CN110244131A - 特高压大电容量设备介质损耗测试装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种特高压大电容量设备介质损耗测试装置，主要包括依次串联的变频模块、升压模块、介质损耗测试模块；所述介质损耗测试模块采用西林电桥，桥臂CA为被测试品CX和RX并联/串联的等值电路，桥臂CB为空气标准电容器CN，桥臂AD为无感可变电阻R3，桥臂BD为无感电阻R4与可变电容C4的并联，AB之间接入检流计。所述变频模块先对交流电进行频率变换，然后用升压模块升压到10kV。本发明体积小、重量轻，便于现场携带，特高压CVT中压电容在进行介质损耗测试时，对被测试品可以施加交流10kV的电压，以满足规程的要求，保障特高压CVT的安全稳定运行。
Description
技术领域
本发明涉及电力系统设备领域，特别是涉及一种特高压大电容量设备介质损耗测试装置。
背景技术
我国的水能、风能、太阳能等可再生能源资源具有规模大、分布集中的特点，而所在地区大多负荷需求水平较低，需要走集中开发、规模外送、大范围消纳的发展道路。特高压输电具有容量大、距离远、能耗低、占地省、经济性好等优势，建设特高压电网能够实现各种清洁能源大规模、远距离输送，促进清洁能源的高效、安全利用。特高压电网的逐步形成，越来越多的特高压设备投入电网运行。电容式电压互感器(CVT)作为一种监测电网电压，为继电保护、电能计量提供信号的设备，其具有绝缘可靠性好、测量精度高、运行维护工作量较小、经济性优良等诸多优点，在特高压电网中起到非常关键的作用。因此，掌握特高压CVT的各项运行参数是否正常，对特高压骨干电网的安全稳定运行具有重要的意义。
特高压CVT主要由电容分压器、中压变压器、补偿电抗器、阻尼器等部分组成，后三部分总称为电磁单元。在图1中，C11、C12、C13、C14串联组成高压电容，C2为中压电容，T为中压变压器，L为补偿电抗器，高压电容和中压电容组成电容分压器。CVT的预防性试验有高压电容和中压电容的电容量及介质损耗等项目。对特高压淮南站和芜湖站所有1000kV电压等级CVT高压电容和中压电容的电容量进行统计，结果发现淮南站1000kV电压等级CVT高压电容的电容量在20000pF左右，中压电容的电容量在360000pF以上；芜湖站1000kV电压等级CVT高压电容的电容量在25000pF左右，中压电容的电容量在480000pF以上。
试验人员现使用的测试电容量与介质损耗的仪器是某公司生产的自动抗干扰精密介质损耗测量仪，其可以输出的最大电流为200mA。通过计算可以得到，其可以测试的最大电容量的分压电容为63662pF。通过调研市面上所有的介质损耗测量仪，与该厂家生产的介质损耗测量仪的测试范围均相似。根据上述统计的特高压CVT，其高压电容均在仪器的测试范围内；中压电容的电容量分别在360000pF和480000pF以上，超过了现使用仪器的最大测试范围。若必须用该仪器进行测试，为了不超过仪器的最大输出电流，只能采取降低试验电压的措施，一般施加500V电压进行试验。根据《GB/Z24846-2009 1000kV交流电气设备预防性试验规程》的要求，在进行该项试验时，需加10kV电压进行测试。因此，现阶段的测试电压，由于测试仪器容量的限制，不能满足规程的要求。
对特高压淮南站与芜湖站已投运的CVT进行统计，总共有46台1000kV CVT在运行。国家电网公司现已投运了“八交十一直”特高压输电线路，数千只特高压CVT在电网运行，因此迫切需要一种特高压大电容量设备介质损耗测试装置，对特高压CVT中压电容在进行介质损耗测试时，可以施加交流10kV的电压，以满足规程的要求，保障特高压CVT的安全稳定运行。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种特高压大电容量设备介质损耗测试装置，能够测试容量更大的大电容量设备的介质损耗。
为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：提供一种特高压大电容量设备介质损耗测试装置，主要包括依次串联的变频模块、升压模块、介质损耗测试模块；
所述介质损耗测试模块采用西林电桥，桥臂CA为被测试品CX和RX并联/串联的等值电路，桥臂CB为空气标准电容器CN，桥臂AD为无感可变电阻R3，桥臂BD为无感电阻R4与可变电容C4的并联，AB之间接入检流计。
在本发明一个较佳实施例中，所述变频模块、升压模块、介质损耗测试模块集成为一体装置。
在本发明一个较佳实施例中，所述变频模块采用交-直-交变频器，包括相互并联的整流模块、电容模块、逆变模块。
在本发明一个较佳实施例中，所述升压模块采用干式励磁变压器，通过选择干式励磁变压器作为装置的升压单元，可以大大提高装置的容量。
进一步的，所述干式励磁变压器的输出端产生的交流电压最大值为10kV。
本发明的有益效果是：本发明体积小、重量轻，便于现场携带，特高压CVT中压电容在进行介质损耗测试时，对被测试品可以施加交流10kV的电压，以满足规程的要求，保障特高压CVT的安全稳定运行。
附图说明
图1是所述特高压电容式电压互感器的电气原理图；
图2是本发明所述特高压大电容量设备介质损耗测试装置的电路原理图；
图3是所述特高压大电容量设备介质损耗测试装置的设计流程图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的较佳实施例进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。
