CN109633323A - 一种可调电抗器负载试验系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及负载试验测试领域，特别涉及一种可调电抗器负载试验系统，包括试验用电源柜、配电变压器、调压器以及中间变压器，试验用电源柜、配电变压器、调压器以及中间变压器依次连接，中间变压器与待测可调电抗器并联，中间变压器与待测可调电抗器之间并联有动态电容补偿装置；还包括电流互感器和电压互感器，电流互感器一次侧与待测可调电抗器回路耦合，电流互感器二次侧与低功率因数表计形成闭合回路，电压互感器一次侧并联在待测可调电抗器的两端。本发明的实质性效果是：通过动态调整投入电容器组的容量，使得待测可调电抗器在测试过程中总的输出电流始终保持在较低值，从而能够使用较小容量的变压器完成较大容量可调电抗器的测试。

Description

一种可调电抗器负载试验系统

技术领域

本发明涉及负载试验测试领域，特别涉及一种可调电抗器负载试验系统。

背景技术

电力系统中所采取的电抗器常见的有串联电抗器和并联电抗器。220kV、110kV、35kV、10kV电网中的电抗器是用来吸收电缆线路的充电容性无功的。可以通过调整并联电抗器的输出容量来调整运行电压。超高压并联电抗器有改善电力系统无功功率有关运行状况的功能，如轻空载或轻负荷线路上产生电容效应，降低工频的暂态过电压、改善长输电线路上的电压分布、使轻负荷时线路中的无功功率尽可能就地平衡，以及防止无功功率不合理流动同时也减轻了线路上的功率损失。可调电抗器是目前电抗器应用的方向，可调电抗器在生产后需要进行性能检测。将可调电抗器接入厂房内的变压器，逐渐调节可调电抗器的电抗值直到额定值。在测试过程中，厂房内的变压器需要承受较大的电流。随着电网整体容量的上升，厂商生产的可调电抗器的容量也随之上升，导致测试过程中产生的电流远超过厂房内变压器能够承受的电流。如果此时升级变压器容量，则需要付出高昂的装机费用。而通过补偿并联电容器，能有效降低总的电流，无需升级变压器即可进行高容量的可调电抗器的检测。但目前缺乏利用补偿电容降低可调电抗器测试总电流的设备。

中国专利公开号CN106053922B，公开日2018年8月31日，发明创造的名称为一种用于电性能测试的电抗器测试机，包括机架以及设置在该机架上的电压测试装置、耐压测试装置和送料装置，电压测试装置包括电压测试机以及设置在该电压测试机上的插头装置和电抗器工位槽，电压测试机能通过第一气缸沿机架进行水平滑动，插头装置与电压测试机电连接，电抗器工位槽与耐压测试装置电连接。其能够实现电抗器的电压与耐压流水测试，只需将电抗器插头插入电压测试机上的插头装置，电抗器测试机将自动进行电压与耐压测试，测试结束后会自动顶出电抗器插头，方便流入下一个工位。其不足之处在于升压后并没有提升待试品容量的试验能力，因为电源侧容量是固定的，升压装置系统只能改变电压，对系统容量没有改变。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：目前缺乏可降低可调电抗器测试过程中输出电流的设备。提出了一种利用并联动态电容补偿装置有效降低测试过程中整体输出电流的可调电抗器负载试验系统。

为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案为：一种可调电抗器负载试验系统，包括试验用电源柜、配电变压器、调压器以及中间变压器，所述试验用电源柜、配电变压器、调压器以及中间变压器依次连接，中间变压器与待测可调电抗器10并联，中间变压器与待测可调电抗器10之间并联有动态电容补偿装置。通过动态电容补偿装置动态的将电容与待测可调电抗器10并联，形成局部回路整体，减小整体对外的电流，从而降低了对中间变压器以及配电变压器容量的需求。

