕组的输入电流。

本发明的目的及解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。

本发明第一个方面提出了一种电磁式电压互感器感应耐压试验系统，包括：

电磁式电压互感器，其包括一次绕组和二次绕组，其中所述二次绕组包括加压绕组和非加压绕组；

变频器，其输出端与所述加压绕组的接入端连接，用于将接收到的工频交流电转换为设定频率的交流电输入至所述加压绕组；

补偿电抗器，其两个连接端分别与所述非加压绕组的两个连接端连接；

其中，所述非加压绕组的一端接地。

可选地，前述的电磁式电压互感器感应耐压试验系统，其中，所述加压绕组包括被测绕组；或者所述加压绕组包括被测绕组和非被测绕组。

可选地，前述的电磁式电压互感器感应耐压试验系统，其中，所述补偿电抗器的电感量为满足如下计算公式的电抗器：

$L=\frac{\[(U/I)+(0.5~2)\]\×{10}^3}{2\mathrm{\π}\×150}\left(mH\right)$

其中，L为补偿电抗器的电感量，U为所述加压绕组两端的电压值，I为流经所述加压绕组的电流值。

可选地，前述的电磁式电压互感器感应耐压试验系统，其中，所述补偿电抗器为感抗值可调的电抗器。

可选地，前述的电磁式电压互感器感应耐压试验系统，其中，所述变频器包括：

整流电路，用于将接收到的工频交流电转换为直流电；

逆变电路，用于将所述直流电转换成为所述设定频率的交流电。

可选地，前述的电磁式电压互感器感应耐压试验系统，还包括：

监测装置，其监测端与所述变频器的输出端连接，用于监测所述变频器输出的电压和电流的角度。

可选地，前述的电磁式电压互感器感应耐压试验系统，还包括：

控制装置，分别与所述监测装置与所述变频器连接，用于接收所述监测装置监测到的所述变频器输出的电压和电流的角度，并根据所述电压和电流的角度向所述变频器发送控制指令，以使所述变频器根据所述控制指令调节所述设定频率使所述变频器输出的电压与电流的夹角为预设角度。

可选地，前述的电磁式电压互感器感应耐压试验系统，其中，所述预设角度为-5°～-2°。

应用前述提供的电磁式电压互感器感应耐压试验系统，本发明第二个方面提出了一种电磁式电压互感器感应耐压试验方法，包括：

所述变频器将接收到的工频交流电转换为设定频率的交流电输入至所述电磁式电压互感器的二次绕组中的加压绕组，使施加在所述加压绕组的励磁电压值为试验所需感应耐压值；

在预设的试验时间内，若所述电磁式电压互感器的绝缘介质没有被击穿，则所述电磁式电压互感器通过感应耐压试验。

可选的，前述的电磁式电压互感器感应耐压试验方法，还包括：

所述监测装置监测所述变频器输出的电压和电流的角度；

所述控制装置接收所述监测装置监测到的所述变频器输出的电压和电流的角度，并根据所述电压和电流的角度向所述变频器发送控制指令，以使所述变频器根据所述控制指令调节所述设定频率使所述变频器输出的电压与电流的夹角为预设角度。

借由上述技术方案，本发明提供的技术方案至少具有下列优点：

本发明提供的技术方案，通过在电磁式电压互感器的二次绕组的非加压绕组两端并联一个补偿电抗器，以通过增加感应电流对由一次杂散电容引起的容性电流进行补偿，从而降低二次绕组中流过的电流，使得感应耐压试验能够顺利完成，进而能够完成对电磁式电压互感器绝缘性能的检测。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例并配合附图详细说明如后。

附图说明

图1为本发明实施例一提供的电磁式电压互感器感应耐压试验系统的结构示意图；

图2为本实施例二提供的电磁式电压互感器感应耐压试验系统的结构示意图；

图3为本发明实施例三提供的电磁式电压互感器感应耐压试验方法的流程示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明实施例通过提供一种电磁式电压互感器感应耐压试验系统及方法，解决了现有技术在对电磁式电压互感器进行感应耐压测试时，随着励磁电压的升高，二次绕组的输入电流会变得很大，二次绕组通常无法承受如此大的电流而不能完成感应耐压实验的问题，降低了试验过程中二次绕组中流过的电流，且能够达到对电磁式电压互感器绝缘性能的检测的目的。

