CN108519544A - 一种直流电压支撑电容器端子间耐压测试系统及测试方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种直流电压支撑电容器端子间耐压测试系统及测试方法，测试系统包括直流充电电源装置及测试和放电电路，所述直流充电电源装置用于将交流电转换为直流电，并输出至测试和放电电路连接；所述测试和放电电路包括测试单元和放电单元，测试单元包括一个或多个并联的测试模块，每个测试模块包括串联连接的直流熔断器和待测试的电容器；所述放电单元用于对完成耐压测试的电容器放电，所述放电单元包括主放电模块和故障放电模块。本发明采用模块化电源设计，针对不同的电容器提供不同的测试电压，并且充分考虑测试安全性和放电有效性，测试方法简单，测试结果可信度高。

Description

一种直流电压支撑电容器端子间耐压测试系统及测试方法

技术领域

本发明涉及柔性直流输电工程领域，特别涉及一种直流电压支撑电容器端子间耐压测试系统及测试方法。

背景技术

直流电压支撑电容器是柔性直流输电系统中换流阀的主要元器件之一，主要起滤波、储能以及防护的作用，因此要求其具有极高的直流电压耐受能力。端子间耐压测试作为电容器的型式和例行试验中耐压测试的项目之一，可以直观有效的评估电容器的直流耐压水平。

目前鲜有合理设计的电容器端子间耐压测试系统，大多数测试系统采用固定电压输出的电源为测试电路提供工作电压，而无法为具体的电容型式提供相适合的测试电压；部分测试方式对人员的安全性也考虑不足，测试过程中电容两端集聚高电压，在绝缘工作不到位的情况下极易出现安全事故；现有技术中还存在测试完的电容器放电效率低下的问题。

发明内容

为了解决现有技术的问题，本发明提供了一种直流电压支撑电容器端子间耐压测试系统，技术方案如下：

一方面，本发明提供了一种直流电压支撑电容器端子间耐压测试系统，包括直流充电电源装置及测试和放电电路，所述直流充电电源装置的输入端与工频电网连接，所述直流充电电源装置用于将交流电转换为直流电，所述直流充电电源装置的输出端与所述测试和放电电路连接；

所述测试和放电电路包括测试单元和放电单元，所述测试单元包括一个或多个并联在直流充电电源装置的输出端的测试模块，每个测试模块包括串联连接的直流熔断器和待测试的电容器；所述放电单元用于对完成耐压测试的电容器放电，所述放电单元包括主放电模块和故障放电模块，所述主放电模块并联在所述测试模块的两端，所述故障放电模块与所述待测试的电容器一一对应并分别并联在各个电容器的两端。

进一步地，所述主放电模块包括并联的第一级放电电阻和第二级放电电阻及设置在干路上的第一投切开关，所述第二级放电电阻所在的支路上串联设置有第二投切开关。

进一步地，所述故障放电模块包括第三投切开关和若干个故障放电电阻，所述若干个故障放电电阻的一端均与第三投切开关的一端连接，另一端分别与对应的电容器的一端连接，对应的电容器的另一端均与所述第三投切开关的另一端连接，所述故障放电电阻为高阻值电阻。

进一步地，所述直流充电电源装置包括升压变压器和多个功率调压单元，每个功率调压单元包括整流模块和斩波模块，所述升压变压器的输入端与工频电网连接，输出端分别与整流模块的输入端连接，所述整流模块的输出端与斩波模块的输入端连接，所述斩波模块的输出端为所述直流充电电源装置的输出端。

进一步地，所述多个斩波模块串联输出或者并联输出。

进一步地，所述测试单元还包括熔断器状态检测装置，用于检测熔断器状态；所述放电单元还包括温度检测与预警装置，用于监测放电电阻的温度。

进一步地，所述待测试的电容器放置在电容装卸平台基座上，所述电容装卸平台基座由绝缘材料制成且其上表面为网格状，放置在电容装卸平台基座上的电容器的底面四个角上均设置有与所述电容装卸平台基座的网格相配合的限位器。

