CN112083357A - 一种高压并联电容器内熔丝熔断能量测量方法 - Google Patents

一种高压并联电容器内熔丝熔断能量测量方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种高压并联电容器内熔丝熔断能量测量方法，采用电容器内熔丝模拟试验，利用试验电容器储存能量，然后经过试验回路向被试内熔丝放电，通过测量放电能量以及试验回路消耗的能量，即可得出高压并联电容器内熔丝熔断能量，实现了在试验条件下对内熔丝熔断能量设计值进行校核，提高了产品的运行可靠性，且方法简单、成本低，解决现有技术测量高压并联电容器内熔丝熔断能量的方法复杂，成本高，产品的运行可靠性低的问题。

Description

一种高压并联电容器内熔丝熔断能量测量方法
技术领域
本申请涉及电力检测技术领域，具体涉及一种高压并联电容器内熔丝熔断能量测量方法。
背景技术
电力电容器主要用于电力系统的无功功率补偿，提高功率因数。为了使其能够更加可靠地运行，目前高压并联电力电容器广泛采用内熔丝。内熔丝的作用是当电容器元件发生故障时，与电容器元件串联的内熔丝快速熔断，隔离故障元件，保护其它完好元件。这样只有一部分损坏元件被隔离，电容器将继续运行，只有轻微的功率减少。此时电容器组中的扰动是可以忽略的，电容器组的总容量不会由于1根熔丝的动作而受到明显影响保证电容器能够正常运行。
在实际应用中，选型的不合理会导致内熔丝不能及时熔断，起不到保护作用，因此在内熔丝设计选型时，需要对内熔丝熔断能量进行试验测量以指导内熔丝尺寸设计并检验其熔断性能。GB/T 11024.4-2019《标称电压1kV以上交流电力系统用并联电容器第4部分：内部熔丝》中规定对并联电容器内熔丝主要有隔离要求和承受要求两个方面的要求。对于隔离要求，通常的试验方法为在整台电容器上进行，其方法多为机械穿刺，其可靠性低。但在实际操作中，电容器的制作需要一定的时间且成本较高，试验周期比较长。因此，需要一种便捷可靠的方法测量内熔丝的熔断能量。
发明内容
为解决上述问题，本申请提供一种高压并联电容器内熔丝熔断能量测量方法，包括：
由直流充电电源1，试验电容器2，高压开关3和4，内熔丝试品5，电流记录仪6和试验回路等效电阻7组成试验回路；
将内熔丝试品5不接入试验回路，合上高压开关3，由直流充电电源1给试验电容器2充电，充电完成后，打开高压开关3，获取试验电容器2存储的能量W1；
合上高压开关4，将试验电容器2通过试验回路放电，直至试验电容器2上的电压降为0，在放电过程中通过电流记录仪6记录放电电流i1(t)波形，根据放电电流能量积分和试验回路等效串联电阻7所消耗的能量，获得试验回路等效电阻值；
将内熔丝试品5接入试验回路，合上高压开关3，由直流充电电源1给试验电容器2充电，充电完成后，打开高压开关3，获取试验电容器2存储的能量W2；
合上高压开关4，将试验电容器2通过试验回路向内熔丝试品5放电，使内熔丝试品5熔断，内熔丝试品5的间隔被完全隔离后，获取试验电容器2上剩余的能量Wr；在放电过程中通过电流记录仪6记录放电电流i2(t)波形，根据放电电流能量积分和试验回路等效串联电阻值，获得试验回路等效串联电阻7所消耗的能量W3；
根据试验电容器2存储的能量W2，剩余的能量Wr和试验回路等效串联电阻7所消耗的能量W3，获得内熔丝试品5的熔断能量Wz。
进一步的，获取试验电容器2存储的能量W1，通过如下公式计算获得，
Figure BDA0002627471170000021
C0－试验电容器2的电容量，U1－试验电容器2的电压。
进一步的，根据放电电流能量积分和试验回路等效串联电阻7所消耗的能量，获得试验回路等效电阻值，通过如下公式计算获得，
Figure BDA0002627471170000022
R0为试验回路等效电阻值。
进一步的，获取试验电容器2存储的能量W1，通过如下公式计算获得，
Figure BDA0002627471170000023
U2－试验电容器2的电压。
进一步的，获取试验电容器2上剩余的能量Wr，通过如下公式计算获得，
Figure BDA0002627471170000024
Ur－试验电容器2的剩余电压。
进一步的，获得试验回路等效串联电阻7所消耗的能量W3，通过如下公式计算获得，
Figure BDA0002627471170000031
进一步的，根据试验电容器2存储的能量W2，剩余的能量Wr和试验回路等效串联电阻7所消耗的能量W3，获得内熔丝试品5的熔断能量Wz，包括：