本发明实施例的技术方案为解决上述技术问题，总体思路如下：

本发明方案中，电磁式电压互感器感应耐压试验系统，包括：

电磁式电压互感器，其包括一次绕组和二次绕组，其中所述二次绕组包括加压绕组和非加压绕组；

变频器，其输出端与所述加压绕组的接入端连接，用于将接收到的工频交流电转换为设定频率的交流电输入至所述加压绕组；

补偿电抗器，其两个连接端分别与所述非加压绕组的两个连接端连接；

其中，所述非加压绕组的一端接地。

通过在电磁式电压互感器的二次绕组的非加压绕组两端并联一个补偿电抗器，以通过增加感应电流对由一次杂散电容引起的容性电流进行补偿，从而降低二次绕组中流过的电流，使得感应耐压试验能够顺利完成，进而能够完成对电磁式电压互感器绝缘性能的检测。

为了使本发明所属技术领域中的技术人员更清楚的理解本发明，下面结合附图，通过具体实施例对本发明作详细描述。

如图1所示，本发明实施例一提供的电磁式电压互感器感应耐压试验系统的结构示意图。本实施例一所述的电磁式电压互感器感应耐压试验系统，包括：电磁式电压互感器2、变频器1及补偿电抗器3。其中，所述电磁式电压互感器2包括一次绕组AX和二次绕组。所述二次绕组包括加压绕组a_Dx_D和第一非加压绕组ax。所述变频器1的输出端与所述加压绕组a_Dx_D的接入端连接，用于将接收到的工频交流电转换为设定频率的交流电输入至所述加压绕组a_Dx_D。所述补偿电抗器3的两个连接端分别与所述非加压绕组ax的两个连接端连接。所述非加压绕组ax的一端(如图1所示的x端)接地。

这里需要补充的是：目前，电压互感器感应耐压最常用的试验电源是三倍频发生器。三倍频发生器的体积大，重量大、携带不方便，而且其输出容量有限、内阻抗较大、含有高次谐波以及感应电动势随着负载的变化不稳定，而且容易发生输出电压波形容易畸变，而作为高压试验的电源设备，输出电压和波形保持稳定是最基本的要求。因此，本实施例采用三相电源和变频器来作为电压互感器感应耐压试验的电源。其中，所述三相电源可以是市电，即工频交流电。所述变频器可包括整流电路和逆变电路。所述整流电路将工频交流电整流为直流电，所述逆变电路将再把直流电转换为频率可调的交流电。与三倍频发生器相比，采用变频器体积小、轻便、输出电压稳定且可调，输出电流大，谐波分量少，而且频率是连续可调的，可以保证励磁绕组的可靠安全。

进一步的，上述实施例中所述的补偿电抗器的电感量为满足如下计算公式(1)的电抗器：

$L=\frac{\[(U/I)+(0.5~2)\]\×{10}^3}{2\mathrm{\π}\×150}\left(mH\right)---\left(1\right)$

其中，L为补偿电抗器的电感量，U为所述加压绕组两端的电压值，I为流经所述加压绕组的电流值。

例如，所述加压绕组两端的电压值U为100V，流经所述加压绕组的电流值I为25A，通过上述计算可计算出所述补偿电抗器的电感量L＝1.91-3.50mH。

具体的，所述补偿电抗器为感抗值可调的电抗器。

进一步的，为了使所述补偿电抗器的电流补偿更优化，使得所述变频器施加在所述加压绕组的试验所需感应耐压值时，电压和电流的夹角趋于0；上述实施例所述的电磁式电压互感器感应耐压试验系统还包括：监测装置。所述监测装置其监测端与所述变频器的输出端连接，用于监测所述变频器输出的电压和电流的角度。通过所述监测装置可实时获得所述电压和电流的角度，为调节变频器输出交流电频率提供数据支持。

再进一步的，上述实施例所述的电磁式电压互感器感应耐压试验系统还包括：控制装置。所述控制装置分别与所述监测装置与所述变频器连接。所述控制装置用于接收所述监测装置监测到的所述变频器输出的电压和电流的角度，并根据所述电压和电流的角度向所述变频器发送控制指令，以使所述变频器根据所述控制指令调节所述设定频率使所述变频器输出的电压与电流的夹角为预设角度。