请参阅图2，本发明实施例包括：
一种特高压大电容量设备介质损耗测试装置，主要包括依次串联的变频模块、升压模块、介质损耗测试模块，所述变频模块、升压模块、介质损耗测试模块集成为一体装置，体积小、重量轻，便于现场携带。
所述变频模块采用交-直-交变频器，包括相互并联的整流模块、电容模块、逆变模块。交-直-交变频器能够产生45—55Hz的交流电压，且变换后电压的谐波畸变率较小。在各个频率下，谐波畸变率应不大于5％，因此逆变模块采取SVPWM控制方式对IGBT进行控制，以减小谐波畸变率。所述整流模块采用整流桥，所述电容模块包括相互串联的两个电容。
所述升压模块需产生10kV交流电压，且体积小、重量轻便于现场携带，因此采用干式励磁变压器进行升压，通过选择干式励磁变压器作为装置的升压单元，可以大大提高装置的容量。优选的，可采用重量不大于30kg的干式励磁变压器。
所述介质损耗测试模块采用西林电桥，桥臂CA为被测试品CX和RX并联/串联的等值电路(图中所示为CX和RX并联的等值电路)，桥臂CB为空气标准电容器CN，桥臂AD为无感可变电阻R3，桥臂BD为无感电阻R4与可变电容C4的并联，AB之间接入检流计。所述空气标准电容器体积小，介质损耗应在0.01％以下，电容量稳定，随温度的变化应在0.001％/℃。
该装置将干式励磁变压器与空气标准电容器集成为一体，减少携带设备的数量，简化试验的接线流程，提高试验的效率与安全。
所述特高压大电容量设备介质损耗测试装置的工作原理为：
交流380V/50Hz的工频电源经交-直-交变频器进行频率变换后，输出45—55Hz的交流电压，送入干式励磁变压器，升压至10kV，当干式励磁变压器输出电压为10kV时，如果电桥不平衡那么检流计中会有电流流过。此时，调节R3和C4，使电桥达到平衡，即流过检流计的电流为0。当电桥达到平衡时，桥臂CA的阻抗比上桥臂AD的阻抗与桥臂CB的阻抗比上桥臂BD的阻抗相等。此时，即可以计算出被测试品的介质损耗的大小，介质损耗为tanδ＝ωRxCx＝ωR4C4，由于R4是固定的，从C4刻度盘上可读出介损，通过R3、R4、Cn计算出Cx。
实际应用中，结合图3，首先选取交-直-交变频器、干式励磁变压器、空气标准电容器分别作为该装置的变频模块、升压模块、标准电容器，然后确定待试验设备的容量，对干式磁力变压器进行容量选型，具体为：
假设待试验的特高压CVT中压电容的电容量为C，则在该电容两端施加10kV电压时，流过电容的电流为
I＝2πfC×10000
因此，干式励磁变压器的最小容量应为
S＝I×U＝2πfC×10000×10000
将选好型的干式励磁变压器与空气标准电容器一体化，到现场对特高压CVT中压电容进行试验，验证该装置可以施加10kV交流电压。若不满足要求，则重新对干式励磁变压器进行选型。结合一具体实施例进行说明：
设特高压CVT中压电容为480000pF，则在该电容两端施加10kV电压时，流过该电容的电流为
I＝2πfC×10000＝2π×(45～55)×480000×10-12×10000＝(1.36～1.66)A
因此，干式励磁变压器的最小容量应为
S＝I×U＝(1.36～1.66)×10kVA＝(13.6～16.6)kVA
考虑到在试验过程中设备、导线等损耗的影响，干式励磁变压器的容量选型为20kVA。
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。
Claims (5)
1.一种特高压大电容量设备介质损耗测试装置，其特征在于，主要包括依次串联的变频模块、升压模块、介质损耗测试模块；
所述介质损耗测试模块采用西林电桥，桥臂CA为被测试品CX和RX并联/串联的等值电路，桥臂CB为空气标准电容器CN，桥臂AD为无感可变电阻R3，桥臂BD为无感电阻R4与可变电容C4的并联，AB之间接入检流计。
2.根据权利要求1所述的特高压大电容量设备介质损耗测试装置，其特征在于，所述变频模块、升压模块、介质损耗测试模块集成为一体装置。
3.根据权利要求1或2所述的特高压大电容量设备介质损耗测试装置，其特征在于，所述变频模块采用交-直-交变频器，包括相互并联的整流模块、电容模块、逆变模块。
4.根据权利要求1或2所述的特高压大电容量设备介质损耗测试装置，其特征在于，所述升压模块采用干式励磁变压器。
5.根据权利要求4所述的特高压大电容量设备介质损耗测试装置，其特征在于，所述干式励磁变压器的输出端产生的交流电压最大值为10kV。
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| CN113759159A (zh) * | 2021-09-29 | 2021-12-07 | 国网陕西省电力公司电力科学研究院 | 具备输出电容电流信号功能的电容式电压互感器 |
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2019
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| CN113759159B (zh) * | 2021-09-29 | 2023-12-29 | 国网陕西省电力公司电力科学研究院 | 具备输出电容电流信号功能的电容式电压互感器 |
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