进一步地，所述电容装卸平台基座的四个侧面上均设有供叉车进行叉物作业的进叉口。

另一方面，本发明还提供了一种基于上述的直流电压支撑电容器端子间耐压测试系统的测试方法，包括以下步骤：

S1、按照测试和放电电路接线，并断开放电单元的所有投切开关；

S2、将直流充电电源装置的输出端与测试和放电电路连接，并将直流充电电源装置的输入端接入工频电网；

S3、持续测试一定时间，若熔断器断开，则耐压测试失败，并执行S4，否则，执行S5和S6；

S4、采用故障放电模块对完成耐压测试的电容器放电，结束测试；

S5、采用主放电模块对完成耐压测试的电容器放电；

S6、对完成放电的电容器进行容值和介损测量，根据测量结果判断耐压测试成功与否。

进一步地，S1还包括：将待测的电容器放置在电容装卸平台基座上，并在电容器四个角上插接限位器；

S2还包括：根据待测的电容器型号，对所述直流充电电源装置的功率调压单元进行模块化配置连接；

S5还包括：先投入主放电模块的第一级放电电阻，到达预设的一级放电时间后，投入第二级放电电阻；

S5还包括：若主放电模块发生故障，则启用故障放电模块对电容器进行放电。

本发明提供的技术方案带来的有益效果如下：

a.电源的功率调压单元采用模块化设计，多模块串联实现高电压输出，多模块并联实现大电流输出，针对不同型式的待测电容器，灵活组合相适合的测试电源；

b.为待测电容器设计绝缘的电容装卸平台基座，使电容器拥有既脱离地面，又保持稳定的测试环境；

c.采用主放电模块为主、故障放电模块为辅的放电模式，保证电容器的有效放电及提高放电效率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例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是本发明实施例提供的直流电压支撑电容器端子间耐压测试系统的测试和放电电路示意图；

图2是本发明实施例提供的直流电压支撑电容器端子间耐压测试系统的直流充电电源装置电路示意图；

图3是本发明实施例提供的电容装卸平台基座的结构示意图；

图4是本发明实施例提供的直流电压支撑电容器端子间耐压测试方法流程图。

其中，附图标记为：1-直流熔断器，2-电容器，3-主放电模块，31-第一级放电电阻，32-第二级放电电阻，33-第一投切开关，34-第二投切开关，4-故障放电模块，41-第三投切开关，42-故障放电电阻，51-升压变压器，52-功率调压单元，53-整流模块，54-斩波模块，6-电容装卸平台基座，61-限位器，62-网格，63-进叉口。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，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的实施例，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做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。

需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、装置、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

实施例1

在本发明的一个实施例中，提供了一种直流电压支撑电容器端子间耐压测试系统，所述测试系统包括直流充电电源装置(如图2所示)及测试和放电电路(如图1所示)，参见图2，所述直流充电电源装置的输入端与工频电网连接，所述直流充电电源装置用于将交流电转换为直流电，所述直流充电电源装置的输出端与所述测试和放电电路连接；

如图1所示，所述测试和放电电路包括测试单元和放电单元，所述测试单元包括一个或多个并联在直流充电电源装置的输出端的测试模块，比如，图1中为五个测试模块，每个测试模块包括串联连接的直流熔断器1和待测试的电容器2，即同时对五个电容器2进行耐压测试；所述放电单元用于对完成耐压测试的电容器2放电，所述放电单元包括主放电模块3和故障放电模块4，所述主放电模块3并联在所述测试模块的两端，所述故障放电模块4与所述待测试的电容器2一一对应并分别并联在各个电容器2的两端。

其中，所述主放电模块3包括并联的第一级放电电阻31和第二级放电电阻32及设置在干路上的第一投切开关33，所述第二级放电电阻32所在的支路上串联设置有第二投切开关34，与图对应地，所述第二级放电电阻32与第二投切开关34串联后与第一级放电电阻31并联，第一投切开关33在并联电路的干路上，所述主放电模块3并联在上述的测试模块两侧。所述第一投切开关33与第二投切开关34是分级进行投切的：由于刚做完耐压测试的电容器2两端积聚着高电压，因此先闭合第一投切开关33，利用第一级放电电阻31对电容器2进行放电，等放电一段时间后，电容器2两端的电压降低大部分，再闭合第二投切开关34，即由第一级放电电阻31与第二级放电电阻32并联后对电容器2进行放电，由于并联后的电阻值大大降低，因此加快放电速率；而不能一开始就闭合第二投切开关34的原因是，防止放电电流过小而击穿损坏电容器2。