具体的，所述预设角度为-5°～-2°。

结合图1，本实施例一所述的电磁式电压互感器感应耐压试验系统的工作过程如下：所述变频器将接收到的交流电转换为150Hz的交流电输出至加压绕组a_Dx_D，并向所述加压绕组a_Dx_D施加电压。所述监测装置监测所述变频器输出的电压和电流的角度，并将监测到的电压和电流的角度发送至所述控制装置。所述控制装置根据所述电压和电流的角度向所述变频器发送控制指令，以使所述变频器根据所述控制指令调节所述设定频率使所述变频器输出的电压与电流的夹角为-5°～-2°。随着所述变频器施加在加压绕组a_Dx_D的电压升高，电磁式电压互感器铁芯趋于饱和，回路中感抗减小，感性电流增大，当所述变频器在加压绕组a_Dx_D两端施加的电压值为试验所需感应耐压值时，所述变频器输出电流和电压的夹角趋于0，此时持续预设试验时间若所述电磁式电压互感器的绝缘介质没有被击穿，则所述电磁式电压互感器通过感应耐压试验。

所述预设试验时间根据试验时所述变频器施加在加压电阻两端的电压频率(以下简称试验电压频率)不同有所不同。例如：当试验电压频率小于或等于100Hz，耐压时间可以为60S；当试验电压频率大于100Hz时，耐压时间为60×100/f(s)计算，且不小于20s，其中f为试验电压频率。

在实际的现场调试过程中，有时候仅仅通过在非加压绕组的两端并联补偿电抗器不能满足试验要求，即二次绕组的输入电流还是比较大，因此为了进一步的降低二次绕组的输入电流，本发明提供了如下实施例二。所述实施例二采用补偿电抗器进行电流补偿的同时降低电压互感器变比。具体的，

如图2所示，本实施例二提供的电磁式电压互感器感应耐压试验系统的结构示意图。本实施例二所述电磁式电压互感器感应耐压试验系统包括：电磁式电压互感器2、变频器1和补偿电抗器3。

所述电磁式电压互感器2包括一次绕组AX和二次绕组，其中所述二次绕组包括加压绕组1a1n2a2n、第一非加压绕组3a3n和第二非加压绕组dadn。本实施例中所述的加压绕组包括两个绕组1a1n2a2n，分别为：绕组1a1n和绕组2a2n。绕组1a1n和绕组2a2n串联构成所述加压绕组。本实施例通过将所述两个绕组串联构成所述加压绕组，来降低所述电磁式电压互感器的变比，进而可以起到降低二次绕组输入电流的作用。这里需要补充的是：在实际应用中，尽量选择容量、变比和准确级相同的绕组进行串联。

所述变频器1的输出端与所述加压绕组1a1n2a2n的接入端连接，用于将接收到的工频交流电转换为设定频率的交流电输入至所述加压绕组1a1n2a2n。

第一补偿电抗器31两个连接端分别与第一非加压绕组3a3n的两个连接端连接。所述第二补偿电抗器32的两个连接段分别与第二非加压绕组dadn的两个连接段连接。所述第一非加压绕组3a3n的一端3n接地。所述第二非加压绕组dadn的一端dn接地。

本实施例二所述的系统，通过在电磁式电压互感器的二次绕组的非加压绕组两端并联一个补偿电抗器，以通过增加感应电流对由一次杂散电容引起的容性电流进行补偿，同时通过将两个绕组串联来构成所述加压绕组以降低电压互感器变比以进一步的降低二次绕组的输入电流，这样可有效的降低试验系统的容量，即变频器施加在所述加压绕组两端的试验电压不用很高，就能够完成对电磁式电压互感器绝缘性能的检测。

这里进一步补充说明的是：上述实施例二可适用于220kV电磁式电压互感器的感应耐压试验。另外，当电磁式电压互感器的二次绕组的线圈比较多，且试验系统的容量比较小时，可以只把二次侧线圈首尾串联起来共同作为加压绕组，这样就没有了非加压绕组，即无需并联补偿电抗器。但采用上述方式进行试验时，虽能降低二次绕组的输入电流，但变频器需施加在所述二次绕组的电压要求比较高，有时不易满足。