内熔丝试品5的熔断能量Wz，为试验电容器2存储的能量W2与试验电容器2上剩余的能量Wr与试验回路等效串联电阻7所消耗的能量W3的差值，即
Wz＝W2－Wr－W3
对上述公式进行变换，可得
Figure BDA0002627471170000032
本申请提供的一种高压并联电容器内熔丝熔断能量测量方法，采用电容器内熔丝模拟试验，利用试验电容器储存能量，然后经过试验回路向被试内熔丝放电，通过测量放电能量以及试验回路消耗的能量，即可得出高压并联电容器内熔丝熔断能量，实现了在试验条件下对内熔丝熔断能量设计值进行校核，提高了产品的运行可靠性，且方法简单、成本低，解决现有技术测量高压并联电容器内熔丝熔断能量的方法复杂，成本高，产品的运行可靠性低的问题。
附图说明
图1是本申请提供的一种高压并联电容器内熔丝熔断能量测量方法的流程示意图；
图2是本申请提供的高压并联电容器内熔丝熔断能量测量方法的原理图。
具体实施方式
在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本申请。但是本申请能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本申请内涵的情况下做类似推广，因此本申请不受下面公开的具体实施的限制。
下面结合图1提供的一种高压并联电容器内熔丝熔断能量测量方法的流程示意图对本申请提供的方法进行详细说明。
步骤S101，由直流充电电源1，试验电容器2，高压开关3和4，内熔丝试品5，电流记录仪6和试验回路等效电阻7组成试验回路。
本步骤用于构建试验系统，其原理图如图2所示，为检验内熔丝试品5发生可靠熔断，试验电容器2的电压应在标准规定的上下限范围内。
步骤S102，将内熔丝试品5不接入试验回路，合上高压开关3，由直流充电电源1给试验电容器2充电，充电完成后，打开高压开关3，获取试验电容器2存储的能量W1。
内熔丝试品5不接入试验回路，并将接入点短接。合上高压开关3，由直流充电电源1给试验电容器2充电，充电完成后，打开高压开关3，此时试验电容器2上存储的能量为W1。
Figure BDA0002627471170000041
C0－试验电容器的电容量，U1－试验电容器的电压。
步骤S103，合上高压开关4，将试验电容器2通过试验回路放电，直至试验电容器2上的电压降为0，在放电过程中通过电流记录仪6记录放电电流i1(t)波形，根据放电电流能量积分和试验回路等效串联电阻7所消耗的能量，获得试验回路等效电阻值。
然后合上高压开关4，将试验电容器2通过试验回路放电，直至试验电容器2上的电压降为0，此时试验电容器2所存储的能量W1全部由回路等效串联电阻7消耗。在放电过程中通过电流记录仪6记录放电电流i1(t)波形，通过放电电流能量积分
Figure BDA0002627471170000042
回路等效串联电阻值R0，可得到回路等效串联电阻7所消耗的能量。
从式(1)、(2)可得回路等效串联电阻值R0。
Figure BDA0002627471170000043
步骤S104，将内熔丝试品5接入试验回路，合上高压开关3，由直流充电电源1给试验电容器2充电，充电完成后，打开高压开关3，获取试验电容器2存储的能量W2。试验电容器2存储的能量W2的获取方法同W1，公式如下，
Figure BDA0002627471170000044
U2－试验电容器2的电压。
步骤S105，合上高压开关4，将试验电容器2通过试验回路向内熔丝试品5放电，使内熔丝试品5熔断，内熔丝试品5的间隔被完全隔离后，获取试验电容器2上剩余的能量Wr；在放电过程中通过电流记录仪6记录放电电流i2(t)波形，根据放电电流能量积分和试验回路等效串联电阻值，获得试验回路等效串联电阻7所消耗的能量W3。
然后，合上高压开关4，将试验电容器2通过试验回路向内熔丝试品5放电，使内熔丝试品5熔断，当熔断完成，内熔丝试品5的间隔被完全隔离后，试验电容器2上剩余的能量Wr。
Figure BDA0002627471170000051
Ur－储能电容器的剩余电压。
在对试品放电过程中由电流记录仪6记录放电电流i2(t)波形，通过放电电流能量积分
Figure BDA0002627471170000052
回路等效串联电阻值R。，可得到回路等效串联电阻7所消耗的能量W3。
Figure BDA0002627471170000053
