CN111398760A - 一种交直流耐压局部放电测试电路 - Google Patents
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Abstract
一种交直流耐压局部放电测试电路，包括交流电路、直流电路和交直流耦合电路，交流电路对交流电源进行处理后输出交流电压；直流电路对交流电源进行处理后输出直流电压；输出的交流电压和输出的直流电压分别与所述交直流耦合电路的两端连接，为待测元器件提供交流电压、直流电压或交直流叠加电压。本发明针对直流输电关键元器件支撑电容提出了一种模拟元器件实际运行时试品承受的交直流电压叠加情况，用于具有交直流高压局放测试要求的产品试验，该电路能够分别进行交流、直流或交直流联合试验。该试验电路具有针对性强，制造成本低，电路无局放等特点，能够有效检测支撑电容元器件的绝缘缺陷。
Description
技术领域
本发明属于局部放电测试领域，具体涉及一种交直流耐压局部放电测试电路。
背景技术
局部放电是绝缘介质外施电压高到一定程度时产生电离的一种电气放电现象，是由于高压设备绝缘内部的一些气泡、空隙、杂质和污秽等缺陷造成的。局部放电在高压绝缘中普遍存在，虽然局部放电分散发生在极微小的局部空间内，一般不会引起绝缘的穿透性击穿，但可以导致电介质的局部损坏。若局部放电长期存在，在一定条件下会导致绝缘击穿和沿面闪络。对电力设备进行局部放电试验，不但能够了解设备的绝缘状况，还能及时发现许多有关制造与安装方面的问题，确定绝缘故障的原因及其严重程度。
电容上的PD测量旨在检测阀支撑电容绝缘中的潜在故障点，以防止将来发生故障。局部放电可能削弱与壳体之间以及电介质内的绝缘，即电容器板之间的绝缘，并导致电容器的绝缘故障或短路。局部放电的一个基本预先条件是具有一定最小电平的交流电压的存在。纯直流电压或低电平交流电压不能产生局部放电。
柔性直流换流阀是高压直流输电的核心设备，通常一个直流输电工程的换流阀包括成百上千个子模块，每一个子模块都包含一个支撑电容，支撑电容性能决定换流阀能否正常运行的一个关键因素。在柔性直流输电换流阀支撑电容器的运行经验证明，很多电力电容器的元件受到冲击损坏，大部分是由电容器局部放电导致的，支撑电容耐压局放试验,是绝缘检测和诊断的重要方法。通常电容设备绝缘内部常存在一些弱点,例如在浇注、挤制或层绕绝缘内部容易出现气隙或气泡。虽然放电能量很微弱,不影响设备的短时绝缘强度,但是长期积累将引起绝缘劣化,最后导致整个绝缘在正常电压下发生击穿。目前未见柔性直流输电换流阀支撑电容的交直流叠加局放测试电路和方法。
发明内容
本发明的目的是提供一种交直流耐压局部放电测试电路，柔性直流换流阀支撑电容正负极端子与外壳容易在承受直流电压和交流文波电压下发生绝缘损坏乃至击穿，用于解决现有交流局放检测技术中光分不能有效模拟试品在实际工况情况下绝缘耐受能力和缺陷检测等问题。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
本发明提供了一种交直流耐压局部放电测试电路，包括交流电路、直流电路和交直流耦合电路；
所述交流电路对交流电源进行处理后输出交流电压；
所述直流电路对交流电源进行处理后输出直流电压；
所述输出的交流电压和输出的直流电压分别与所述交直流耦合电路的两端连接，为待测元器件提供交流电压、直流电压或交直流叠加电压。
进一步的，所述交流电路包括依次连接的交流电源、隔离回路、滤波电路和升压回路。
进一步的，所述隔离回路包括隔离变压器和调压器；
所述滤波电路包括LC型滤波器，用以滤除100kHz-500kHz谐波；
所述升压回路包括升压变压器；
交流电源经接触器KM1分合闸与所述隔离变压器连接，经调压器调压后与所述滤波器连接，然后进入升压变压器进行升压，经过保护电阻R1输出交流电压。
进一步的，所述滤波电路包括：
第一电容C1和第二电容C2串联连接于所述调压器两端；第三电容C3和第四电容C4串联连接于所述升压变压器两端；第一电容C1的一端通过电感L1与第三电容C3的一端连接；第二电容C2的一端通过电感L2与第四电容C4的一端连接；第一电容C1和第二电容C2相连的另一端与第三电容C3和第四电容C4相连的另一端连接后接地。
进一步的，还包括电容分压测量回路，连接于所述保护电阻R1一端与地之间，用于测量输出的交流电压。
进一步的，所述直流电路包括依次连接的交流电源、升压回路、晶闸管Da1和耦合电容。
进一步的，所述升压回路包括升压变压器；
