CN110174561A - 基于调感谐振的避雷器测试系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及测试领域，尤其涉及基于调感谐振的避雷器测试系统，包括：与被测避雷器串联连接的第一电流互感器，用于被测避雷器所在回路电流的测量；串联连接的电抗器与电容分压器组成串联谐振电路，电抗器的一端以及电容分压器的一端连接被测避雷器；与电容分压器串联连接的第二电流互感器，用于电容分压器所在回路电流的测量；与电抗器连接的励磁变压器，用于将输入的低电压转换为高电压输出；以及处理单元，用于电压输出，并根据采集第一电流互感器以及第二电流互感器的电流数据得到被测避雷器的阻性电流，以及根据阻性电流、输出电压对被测避雷器进行是否故障的判断。通过使用本发明，可以实现对避雷器进行是否故障的自动判断。
Description
技术领域
本发明涉及测试领域，尤其涉及基于调感谐振的避雷器测试系统。
背景技术
在运行电压下流过避雷器的泄露全电流包含阻性泄露电流分量和容性泄露电流分量；在避雷器处于正常运行电压状态下阻性电流分量远小于容性电流分量，一般阻性电流分量占全电流不会超过15％的数量，所以阻性电流增加一倍，全电流的变化不会超过5％；所以全电流的测量方法不能有效的检测避雷器内部性能劣化的趋势；如果避雷器在运行中由于内部元件发生劣化，引起阻性泄露电流增大，即有功损失分量不断增大，如果继续劣化下去，达到一定程度后会导致避雷器的热崩溃，若不能将不正常的避雷器及时退出运行，很有可能在一段时间后发生爆炸，引起大面积电力事故。
目前关于氧化锌避雷器交流参考电压试验方案：采用工频调压器通过升压变对氧化锌试品加压，同时采用电流互感器检测避雷器的全电流，采用桥式测量分解出阻性电流并显示；常规方法是试验人员通过看阻性电流的大小在人工调节工频调压器，达到阻性电流1mA时记录参考电压。
现有技术存在以下缺点：
1).由于阻性电流为峰值电流显示，测量难度大，高压电压稳定度不够(同时受电网电压影响)导致阻性电流显示不稳定(数值波动范围大)，导致测量误差；
2).人工调节调压器受人为影响比较大，而且由于调节细度不够，加大了升压难度；尤其是在阻性电流分量达到加速段高压很难进行微调；
3).工频电压通过调压器和升压变后，波形差，尤其是电流波形畸变，更容易造成测量误差；
4).现场试验采用调压器和升压变模式，被试品35kV避雷器试品试验电压为60kV左右；被试品110kV避雷器试品试验电压为160kV左右；按照所需高压，升压变和调压器体积重量都偏大，尤其是110kV系统还需要用到吊车等，不利于现场试验开展，导致现场氧化锌交流参考电压基本不做试验。
发明内容
为解决上述问题，本发明提出基于调感谐振的避雷器测试系统，以实现对避雷器的自动测试。
基于调感谐振的避雷器测试系统，包括：
与被测避雷器串联连接的第一电流互感器，用于被测避雷器所在回路电流的测量；串联连接的电抗器与电容分压器组成串联谐振电路，电抗器的一端以及电容分压器的一端连接被测避雷器；与电容分压器串联连接的第二电流互感器，用于电容分压器所在回路电流的测量；与电抗器连接的励磁变压器，用于将输入的低电压转换为高电压输出；以及处理单元，用于电压输出，并根据采集第一电流互感器以及第二电流互感器的电流数据得到被测避雷器的阻性电流，以及根据阻性电流、输出电压对被测避雷器进行是否故障的判断。
优选的，所述电抗器与电容分压器组成串联谐振电路输出频率为50±0.2Hz。
优选的，所述电容分压器分两节，单体电容量为20000pF，其额定电压为80kV。
优选的，所述电抗器电感量按照4节配置，每节电压为44kV，电感量为500H。
优选的，还包括与电抗器串联连接的可调电感电抗器。
优选的，所述处理单元包括：
数据采集模块，用于采集第一电流互感器以及第二电流互感器的电流数据；与数据采集模块连接的数据处理模块，用于根据采集第一电流互感器以及第二电流互感器的电流数据得到被测避雷器的阻性电流。
优选的，所述阻性电流I3(t)＝第二电流互感器的电流I2(t)-第一电流互感器的电流I1(t)。
优选的，所述处理单元还包括：与数据处理模块连接的过压保护电路，当处理单元输出电压大于设定电压阈值时，断开处理单元的电源输出。
优选的，所述处理单元还包括：与数据处理模块连接的过流保护电路，当处理单元输出电流大于设定电流阈值时，断开处理单元的电源输出。
