CN107390105A - 工频调感串联谐振试验系统及其试验方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种工频调感串联谐振试验系统，包括调压器、励磁变压器、可调电抗器、转速采集模块、电感量调节模块和控制与测量模块；调压器为励磁变压器一次侧提供电压；励磁变压器二次侧连接可调电抗器，可调电抗器连接至外接的需工频电压的被检测试品；电感量调节模块用于调节可调电抗器的电感量；转速采集模块用于采集可调电抗器的电机转速，并反馈至控制与测量模块；控制与测量模块驱动电感量调节模块调节可调电抗器的电感量，使整个系统在工频下谐振。本发明的工频调感串联谐振试验系统能够高精度定位电感量实现电压微调，配合励磁变压器、调压器、控制与测量等设备能够无按成500KV及以下成容性试品的耐压试验及局部放电的自动化试验。

Description

工频调感串联谐振试验系统及其试验方法

技术领域

本发明涉及一种工频调感串联谐振试验系统及其试验方法，具体涉及一种具有电感量高精度定位的工频串联谐振试验系统及其试验方法。

背景技术

在电力试验中，对呈容性试品进行试验只能在工频50Hz下进行，因为在异于工频的频率下试品不具备工频等效特性或者测量的数据相对工频差别较大，这类试品的试验必须在工频下进行，此时我们只能通过改变电感、电容或者同时改变两者使其在工频下谐振，这类谐振叫做工频串联谐振。

目前，市场上高电压试验用工频串联谐振系统中的气隙可调电抗器在电磁计算环节基本忽略最大电感量的计算，在调谐过程中寻找谐振点也是依靠操作者的经验进行，及时应用了功率因数变送器跟踪谐振点，线性度差，刚升压阶段，由于系统电流基本为毫安级，根本不能驱动功率因数变送器，这些问题导致整个系统自动化程度不高，在谐振点附近容易出现谐振过电压或者失谐，导致试验失败或者试品损坏。

发明内容

本发明提供了一种工频调感串联谐振试验系统，能够高精度定位电感量实现电压微调，配合励磁变压器、调压器、控制与测量等设备能够无按成500KV及以下成容性试品的耐压试验及局部放电的自动化试验。

为达到上述目的，本发明的技术方案如下：一种工频调感串联谐振试验系统，其特征在于：包括调压器、励磁变压器、可调电抗器、转速采集模块、电感量调节模块、控制与测量模块；

所述调压器连接励磁变压器一次侧，为励磁变压器一次侧提供电压；所述励磁变压器二次侧连接可调电抗器，所述可调电抗器连接至外接的需工频电压的被检测试品；

所述电感量调节模块用于调节可调电抗器的电感量；

所述转速采集模块用于采集可调电抗器的电机转速，并反馈至控制与测量模块，所述控制与测量模块根据采集到的电机转速计算可调电抗器的电感量；

所述控制与测量模块驱动电感量调节模块调节可调电抗器的电感量，使整个系统在工频下谐振。

本发明的一个较佳实施例中，进一步包括所述控制与测量模块用于转速采样、电感量和气隙计算、电感量调节模块的控制。

本发明的一个较佳实施例中，进一步包括所述可调电抗器和被测试品之间还连接有高压低通滤波器。

本发明的一个较佳实施例中，进一步包括所述调压器和励磁变压器一次侧之间还连接有低压低通滤波器。

本发明的一个较佳实施例中，进一步包括所述转速采集模块的引出线外敷设有屏蔽管，所述屏蔽管单端接地。

本发明的一个较佳实施例中，进一步包括所述可调电抗器电机的轴伸连接减速器，所述转速采集模块安装在减速机的轴伸处。

本发明的一个较佳实施例中，进一步包括所述高压低通滤波器为π型滤波器结构。

本发明的一个较佳实施例中，进一步包括所述π型滤波器结构包括电容分压器和耦合电容器，所述电容分压器和耦合电容器均具有依次设置的顶部均压罩、滤波电感、高压电容、中间均压罩和底盘，所述可调电抗器的输出端与电容分压器的高压端连接，所述电容分压器的顶部均压罩和耦合电容器的顶部均压罩连接，所述耦合电容器的高压端与被测试品连接。