作为优选，还包括电流互感器和电压互感器，电流互感器一次侧与待测可调电抗器10回路耦合，电流互感器二次侧与低功率因数表计形成闭合回路，电压互感器一次侧并联在待测可调电抗器10的两端，电压互感器二次侧与低功率因数表计连接。电流互感器可以实时监测待测可调电抗器10回路内的电流，电压互感器可以监测待测可调电抗器10两端的电压，能够及时发现异常。

作为优选，所述动态电容补偿装置包括一个固定电容器组和若干个可投切电容器组，所述一个固定电容器组和若干个可投切电容器组并联连接，所述固定电容器组直接与中间变压器输出线并联连接，所述可投切电容器组的电容器分别通过断路器与中间变压器输出线并联连接。固定电容器组可调电抗器容量较小时，可直接使用完成测试，无需加入可投切电容器组。在可投切电容器组的电容器用于动态调节并联入可调电抗器两端的电容量，用于较大容量的可调电抗器的测试。

作为优选，所述固定电容器组的总容量Q₁由下式确定：其中，U₁为固定电容器的额定电压，U₂为固定电容器的实际电压，U₂值取2KV，Q₂为电容器在实际电压下容量，I₂为中间变压器高压侧电流，I₂满足I₂*K≤I₁，I₁为电源柜额定输出电流，K为中间变压器低压与高压变比，I₂在上式限制范围内由人工选取。

作为优选，所述可投切电容器组的总容量Q₃由下式确定：其中，U₃为可投切电容器的额定电压，U₄为可投切电容器的实际电压，U₂的值由测试现场测量得到，Q₄为电容器在实际电压下容量，I₄为中间变压器高压侧电流，I₁为电源柜额定输出电流，K为中间变压器低压与高压变比。

作为优选，还包括自动投切装置，所述断路器为电动合闸断路器，所述自动投切装置包括检测驱动电路、电动推杆、若干个微动开关和触发杆，所述检测驱动电路输入端通过电流互感器与中间变压器输出线耦合，所述检测驱动电路检测中间变压器输出线内电流，当中间变压器输出线内电流超过设定阈值时，所述检测驱动电路驱动电动推杆伸长，所述触发杆固定安装在电动推杆输出端，所述若干个微动开关等距排列在触发杆伸长行程内，所述若干个微动开关的第二端分别与一个断路器的电动合闸装置连接，所述若干个微动开关的第一端均与电源连接。当中间变压器输出线内电流超过设定阈值时，电动推杆将伸长，触发杆触发后续的微动开关使其闭合，微动开关闭合后将使电动合闸装置带电，进而将对应的断路器合闸，使该断路器连接的电容器接入，增加与可调电抗器并联的电容器的总容量，使容性负载与感性负载更加均衡，降低整体输出的电流。当测试结束后，人工将电动推杆复位。

作为优选，所述检测驱动电路包括整流桥T1、电阻R1、电阻R2、电容C1、电容C2、MOS管M1、二极管D1和双触点继电器K1，整流桥T1输入端与电流互感器输出端连接，整流桥T1正极输出端与电阻R1第一端以及二极管D1阳极连接，整流桥T1的负极输出端接地，二极管D1阴极与电容C1第一端、电阻R2第一端以及MOS管M1栅极连接，电阻R1第二端、电阻R2第二端、电容C1第二端以及MOS管M1源极均接地，MOS管M1漏极与双触点继电器K1线圈第二端连接，双触点继电器K1线圈第一端与电容C2第一端以及双触点继电器K1的常闭触点1连接，电容C2第二端作为检测驱动电路的负极输出端并接地，双触点继电器K1静触点与直流电源Vcc连接，双触点继电器K1的常开触点2作为检测驱动电路的正极输出端，检测驱动电路输出端与电动推杆供电端连接。