通过使用本发明，可以实现以下效果：根据采集第一电流互感器以及第二电流互感器的电流数据得到被测避雷器的阻性电流，以及根据阻性电流、输出电压对避雷器进行是否故障的自动判断。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
图1是本发明实施例的连接示意图；
图2是本发明实施例中可调电感电抗器的连接示意图；
图3是本发明实施例中处理模块的第一结构示意图；
图4是本发明实施例中阻性电流、第一电流互感器的电流、第二电流互感器的电流的曲线图；
图5是本发明实施例中处理模块的第二结构示意图；
图6是本发明实施例中处理模块的第三结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图，对本发明的技术方案作进一步的描述，但本发明并不限于这些实施例。
本发明的基本思想是根据采集第一电流互感器以及第二电流互感器的电流数据得到被测避雷器的阻性电流，以及根据阻性电流、输出电压对避雷器进行是否故障的自动判断。
基于上述构想，本实施例提供一种基于调感谐振的避雷器测试系统，如图1所示，包括：与被测避雷器1串联连接的第一电流互感器2，用于被测避雷器1所在回路电流的测量；串联连接的电抗器3与电容分压器4组成串联谐振电路，电抗器3的一端以及电容分压器4的一端连接被测避雷器；与电容分压器4串联连接的第二电流互感器5，用于电容分压器4所在回路电流的测量与电抗器3连接的励磁变压器6，用于将输入的低电压转换为高电压输出；以及处理单元7，用于电压输出，并根据采集第一电流互感器2以及第二电流互感器5的电流数据得到被测避雷器1的阻性电流，以及根据阻性电流、输出电压对被测避雷器1进行是否故障的判断。
处理单元7输出根据测试到的阻性电流的大小改变升压速度，逐渐将阻性电流控制在设定电流阈值，记录此时的输出电压，当输出电压大于设定电压阈值或者小于设定电压阈值时，则说明该被测避雷器出现故障；另一方面，处理单元7输出设定的电压，记录此时的阻性电流。当阻性电流大于设定电流阈值或者小于设定阈值时，则说明该被测避雷器出现故障。
在本实施例中，电抗器3与电容分压器4组成串联谐振电路，由于是串联谐振模式，其输出电压电流的波形畸变小，提高了阻性电流的测量准确度，而串联谐振电路输出频率控制在50±0.2Hz。
如图2所示，在一实施例中，增加与电抗器3串联连接的电感量可调的电抗器8，不仅能够在串联谐振电路中电感储能，还可以对输出频率进行调整。若现场串联谐振频率超过所需50±0.2Hz时，可以微调电感量达到所需频率范围。
由于110kV系统被测避雷器试交流参考电压为160kV，按照预留1.1倍预留系统所需额定高压为160*1.1＝176kV，则系统中电容分压器4和电抗器3的耐压需要达到176kV；由于电容分压器4电压等级越高，体积重量越大。
按照50Hz计算，按照电容量为10000pF，则电量量需要1016H；按照固定10000pF，增加试品最大电容量300pF，谐振频率为49.2Hz；单体电容体积重量大；超过70kg；不适合搬运。
如果分为2节；高度降低，单体20000pF；重量大于40kg，适合现场搬运；电感量按照4节配置，每节电压为176kV/4＝44kV，电感量为500H；其中一节微调；4节电抗器重量小于35kg。
作为本实施例的优选，电容分压器4分两节，单体电容量为20000pF，其额定电压为80kV。电抗器电感量按照4节配置，每节电压为44kV，电感量为500H。经过上述技术可知，这样的配置适合现场人工搬运，提高了工作效率。
如图3所示，在一实施例中，处理单元7包括：数据采集模块71，用于采集第一电流互感器2以及第二电流互感器5的电流数据；与数据采集模块连接的数据处理模块72，用于根据采集第一电流互感器2以及第二电流互感器5的电流数据得到被测避雷器的阻性电流。
数据采集模块71采用高速数据采集卡，分辨率12bit，增大了阻性电流测量的准确度。数据采集模块71将采集的数据发送到数据处理模块72，数据处理模块72根据采集第一电流互感器2以及第二电流互感器5的电流数据，分别生成两条电流曲线图，如图4所示。其中，曲线a是第一电流互感器2的电流曲线图，曲线b是第二电流互感器5的电流曲线图，曲线c是阻性电流的电流曲线图。根据以下公式：阻性电流I3(t)＝第二电流互感器的电流I2(t)-第一电流互感器的电流I1(t)，计算得到阻性电流，相关技术人员根据该阻性电流的数值与正常避雷器的阻性电流比较，从而得出被测避雷器1的阻性电流的测试结论。