如图3所示，本发明实施例三提供的电磁式电压互感器感应耐压试验方法的流程示意图。如图3所示，本实施例三为上述实施例一或实施例二提供的所述电磁式电压互感器感应耐压试验系统所对应的试验方法。所述方法包括：

步骤101、所述变频器将接收到的工频交流电转换为设定频率的交流电输入至所述电磁式电压互感器的二次绕组中的加压绕组，使施加在所述加压绕组的励磁电压值为试验所需感应耐压值。

步骤102、在预设的试验时间内，若所述电磁式电压互感器的绝缘介质没有被击穿，则所述电磁式电压互感器通过感应耐压试验。

进一步的，上述实施例所述的方法还包括：

步骤201、所述监测装置监测所述变频器输出的电压和电流的角度。

步骤202、所述控制装置接收所述监测装置监测到的所述变频器输出的电压和电流的角度，并根据所述电压和电流的角度向所述变频器发送控制指令，以使所述变频器根据所述控制指令调节所述设定频率使所述变频器输出的电压与电流的夹角为预设角度。

这里需要补充的是：在整个耐压试验过程中，因实时监测试验电流的变化，由于耐压时间比较短，升压时速度不可太慢，以免增加耐压试验造成电压互感器的饱和。更进一步的，为了检验感应耐压是否造成被试电压互感器的损坏，可以在试验前后进行绝缘电阻、空载电流和空载损耗进行测试，应无明显变化。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (10)

1.一种电磁式电压互感器感应耐压试验系统，其特征在于，包括：

电磁式电压互感器，其包括一次绕组和二次绕组，其中所述二次绕组包括加压绕组和非加压绕组；

变频器，其输出端与所述加压绕组的接入端连接，用于将接收到的工频交流电转换为设定频率的交流电输入至所述加压绕组；

补偿电抗器，其两个连接端分别与所述非加压绕组的两个连接端连接；

其中，所述非加压绕组的一端接地。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述加压绕组包括至少一个绕组。

3.根据权利要求1或2所述的系统，其特征在于，所述补偿电抗器的电感量为满足如下计算公式的电抗器：

$L=\frac{\[(U/I)+(0.5~2)\]\×{10}^3}{2\mathrm{\π}\×150}\left(mH\right)$

其中，L为补偿电抗器的电感量，U为所述加压绕组两端的电压值，I为流经所述加压绕组的电流值。

4.根据权利要求1或2所述的系统，其特征在于，所述补偿电抗器为感抗值可调的电抗器。

5.根据权利要求1或2所述的系统，其特征在于，所述变频器包括：

整流电路，用于将接收到的工频交流电转换为直流电；

逆变电路，用于将所述直流电转换成为所述设定频率的交流电。

6.根据权利要求1或2所述的系统，其特征在于，还包括：

监测装置，其监测端与所述变频器的输出端连接，用于监测所述变频器输出的电压和电流的角度。

7.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，还包括：

控制装置，分别与所述监测装置与所述变频器连接，用于接收所述监测装置监测到的所述变频器输出的电压和电流的角度，并根据所述电压和电流的角度向所述变频器发送控制指令，以使所述变频器根据所述控制指令调节所述设定频率使所述变频器输出的电压与电流的夹角为预设角度。

8.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，所述预设角度为-5°～-2°。

9.一种电磁式电压互感器感应耐压试验方法，其特征在于，应用如上述权利要求1～8中任一所述的电磁式电压互感器感应耐压试验系统，所述方法包括：

所述变频器将接收到的工频交流电转换为设定频率的交流电输入至所述电磁式电压互感器的二次绕组中的加压绕组，使施加在所述加压绕组的励磁电压值为试验所需感应耐压值；

在预设的试验时间内，若所述电磁式电压互感器的绝缘介质没有被击穿，则所述电磁式电压互感器通过感应耐压试验。

10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，还包括：

监测装置监测所述变频器输出的电压和电流的角度；

控制装置接收所述监测装置监测到的所述变频器输出的电压和电流的角度，并根据所述电压和电流的角度向所述变频器发送控制指令，以使所述变频器根据所述控制指令调节所述设定频率使所述变频器输出的电压与电流的夹角为预设角度。