检测驱动电路的工作原理为：当中间变压器输出线内电流超过设定阈值时，电流互感器输出的电流也超过阈值，经整流桥T整流后流经电阻R1，电容R1两端电压升高，通过二极管D1给电容C1充电，使电容C1的充电速率大于通过电阻R2的放电速率，电容C1电压升高并最终高于MOS管M1的开启电压，MOS管M1导通使双触点继电器K1的线圈通电，双触点继电器K1常开触点2导通，为电动推杆供电，使其伸长，电容C2通过使双触点继电器K1的线圈以及MOS管M1放电，当电容C2电量耗尽时，双触点继电器K1常开触点2断开，电动推杆失电停止伸长，合理设置电容C2的容量，使放电过程中电动推杆正好触发下一个相邻的微动开关；当双触点继电器K1的常闭触点1导通后，电容C2将迅速充满电，若电流互感器输出的电流仍高于阈值，电容C1则会保持较高电压，使MOS管M1保持导通，双触点继电器K1重新接通常闭触点2，使电动推杆再次伸长，若电容C1经电阻R2放电后电压低于MOS管M1的开启电压，则MOS管M1断开，双触点继电器K1的线圈无电流通过而不动作，电动推杆保持当前位置，直到中间变压器输出线内电流再次超过设定阈值或测试结束。

作为优选，所述可投切电容器组的容量小于固定电容器组。

本发明的实质性效果是：通过动态调整投入电容器组的容量，使得待测可调电抗器在测试过程中总的输出电流始终保持在较低值，从而能够使用较小容量的变压器完成较大容量可调电抗器的测试。

附图说明

图1为实施例一试验系统结构示意图。

图2为实施例二自动投切装置结构示意图。

图3为实施例二检测驱动电路原理图。

其中：1、配电变压器，2、电源柜，3、调压器，4、中间变压器，401、中间变压器输出线，5、动态电容补偿装置，51、固定电容器组，52、可投切电容器组，521、断路器，5211、电动合闸装置，522、微动开关，6、电流互感器，7、电压互感器，8、检测驱动电路，9、电动推杆，10、待测可调电抗器。

具体实施方式

下面通过具体实施例，并结合附图，对本发明的具体实施方式作进一步具体说明。

实施例一：

一种可调电抗器负载试验系统，如图1所示，为实施例一试验系统结构示意图，本实施例包括试验用电源柜2、配电变压器1、调压器3以及中间变压器4，试验用电源柜2、配电变压器1、调压器3以及中间变压器4依次连接，中间变压器4与待测可调电抗器10并联，中间变压器4与待测可调电抗器10之间并联有动态电容补偿装置5。通过动态电容补偿装置5动态的将电容与待测可调电抗器10并联，形成局部回路整体，减小整体对外的电流，从而降低了对中间变压器4以及配电变压器1容量的需求。

电流互感器6一次侧与待测可调电抗器10回路耦合，电流互感器6二次侧与低功率因数表计形成闭合回路，电压互感器7一次侧并联在待测可调电抗器10的两端，电压互感器7二次侧与低功率因数表计连接。电流互感器6可以实时监测待测可调电抗器10回路内的电流，电压互感器7可以监测待测可调电抗器10两端的电压，能够及时发现异常。

实施例二：

本实施例对动态电容补偿装置5做了具体的改进，本实施例中，动态电容补偿装置5包括一个固定电容器组51和若干个可投切电容器组52，一个固定电容器组51和若干个可投切电容器组52并联连接，固定电容器组51直接与中间变压器输出线401并联连接，可投切电容器组52的电容器分别通过断路器521与中间变压器输出线401并联连接。固定电容器组51可调电抗器容量较小时，可直接使用完成测试，无需加入可投切电容器组52。在可投切电容器组52的电容器用于动态调节并联入可调电抗器两端的电容量，用于较大容量的可调电抗器的测试。

固定电容器组51的总容量Q₁由下式确定：其中，U₁为固定电容器的额定电压，U₂为固定电容器的实际电压，U₂值取2KV，Q₂为电容器在实际电压下容量，I₂为中间变压器4高压侧电流，I₂满足I₂*K≤I₁，I₁为电源柜2额定输出电流，K为中间变压器4低压与高压变比，I₂在上式限制范围内由人工选取。