步骤S106，根据试验电容器2存储的能量W2，剩余的能量Wr和试验回路等效串联电阻7所消耗的能量W3，获得内熔丝试品5的熔断能量Wz。
内熔丝试品5的熔断能量Wz，为试验电容器2存储的能量W2与试验电容器2上剩余的能量Wr与试验回路等效串联电阻7所消耗的能量W3的差值，即
Wz＝W2－Wr－W3
由式(3、(4)、(5)、(6)可得
Figure BDA0002627471170000054
通过上述试验方法即可获得内熔丝试品5的熔断能量。
本申请提供的一种高压并联电容器内熔丝熔断能量测量方法，采用电容器内熔丝模拟试验，利用试验电容器储存能量，然后经过试验回路向被试内熔丝放电，通过测量放电能量以及试验回路消耗的能量，即可得出高压并联电容器内熔丝熔断能量，实现了在试验条件下对内熔丝熔断能量设计值进行校核，提高了产品的运行可靠性，且方法简单、成本低，解决现有技术测量高压并联电容器内熔丝熔断能量的方法复杂，成本高，产品的运行可靠性低的问题。
本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
最后应该说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，而未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (7)

1.一种高压并联电容器内熔丝熔断能量测量方法，其特征在于，包括：
由直流充电电源1，试验电容器2，高压开关3和4，内熔丝试品5，电流记录仪6和试验回路等效电阻7组成试验回路；
将内熔丝试品5不接入试验回路，合上高压开关3，由直流充电电源1给试验电容器2充电，充电完成后，打开高压开关3，获取试验电容器2存储的能量W1；
合上高压开关4，将试验电容器2通过试验回路放电，直至试验电容器2上的电压降为0，在放电过程中通过电流记录仪6记录放电电流i1(t)波形，根据放电电流能量积分和试验回路等效串联电阻7所消耗的能量，获得试验回路等效电阻值；
将内熔丝试品5接入试验回路，合上高压开关3，由直流充电电源1给试验电容器2充电，充电完成后，打开高压开关3，获取试验电容器2存储的能量W2；
合上高压开关4，将试验电容器2通过试验回路向内熔丝试品5放电，使内熔丝试品5熔断，内熔丝试品5的间隔被完全隔离后，获取试验电容器2上剩余的能量Wr；在放电过程中通过电流记录仪6记录放电电流i2(t)波形，根据放电电流能量积分和试验回路等效串联电阻值，获得试验回路等效串联电阻7所消耗的能量W3；
根据试验电容器2存储的能量W2，剩余的能量Wr和试验回路等效串联电阻7所消耗的能量W3，获得内熔丝试品5的熔断能量Wz。
2.根据权利要求1所述的测量方法，其特征在于，获取试验电容器2存储的能量W1，通过如下公式计算获得，
Figure FDA0002627471160000011
C0－试验电容器2的电容量，U1－试验电容器2的电压。
3.根据权利要求1所述的测量方法，其特征在于，根据放电电流能量积分和试验回路等效串联电阻7所消耗的能量，获得试验回路等效电阻值，通过如下公式计算获得，
Figure FDA0002627471160000012
R0为试验回路等效电阻值。
4.根据权利要求1所述的测量方法，其特征在于，获取试验电容器2存储的能量W1，通过如下公式计算获得，
Figure FDA0002627471160000021
U2－试验电容器2的电压。
5.根据权利要求1所述的测量方法，其特征在于，获取试验电容器2上剩余的能量Wr，通过如下公式计算获得，
Figure FDA0002627471160000022
Ur－试验电容器2的剩余电压。
6.根据权利要求1所述的测量方法，其特征在于，获得试验回路等效串联电阻7所消耗的能量W3，通过如下公式计算获得，
Figure FDA0002627471160000023
7.根据权利要求1至6任意一项所述的测量方法，其特征在于，根据试验电容器2存储的能量W2，剩余的能量Wr和试验回路等效串联电阻7所消耗的能量W3，获得内熔丝试品5的熔断能量Wz，包括：
内熔丝试品5的熔断能量Wz，为试验电容器2存储的能量W2与试验电容器2上剩余的能量Wr与试验回路等效串联电阻7所消耗的能量W3的差值，即
Wz＝W2－Wr－W3
对上述公式进行变换，可得
Figure FDA0002627471160000024
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