交流电源经接触器KM2分合闸与所述升压变压器连接，升压后通过晶闸管Da1与所述耦合电容连接，输出直流电压。
进一步的，还包括电阻分压测量回路，并联连接于所述耦合电容两端，用于测量输出的直流电压。
进一步的，所述交直流耦合电路输入端连接所述交流电路中交流电压的输出端和所述直流电路中直流电压的输出端；
所述交流电压的输出端经高压电容C7和保护电阻R6与待测元器件一端连接；所述高压电容C7连接有放电电阻R4和R5；
所述直流电压的输出端经过高压硅堆D1和放电电阻R7与待测元器件连接。
进一步的，耦合电容Ck和检测阻抗Zm串联后并联在所述待测元器件两端，所述检测阻抗Zm的电压经放大后测量。
综上所述，本发明提供了一种交直流耐压局部放电测试电路，包括交流电路、直流电路和交直流耦合电路；所述交流电路对交流电源进行处理后输出交流电压；所述直流电路对交流电源进行处理后输出直流电压；所述输出的交流电压和输出的直流电压分别与所述交直流耦合电路的两端连接，为待测元器件提供交流电压、直流电压或交直流叠加电压。该电路能够分别进行交流、直流或交直流联合试验；具有针对性强，制造成本低，电路无局放等特点，能够有效检测支撑电容元器件的绝缘缺陷。
本发明的上述技术方案具有如下有益的技术效果：
能模拟构成柔性直流换流阀支撑电容的实际工况，以检验每级支撑电容耐压和局部放电量是否满足设计技术要求,从而正确可靠的判断换流阀绝缘状态；该电路设计能有效模拟支撑电容的运行工况，具有很强的实用性和操作性。
附图说明
图1为本发明实施例中交流电路电气原理图；
图2为本发明实施例中直流电路电气原理图；
图3为本发明实施例中交直流耦合电路电气原理图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面结合具体实施方式并参照附图，对本发明进一步详细说明。应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本发明的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本发明的概念。
本发明提供了一种交直流耐压局部放电测试电路，包括交流电路、直流电路和交直流耦合电路；其中，交流电路对交流电源进行处理后输出交流电压；直流电路对交流电源进行处理后输出直流电压；输出的交流电压和输出的直流电压分别与所述交直流耦合电路的两端连接，为待测元器件提供交流电压、直流电压或交直流叠加电压。
下面分别对交流电路、直流电路和交直流耦合电路进行进一步详细的描述。
如图1所示，交流电路包括依次连接的交流电源、隔离回路、滤波电路和升压回路。电源进线通过接触器KM1连接交流控制回路交流电源，交流电源通过KM1分合闸，电源经过隔离变压器、调压器后，进入滤波器，滤波器采用LC型滤波器，滤波器L1和L2均为0.9mH,C1和C2均为采用1kV额定电压，35μF电容，滤波电路如图1所示，实践证明采用该设计滤波器能有效消除100kHz-500kHz谐波，衰减达到50dB，该谐波包含国标推荐的宽带局放测试电路测试频带100kHz-400kHz，电源侧消除该频段谐波，极大提高测量准确性，电源经过滤波器后，进入升压变压器升压，交流电压的输出电压经过保护电阻R1输出。
进一步的，所述滤波电路包括：第一电容C1和第二电容C2串联连接于所述调压器两端；第三电容C3和第四电容C4串联连接于所述升压变压器两端；第一电容C1的一端通过电感L1与第三电容C3的一端连接；第二电容C2的一端通过电感L2与第四电容C4的一端连接；第一电容C1和第二电容C2相连的另一端与第三电容C3和第四电容C4相连的另一端连接后接地。
进一步的，还包括电容分压测量回路，连接于所述保护电阻R1一端与地之间，输出的交流电压使用测量回路采用电容分压器进行输出电压测量。
如图2所示，直流电路包括依次连接的交流电源、升压回路、晶闸管Da1和耦合电容。升压回路包括升压变压器；交流电源经接触器KM2分合闸与所述升压变压器连接，升压后通过晶闸管Da1与耦合电容C7、C8连接，输出直流电压。其中，Da1可控硅角度调节输出直流电压。
进一步的，还包括电阻分压测量回路，包括分压电阻R2、R3，串联后并联连接于所述耦合电容C7、C8两端，用于测量输出的直流电压。
如图3所示，交直流耦合电路输入端接所述交流电路中交流电压的输出端和所述直流电路中直流电压的输出端；交流输入端经高压电容C7和保护电阻R6与待测元器件一端连接；所述高压电容C7连接有放电电阻R4和R5；高压电容C7保护交流高压输出不被直流高压输出侵入；直流输入端另一端经过高压硅堆D1和放电电阻R7与待测元器件另一端连接；高压硅堆D1能有效保护直流输出电压不被交流电路侵入。高压电容C7的容量可以选择为4.5uF。