另一方面，所述故障放电模块4包括第三投切开关41和若干个故障放电电阻42，所述故障放电电阻42与待测的电容器2一一对应，所述若干个故障放电电阻42的一端均与第三投切开关41的一端连接，另一端分别与对应的电容器2的一端连接，对应的电容器2的另一端均与所述第三投切开关41的另一端连接，所述故障放电电阻42为高阻值电阻，具体阻值是根据试验要求，在10到15分钟内将电容器能量释放到安全操作电压范围内，实际上故障放电电阻42的阻值与测试电压相关，比如，测试电压为10kV的情况下，所述高阻值电阻的电阻值可选用10KΩ，但是需要说明的是，阻值的具体大小不得作为本发明保护范围的限制，实际的阻值可以根据试验要求和放电速度要求进行一定范围内的选取，而不是限定于某一具体数值。

在本发明的一个优选实施例中，所述直流充电电源装置包括升压变压器51和多个功率调压单元52，所述升压变压器与工频电网相连，为功率调压单元52提供稳定工作电压，所述功率调压单元52将变压器输出的工频交流转变为直流，施加于电容器进行端间耐压测试。每个功率调压单元52包括整流模块53和斩波模块54，所述升压变压器51的输入端与工频电网连接，输出端分别与整流模块53的输入端连接，所述整流模块53的输出端与斩波模块54的输入端连接，所述斩波模块54的输出端为所述直流充电电源装置的输出端。优选地，所述功率调压单元52采用模块化的设计，单模块最大输出功率固定，输出电压和电流均可连续调节，多模块串联实现高电压输出，多模块并联可实现大电流输出，同时采用移相控制技术，降低输出谐波。所述功率调压单元52可输出稳定直流电流，保证电容器端电压线性上升。具体为所述多个斩波模块54串联输出或者并联输出，根据待测的电容器型号，所述直流充电电源装置的功率调压单元进行模块化配置连接，比如电容器的型号为测试电压需要10kV，单模块的输出电压为5kV，总模块数量为四个，则可以将两个单模块两两串联，两两串联的单模块再进行并联，在保证测试电压的前提下尽可能地提高测试电流；显然，也可以做四个单模块输出为2.5kV的功率调压单元进行串联，同样可以实现本发明的技术方案，因此，模块化配置是灵活多变的，而不局限于具体某一种配置方式。

为了提高测试安全性，所述测试单元还包括熔断器状态检测装置，用于检测熔断器状态；所述放电单元还包括温度检测与预警装置，用于监测放电电阻的温度。

为了提高测试过程中的绝缘安全性，所述待测试的电容器2放置在电容装卸平台基座6上，参见图3，所述电容装卸平台基座6由绝缘材料制成且其上表面为网格状，放置在电容装卸平台基座6上的电容器2的底面四个角上均设置有与所述电容装卸平台基座6的网格62相配合的限位器61。更优选地，所述电容装卸平台基座6的四个侧面上均设有供叉车进行叉物作业的进叉口63。

实施例2

在本发明的一个实施例中，还提供了一种基于上述的直流电压支撑电容器端子间耐压测试系统的测试方法，参见图4，所述方法包括以下步骤：

S1、按照测试和放电电路接线，并断开放电单元的所有投切开关；

S2、将直流充电电源装置的输出端与测试和放电电路连接，并将直流充电电源装置的输入端接入工频电网；

S3、持续测试一定时间，若熔断器断开，则耐压测试失败，并执行S4，否则，执行S5和S6；

S4、采用故障放电模块对完成耐压测试的电容器放电，结束测试；

S5、采用主放电模块对完成耐压测试的电容器放电；

S6、对完成放电的电容器进行容值和介损测量，根据测量结果判断耐压测试成功与否。

具体地，采用专用测量设备来测量电容器的容值和介损，与耐压测试前的容值和介损比较，若变化值超过预设的范围，则判定为耐压测试未通过，所述电容器不合格；若变化值在预设的范围之内，则判定耐压测试通过，所述电容器合格，一般来说，所述变化值的合理变化范围为变化率小于1％。

进一步地，S1还包括：将待测的电容器放置在电容装卸平台基座上，并在电容器四个角上插接限位器；

S2还包括：根据待测的电容器型号，对所述直流充电电源装置的功率调压单元进行模块化配置连接；

S5还包括：先投入主放电模块的第一级放电电阻，到达预设的一级放电时间后，投入第二级放电电阻，分级投切的原理如实施例1所述，在此不再赘述。具体的一级放电时间优选设置为3RC，其中R为放电电阻阻值，C为电容器的容值；