作为优选，如图5所示，处理单元7还包括：与数据处理模块连接的过压保护电路73，当处理单元输出电压大于设定电压阈值时，断开处理单元的电源输出。内置过压保护电路73，可手动设置试验电压值，当电压达到试验电压的1.1倍时自动断开处理单元的电源输出，实现过压保护。由于本实施例中采用的过压保护电路73采用常规的电路，本实施例不再对此详细说明。
作为优选，如图6所示，处理单元7还包括：与数据处理模块连接的过流保护电路74，当处理单元输出电流大于设定电流阈值时，断开处理单元的电源输出。内置电流保护电路74，当电流＞额定值1.1倍时自动断开处理单元的电源输出，实现过流保护。由于本实施例中采用的过流保护电路74采用常规的电路，本实施例不再对此详细说明。
在一实施例中，处理单元的输出功率为2KW。下面论证在固定电容分压器后增对不同避雷器，对谐振频率调节对谐振电路的品质因数Q值和系统功率的影响，和处理单元最终的输出功率的选取。
1、35kV被测避雷器试验记录Q值
由上表可知，电容分压器4按照40000pF的配置，做35kV被测避雷器试验时需要输出功率150W以内；
2、110kV被测避雷器试验记录Q值
| 输出频率 | Q值 | 输出低压电压 | 输出电压电流 | 机箱功率 |
| 49.7Hz | 44.8 | 127 | 5.1A | |
| 49.8Hz | 43.9 | 124 | 5.1A | |
| 49.9Hz | 42.6 | 128 | 5.1A | |
| 50Hz | 40.5 | 137 | 5.1 | 700W |
由上表可知，电容分压器按照40000pF的配置，做110kV避雷器试验时需要输出功率1kW以内；
由上可知，处理单元的输出功率2kW足够试验，频率改变0.2Hz对Q值的影响有限。根据上述试验数据的论证，考虑在原有基础上，增加输出回路，可以满足三相避雷器或多台设备的同时检测，这样可以大大提高现场检测的工作效率，节省工作人员的劳动强度，同时避免因多次接线而出现的失误概率，保证工作的安全性。
本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。
Claims (9)
1.基于调感谐振的避雷器测试系统，其特征在于，包括：
与被测避雷器串联连接的第一电流互感器，用于被测避雷器所在回路电流的测量；
串联连接的电抗器与电容分压器组成串联谐振电路，电抗器的一端以及电容分压器的一端连接被测避雷器；
与电容分压器串联连接的第二电流互感器，用于电容分压器所在回路电流的测量；
与电抗器连接的励磁变压器，用于将输入的低电压转换为高电压输出；以及
处理单元，用于电压输出，并根据采集第一电流互感器以及第二电流互感器的电流数据得到被测避雷器的阻性电流，以及根据阻性电流、输出电压对被测避雷器进行是否故障的判断。
2.根据权利要求1所述的基于调感谐振的避雷器测试系统，其特征在于，所述电抗器与电容分压器组成串联谐振电路输出频率为50±0.2Hz。
3.根据权利要求1所述的基于调感谐振的避雷器测试系统，其特征在于，所述电容分压器分两节，单体电容量为20000pF，其额定电压为80kV。
4.根据权利要求1所述的基于调感谐振的避雷器测试系统，其特征在于，所述电抗器电感量按照4节配置，每节电压为44kV，电感量为500H。
5.根据权利要求1所述的基于调感谐振的避雷器测试系统，其特征在于，还包括与电抗器串联连接的可调电感电抗器。
6.根据权利要求1所述的基于调感谐振的避雷器测试系统，其特征在于，所述处理单元包括：
数据采集模块，用于采集第一电流互感器以及第二电流互感器的电流数据；
与数据采集模块连接的数据处理模块，用于根据采集第一电流互感器以及第二电流互感器的电流数据得到被测避雷器的阻性电流。
7.根据权利要求6所述的基于调感谐振的避雷器测试系统，其特征在于，所述阻性电流I3(t)＝第二电流互感器的电流I2(t)-第一电流互感器的电流I1(t)。
8.根据权利要求6所述的基于调感谐振的避雷器测试系统，其特征在于，所述处理单元还包括：与数据处理模块连接的过压保护电路，当处理单元输出电压大于设定电压阈值时，断开处理单元的电源输出。
9.根据权利要求6所述的基于调感谐振的避雷器测试系统，其特征在于，所述处理单元还包括：与数据处理模块连接的过流保护电路，当处理单元输出电流大于设定电流阈值时，断开处理单元的电源输出。
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