进一步的，耦合电容Ck和检测阻抗Zm串联后并联在所述待测元器件两端，所述检测阻抗Zm的电压经放大后送到局放测试后台中去测量。此处，待测元器件可以为柔性直流输电换流阀的支撑电容Cx，但不限于此。
综上所述，本发明提供了一种交直流耐压局部放电测试电路，包括交流电路、直流电路和交直流耦合电路；所述交流电路对交流电源进行处理后输出交流电压；所述直流电路对交流电源进行处理后输出直流电压；所述输出的交流电压和输出的直流电压分别与所述交直流耦合电路的两端连接，为待测元器件提供交流电压、直流电压或交直流叠加电压。该电路能够分别进行交流、直流或交直流联合试验；具有针对性强，制造成本低，电路无局放等特点，能够有效检测支撑电容元器件的绝缘缺陷。
本发明的上述技术方案能模拟构成柔性直流换流阀支撑电容的实际工况，以检验每级支撑电容耐压和局部放电量是否满足设计技术要求,从而正确可靠的判断换流阀绝缘状态；该电路设计能有效模拟支撑电容的运行工况，具有很强的实用性和操作性。
应当理解的是，本发明的上述具体实施方式仅仅用于示例性说明或解释本发明的原理，而不构成对本发明的限制。因此，在不偏离本发明的精神和范围的情况下所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。此外，本发明所附权利要求旨在涵盖落入所附权利要求范围和边界、或者这种范围和边界的等同形式内的全部变化和修改例。
Claims (10)
1.一种交直流耐压局部放电测试电路，其特征在于，包括交流电路、直流电路和交直流耦合电路；
所述交流电路对交流电源进行处理后输出交流电压；
所述直流电路对交流电源进行处理后输出直流电压；
所述输出的交流电压和输出的直流电压分别与所述交直流耦合电路的两端连接，为待测元器件提供交流电压、直流电压或交直流叠加电压。
2.根据权利要求1所述的交直流耐压局部放电测试电路，其特征在于，所述交流电路包括依次连接的交流电源、隔离回路、滤波电路和升压回路。
3.根据权利要求2所述的交直流耐压局部放电测试电路，其特征在于，
所述隔离回路包括隔离变压器和调压器；
所述滤波电路包括LC型滤波器，用以滤除100kHz-500kHz谐波；
所述升压回路包括升压变压器；
交流电源经接触器KM1分合闸与所述隔离变压器连接，经调压器调压后与所述滤波器连接，然后进入升压变压器进行升压，经过保护电阻R1输出交流电压。
4.根据权利要求3所述的交直流耐压局部放电测试电路，其特征在于，所述滤波电路包括：
第一电容C1和第二电容C2串联连接于所述调压器两端；第三电容C3和第四电容C4串联连接于所述升压变压器两端；第一电容C1的一端通过电感L1与第三电容C3的一端连接；第二电容C2的一端通过电感L2与第四电容C4的一端连接；第一电容C1和第二电容C2相连的另一端与第三电容C3和第四电容C4相连的另一端连接后接地。
5.根据权利要求3或4所述的交直流耐压局部放电测试电路，其特征在于，还包括电容分压测量回路，连接于所述保护电阻R1一端与地之间，用于测量输出的交流电压。
6.根据权利要求1所述的交直流耐压局部放电测试电路，其特征在于，所述直流电路包括依次连接的交流电源、升压回路、晶闸管Da1和耦合电容。
7.根据权利要求6所述的交直流耐压局部放电测试电路，其特征在于，所述升压回路包括升压变压器；
交流电源经接触器KM2分合闸与所述升压变压器连接，升压后通过晶闸管Da1与所述耦合电容连接，输出直流电压。
8.根据权利要求6或7所述的交直流耐压局部放电测试电路，其特征在于，还包括电阻分压测量回路，并联连接于所述耦合电容两端，用于测量输出的直流电压。
9.根据权利要求1-8任一项所述的交直流耐压局部放电测试电路，其特征在于，所述交直流耦合电路输入端连接所述交流电路中交流电压的输出端和所述直流电路中直流电压的输出端；所述交流电压的输出端经高压电容C7和保护电阻R6与待测元器件一端连接；所述高压电容C7连接有放电电阻R4和R5；所述直流电压的输出端经过高压硅堆D1和放电电阻R7与待测元器件连接。
10.根据权利要求9所述的交直流耐压局部放电测试电路，其特征在于，耦合电容Ck和检测阻抗Zm串联后并联在所述待测元器件两端，所述检测阻抗Zm的电压经放大后测量。
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