S5还包括：若主放电模块发生故障，则启用故障放电模块对电容器进行放电。

显然，本领域的技术人员可以对发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包括这些改动和变型在内。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种直流电压支撑电容器端子间耐压测试系统，其特征在于，包括直流充电电源装置及测试和放电电路，所述直流充电电源装置的输入端与工频电网连接，所述直流充电电源装置用于将交流电转换为直流电，所述直流充电电源装置的输出端与所述测试和放电电路连接；

所述测试和放电电路包括测试单元和放电单元，所述测试单元包括一个或多个并联在直流充电电源装置的输出端的测试模块，每个测试模块包括串联连接的直流熔断器(1)和待测试的电容器(2)；所述放电单元用于对完成耐压测试的电容器(2)放电，所述放电单元包括主放电模块(3)和故障放电模块(4)，所述主放电模块(3)并联在所述测试模块的两端，所述故障放电模块(4)与所述待测试的电容器(2)一一对应并分别并联在各个电容器(2)的两端。

2.根据权利要求1所述的直流电压支撑电容器端子间耐压测试系统，其特征在于，所述主放电模块(3)包括并联的第一级放电电阻(31)和第二级放电电阻(32)及设置在干路上的第一投切开关(33)，所述第二级放电电阻(32)所在的支路上串联设置有第二投切开关(34)。

3.根据权利要求1所述的直流电压支撑电容器端子间耐压测试系统，其特征在于，所述故障放电模块(4)包括第三投切开关(41)和若干个故障放电电阻(42)，所述若干个故障放电电阻(42)的一端均与第三投切开关(41)的一端连接，另一端分别与对应的电容器(2)的一端连接，对应的电容器(2)的另一端均与所述第三投切开关(41)的另一端连接。

4.根据权利要求1所述的直流电压支撑电容器端子间耐压测试系统，其特征在于，所述直流充电电源装置包括升压变压器(51)和多个功率调压单元(52)，每个功率调压单元(52)包括整流模块(53)和斩波模块(54)，所述升压变压器(51)的输入端与工频电网连接，输出端分别与整流模块(53)的输入端连接，所述整流模块(53)的输出端与斩波模块(54)的输入端连接，所述斩波模块(54)的输出端为所述直流充电电源装置的输出端。

5.根据权利要求4所述的直流电压支撑电容器端子间耐压测试系统，其特征在于，所述多个斩波模块(54)串联输出或者并联输出。

6.根据权利要求1所述的直流电压支撑电容器端子间耐压测试系统，其特征在于，所述测试单元还包括熔断器状态检测装置，用于检测熔断器状态；所述放电单元还包括温度检测与预警装置，用于监测放电电阻的温度。

7.根据权利要求1所述的直流电压支撑电容器端子间耐压测试系统，其特征在于，所述待测试的电容器(2)放置在电容装卸平台基座(6)上，所述电容装卸平台基座(6)由绝缘材料制成且其上表面为网格状，放置在电容装卸平台基座(6)上的电容器(2)的底面四个角上均设置有与所述电容装卸平台基座(6)的网格(62)相配合的限位器(61)。

8.根据权利要求7所述的直流电压支撑电容器端子间耐压测试系统，其特征在于，所述电容装卸平台基座(6)的四个侧面上均设有供叉车进行叉物作业的进叉口(63)。

9.一种基于权利要求1-8中任意一项所述的直流电压支撑电容器端子间耐压测试系统的测试方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、按照测试和放电电路接线，并断开放电单元的所有投切开关；

S2、将直流充电电源装置的输出端与测试和放电电路连接，并将直流充电电源装置的输入端接入工频电网；

S3、持续测试一定时间，若熔断器断开，则耐压测试失败，并执行S4，否则，执行S5和S6；

S4、采用故障放电模块对完成耐压测试的电容器放电，结束测试；

S5、采用主放电模块对完成耐压测试的电容器放电；

S6、对完成放电的电容器进行容值和介损测量，根据测量结果判断耐压测试成功与否。

10.根据权利要求9所述的测试方法，其特征在于，S1还包括：将待测的电容器放置在电容装卸平台基座上，并在电容器四个角上插接限位器；

S2还包括：根据待测的电容器型号，对所述直流充电电源装置的功率调压单元进行模块化配置连接；

S5还包括：先投入主放电模块的第一级放电电阻，到达预设的一级放电时间后，投入第二级放电电阻；

S5还包括：若主放电模块发生故障，则启用故障放电模块对电容器进行放电。