本发明的一个较佳实施例中，进一步包括所述电容分压器的滤波电感使用的绕组为分段绕组，分段绕组绕设在绕组骨架上，所述绕组骨架等分固定在环氧筒上，所述分段绕组的两端均连接在法兰上。

为达到上述目的，本发明的另一技术方案如下：一种工频串联谐振状态的试验方法，使用一上结构的工频调感串联谐振试验系统，其包括以下步骤：

(1)调压器输出电压，使得可调电抗器谐振，记录由转速采集模块采集的可调电抗器的电机转速u，控制与测量模块的PLC处理器根据转速u计算出可调电抗器当前状态下的气隙x和电感量y；

(2)比较当前电感量y与工频50Hz时需要的电感量Y，如果当前电感量y小于需要的电感量Y，电感量调节模块调节可调电抗器的电机减小转速，以减小气隙增大电感量y，直至电感量y达到需要的电感量Y；如果当前电感量y大于需要的电感量Y，电感量调节模块调节可调电抗器的电机增大转速，以增大气隙减小电感量y，直至电感量y达到需要的电感量Y。

本发明的有益效果是：

通过高精度定位电抗器的电感量来实现电压微调，能够完成500KV及以下成容性试品的耐压试验及局部放电的自动化试验，可以测量出被试品的电容量，可以换算工频下被试品所需的电感量，调节可调电抗器，使其与被试品在工频下谐振，能够快速、准确的找到真实的谐振频率、判断谐振状态，并指出电抗器电机转速的调整量和调整方向，解决了在工频下谐振点附近容易出现谐振过电压或者失谐的技术问题，提高试验效率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例技术中的技术方案，下面将对实施例技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明优选实施例的原理图；

图2是本发明优选实施例转速采集模块的安装示意图；

图3是本发明优选实施例分段绕组电感的结构示意图；

图4是本发明优选实施例高压低通滤波器的结构示意图。

其中：1-电机轴伸，3-转速采集模块；

2-电容分压器，4-耦合电容器，6-顶部均压罩，8-滤波电感，10-高压电容，12-中间均压罩，14-底盘，16-环氧筒，20-绕组，22-法兰。

具体实施方式

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，所描述的实施例仅仅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。

实施例

如图1所示，本实施例中公开了一种工频调感串联谐振试验系统，包括调压器、励磁变压器、可调电抗器、转速采集模块、电感量调节模块和控制与测量模块；上述调压器连接励磁变压器一次侧，为励磁变压器一次侧提供电压；上述励磁变压器二次侧连接可调电抗器，上述可调电抗器连接至外接的需工频电压的被检测试品；上述电感量调节模块用于调节可调电抗器的电感量；上述转速采集模块用于采集可调电抗器的电机转速，并反馈至控制与测量模块，上述控制与测量模块根据采集到的电机转速计算可调电抗器的当前电感量和气隙；上述控制与测量模块驱动电感量调节模块调节可调电抗器的电感量，使整个系统在工频下谐振。

如图2所示，上述转速采集模块固定在电抗器驱动电机上，具体的，上述可调电抗器电机轴伸1连接减速器，上述转速采集模块安装在减速机的轴伸处。通过在可调电抗器电机的输出端配置入速度采集模块，通过编程精确定位电感量与气隙间距的关系，从而实现全量程无死角调谐，大幅度提升工频串联谐振试验系统的自动化程度，以满足高电压试验要求。

为了提高抗干扰能力，上述转速采集模块的引出线外敷设有屏蔽管，上述屏蔽管单端接地。

控制与测量模块采用全数字化技术和高级集成电路，使用PLC处理器DSP，用于转速采样、电感量和气隙计算、电感量调节模块的控制。

为了提高系统局部放电测试效果，上述可调电抗器和被测试品之间连接有高压低通滤波器；上述调压器和励磁变压器一次侧之间连接有低压低通滤波器。

为了增强高压低通滤波器的滤波效果，上述高压低通滤波器为π型滤波器结构。具体的，如图4所示，上述π型滤波器结构包括电容分压器2和耦合电容器4，上述电容分压器2和耦合电容器4均具有依次设置的顶部均压罩6、滤波电感8、高压电容10、中间均压罩12和底盘14，上述可调电抗器的输出端与电容分压器2的高压端连接，上述电容分压器2的顶部均压罩6和耦合电容器4的顶部均压罩连接，上述耦合电容器4的高压端与被测试品连接。