可投切电容器组52的总容量Q₃由下式确定：其中，U₃为可投切电容器的额定电压，U₄为可投切电容器的实际电压，U₂的值由测试现场测量得到，Q₄为电容器在实际电压下容量，I₄为中间变压器4高压侧电流，I₁为电源柜2额定输出电流，K为中间变压器4低压与高压变比。

断路器521为电动合闸断路器521，如图2所示，为实施例二自动投切装置结构示意图，自动投切装置包括检测驱动电路8、电动推杆9、若干个微动开关522和触发杆，检测驱动电路8输入端通过电流互感器6与中间变压器输出线401耦合，检测驱动电路8检测中间变压器输出线401内电流，当中间变压器输出线401内电流超过设定阈值时，检测驱动电路8驱动电动推杆9伸长，触发杆固定安装在电动推杆9输出端，若干个微动开关522等距排列在触发杆伸长行程内，若干个微动开关522的第二端分别与一个断路器521的电动合闸装置5211连接，若干个微动开关522的第一端均与电源连接。当中间变压器输出线401内电流超过设定阈值时，电动推杆9将伸长，触发杆触发后续的微动开关522使其闭合，微动开关522闭合后将使电动合闸装置5211带电，进而将对应的断路器521合闸，使该断路器521连接的电容器接入，增加与可调电抗器并联的电容器的总容量，使容性负载与感性负载更加均衡，降低整体输出的电流。当测试结束后，人工将电动推杆9复位。

如图3所示，为实施例二检测驱动电路8原理图，检测驱动电路8包括整流桥T1、电阻R1、电阻R2、电容C1、电容C2、MOS管M1、二极管D1和双触点继电器K1，整流桥T1输入端与电流互感器6输出端连接，整流桥T1正极输出端与电阻R1第一端以及二极管D1阳极连接，整流桥T1的负极输出端接地，二极管D1阴极与电容C1第一端、电阻R2第一端以及MOS管M1栅极连接，电阻R1第二端、电阻R2第二端、电容C1第二端以及MOS管M1源极均接地，MOS管M1漏极与双触点继电器K1线圈第二端连接，双触点继电器K1线圈第一端与电容C2第一端以及双触点继电器K1的常闭触点1连接，电容C2第二端作为检测驱动电路8的负极输出端并接地，双触点继电器K1静触点与直流电源Vcc连接，双触点继电器K1的常开触点2作为检测驱动电路8的正极输出端，检测驱动电路8输出端与电动推杆9供电端连接。其余结构同实施例一。

检测驱动电路8的工作原理为：当中间变压器输出线401内电流超过设定阈值时，电流互感器6输出的电流也超过阈值，经整流桥T整流后流经电阻R1，电容R1两端电压升高，通过二极管D1给电容C1充电，使电容C1的充电速率大于通过电阻R2的放电速率，电容C1电压升高并最终高于MOS管M1的开启电压，MOS管M1导通使双触点继电器K1的线圈通电，双触点继电器K1常开触点2导通，为电动推杆9供电，使其伸长，电容C2通过使双触点继电器K1的线圈以及MOS管M1放电，当电容C2电量耗尽时，双触点继电器K1常开触点2断开，电动推杆9失电停止伸长，合理设置电容C2的容量，使放电过程中电动推杆9正好触发下一个相邻的微动开关522；当双触点继电器K1的常闭触点1导通后，电容C2将迅速充满电，若电流互感器6输出的电流仍高于阈值，电容C1则会保持较高电压，使MOS管M1保持导通，双触点继电器K1重新接通常闭触点2，使电动推杆9再次伸长，若电容C1经电阻R2放电后电压低于MOS管M1的开启电压，则MOS管M1断开，双触点继电器K1的线圈无电流通过而不动作，电动推杆9保持当前位置，直到中间变压器输出线401内电流再次超过设定阈值或测试结束。

以上所述的实施例只是本发明的一种较佳的方案，并非对本发明作任何形式上的限制，在不超出权利要求所记载的技术方案的前提下还有其它的变体及改型。

Claims (8)