为了确保高频干扰出现时可以实现滤波功能，完成系统无局部放电试验，上述电容分压器2的滤波电感使用的绕组为分段绕组，分段绕组20绕设在绕组骨架上，上述绕组骨架等分固定在环氧筒16上，上述分段绕组20的两端均连接在法兰22上。

一种工频串联谐振状态的试验方法，包括以下步骤：

(1)调压器输出电压，使得可调电抗器谐振，记录由转速采集模块采集的可调电抗器的电机转速u，控制与测量模块的PLC处理器根据转速u计算出可调电抗器当前状态下的气隙x和电感量y；

(2)比较当前电感量y与工频50Hz时需要的电感量Y，如果当前电感量y小于需要的电感量Y，电感量调节模块调节可调电抗器的电机减小转速，以减小气隙增大电感量y，直至电感量y达到需要的电感量Y；如果当前电感量y大于需要的电感量Y，电感量调节模块调节可调电抗器的电机增大转速，以增大气隙减小电感量y，直至电感量y达到需要的电感量Y。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种工频调感串联谐振试验系统，其特征在于：包括调压器、励磁变压器、可调电抗器、转速采集模块、电感量调节模块、控制与测量模块；

所述调压器连接励磁变压器一次侧，为励磁变压器一次侧提供电压；所述励磁变压器二次侧连接可调电抗器，所述可调电抗器连接至外接的需工频电压的被检测试品；

所述电感量调节模块用于调节可调电抗器的电感量；

所述转速采集模块用于采集可调电抗器的电机转速，并反馈至控制与测量模块，所述控制与测量模块根据采集到的电机转速计算可调电抗器的电感量；

所述控制与测量模块驱动电感量调节模块调节可调电抗器的电感量，使整个系统在工频下谐振。

2.根据权利要求1所述的工频调感串联谐振试验系统，其特征在于：所述控制与测量模块用于转速采样、电感量和气隙计算、电感量调节模块的控制。

3.根据权利要求1所述的工频调感串联谐振试验系统，其特征在于：所述可调电抗器和被测试品之间还连接有高压低通滤波器。

4.根据权利要求1所述的工频调感串联谐振试验系统，其特征在于：所述调压器和励磁变压器一次侧之间还连接有低压低通滤波器。

5.根据权利要求1所述的工频调感串联谐振试验系统，其特征在于：所述转速采集模块的引出线外敷设有屏蔽管，所述屏蔽管单端接地。

6.根据权利要求1所述的工频调感串联谐振试验系统，其特征在于：所述可调电抗器电机的轴伸连接减速器，所述转速采集模块安装在减速机的轴伸处。

7.根据权利要求3所述的工频调感串联谐振试验系统，其特征在于：所述高压低通滤波器为π型滤波器结构。

8.根据权利要求7所述的工频调感串联谐振试验系统，其特征在于：所述π型滤波器结构包括电容分压器和耦合电容器，所述电容分压器和耦合电容器均具有依次设置的顶部均压罩、滤波电感、高压电容、中间均压罩和底盘，所述可调电抗器的输出端与电容分压器的高压端连接，所述电容分压器的顶部均压罩和耦合电容器的顶部均压罩连接，所述耦合电容器的高压端与被测试品连接。

9.根据权利要求8所述的工频调感串联谐振试验系统，其特征在于：所述电容分压器的滤波电感使用的绕组为分段绕组，分段绕组绕设在绕组骨架上，所述绕组骨架等分固定在环氧筒上，所述分段绕组的两端均连接在法兰上。

10.一种工频串联谐振状态的试验方法，其特征在于：使用权利要求1-9任一项所述的工频调感串联谐振试验系统，其包括以下步骤：

(1)调压器输出电压，使得可调电抗器谐振，记录由转速采集模块采集的可调电抗器的电机转速u，控制与测量模块的PLC处理器根据转速u计算出可调电抗器当前状态下的气隙x和电感量y；

(2)比较当前电感量y与工频50Hz时需要的电感量Y，如果当前电感量y小于需要的电感量Y，电感量调节模块调节可调电抗器的电机减小转速，以减小气隙增大电感量y，直至电感量y达到需要的电感量Y；如果当前电感量y大于需要的电感量Y，电感量调节模块调节可调电抗器的电机增大转速，以增大气隙减小电感量y，直至电感量y达到需要的电感量Y。