1.一种可调电抗器负载试验系统，包括试验用电源柜、配电变压器、调压器以及中间变压器，所述试验用电源柜、配电变压器、调压器以及中间变压器依次连接，中间变压器与待测可调电抗器并联，其特征在于，

中间变压器与待测可调电抗器之间并联有动态电容补偿装置。

2.根据权利要求1所述的一种可调电抗器负载试验系统，其特征在于，

还包括电流互感器和电压互感器，电流互感器一次侧与待测可调电抗器回路耦合，电流互感器二次侧与低功率因数表计形成闭合回路，电压互感器一次侧并联在待测可调电抗器的两端，电压互感器二次侧与低功率因数表计连接。

3.根据权利要求1或2所述的一种可调电抗器负载试验系统，其特征在于，

所述动态电容补偿装置包括一个固定电容器组和若干个可投切电容器组，所述一个固定电容器组和若干个可投切电容器组并联连接，所述固定电容器组直接与中间变压器输出线并联连接，所述可投切电容器组的电容器分别通过断路器与中间变压器输出线并联连接。

4.根据权利要求3所述的一种可调电抗器负载试验系统，其特征在于，

还包括自动投切装置，所述断路器为电动合闸断路器，所述自动投切装置包括检测驱动电路、电动推杆、若干个微动开关和触发杆，所述检测驱动电路输入端通过电流互感器与中间变压器输出线耦合，所述检测驱动电路检测中间变压器输出线内电流，当中间变压器输出线内电流超过设定阈值时，所述检测驱动电路驱动电动推杆伸长，所述触发杆固定安装在电动推杆输出端，所述若干个微动开关等距排列在触发杆伸长行程内，所述若干个微动开关的第二端分别与一个断路器的电动合闸装置连接，所述若干个微动开关的第一端均与电源连接。

5.根据权利要求4所述的一种可调电抗器负载试验系统，其特征在于，

所述检测驱动电路包括整流桥T1、电阻R1、电阻R2、电容C1、电容C2、MOS管M1、二极管D1和双触点继电器K1，整流桥T1输入端与电流互感器输出端连接，整流桥T1正极输出端与电阻R1第一端以及二极管D1阳极连接，整流桥T1的负极输出端接地，二极管D1阴极与电容C1第一端、电阻R2第一端以及MOS管M1栅极连接，电阻R1第二端、电阻R2第二端、电容C1第二端以及MOS管M1源极均接地，MOS管M1漏极与双触点继电器K1线圈第二端连接，双触点继电器K1线圈第一端与电容C2第一端以及双触点继电器K1的常闭触点1连接，电容C2第二端作为检测驱动电路的负极输出端并接地，双触点继电器K1静触点与直流电源Vcc连接，双触点继电器K1的常开触点2作为检测驱动电路的正极输出端，检测驱动电路输出端与电动推杆供电端连接。

6.根据权利要求1或2所述的一种可调电抗器负载试验系统，其特征在于，所述可投切电容器组的容量小于固定电容器组。

7.一种固定电容器组容量的确定方法，适用于如权利要求3所述的一种可调电抗器负载试验系统，其特征在于，

所述固定电容器组的总容量Q₁由下式确定：

其中，U₁为固定电容器的额定电压，U₂为固定电容器的实际电压，U₂值取2KV，Q₂为电容器在实际电压下容量，I₂为中间变压器高压侧电流，I₂满足I₂*K≤I₁，I₁为电源柜额定输出电流，K为中间变压器低压与高压变比，I₂在上式限制范围内由人工选取。

8.一种可投切电容器组容量的确定方法，适用于如权利要求3所述的一种可调电抗器负载试验系统，其特征在于，

所述可投切电容器组的总容量Q₃由下式确定：

其中，U₃为可投切电容器的额定电压，U₄为可投切电容器的实际电压，U₂的值由测试现场测量得到，Q₄为电容器在实际电压下容量，I₄为中间变压器高压侧电流，I₁为电源柜额定输出电流，K为中间变压器低压与高压变比。