CN112345897A - 直流支撑电容器破坏性试验系统及方法 - Google Patents

直流支撑电容器破坏性试验系统及方法 Download PDF

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陈凯
胡今昶
张海龙
蔡长青
蔡炜
王意飞
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Wuhan NARI Ltd
State Grid Zhejiang Electric Power Co Ltd
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Wuhan NARI Ltd
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Abstract

本发明公开了一种直流支撑电容器破坏性试验系统，它包括直流电源、交流电源、恒温箱、放电回路、第一开关和第二开关，直流电源用于向电容器组提供直流电压充电回路，交流电源用于向电容器组提供交流电压充电回路，恒温箱用于为电容器组提供恒定的环境温度，放电回路用于为电容器组提供放电回路，第一开关和第二开关用于使电容器组在直流电压充电回路、交流电压充电回路和放电回路之间进行切换。本发明不但在实验过程中可以有效快速地保护击穿后的电容器试品，还能通过远程切换开关提升直流支撑电容器破坏性试验的效率。

Description

直流支撑电容器破坏性试验系统及方法
技术领域
本发明涉及电力系统电力装备领域，具体是指一种直流支撑电容器破坏性试验系统及方法。
背景技术
目前，在柔性直流输电工程等高电压、大功率的换流器中，直流支撑电容器皆采用金属化膜电容器，具有耐电压高、耐电流大、低电感、损耗小、温度性能好、安全防爆、稳定性好等性能特点，技术要求很高，因此目前国内该类产品的中高端市场主要依靠进口，且需求量在逐年增加，因为柔性直流输电工程用直流支撑电容器的可靠性和安全性要求很高，而国产化直流支撑电容器的使用寿命和可靠性难以满足长时间运行要求，因此通过破坏性试验进行电容器耐压、绝缘等能力检测，检查电容器的极限承受能力，以及失效后的安全性十分有必要。因破坏性试验步骤较多，电容器短路电流较大，如何在保证试验安全性的前提下提高试验效率，目前尚未有合适的破坏性试验方案可以兼顾效率和安全性。
发明内容
本发明的目的就是要提供一种直流支撑电容器破坏性试验系统及方法，本发明不但在实验过程中可以有效快速地保护击穿后的电容器试品，还能通过远程切换开关提升直流支撑电容器破坏性试验的效率。
为实现此目的，本发明所设计的直流支撑电容器破坏性试验系统，它包括直流电源、交流电源、恒温箱、放电回路、第一开关和第二开关，所述直流电源用于向电容器组提供直流电压充电回路，交流电源用于向电容器组提供交流电压充电回路，恒温箱用于为电容器组提供恒定的环境温度，放电回路用于为电容器组提供放电回路，所述第一开关和第二开关用于使电容器组在直流电压充电回路、交流电压充电回路和放电回路之间进行切换。
一种直流支撑电容器破坏性试验方法，其特征在于，它包括如下步骤：
步骤一：将恒温箱温度设定为A℃，将电容器组放入恒温箱持续B小时；
步骤二：直流电源通过第一开关和第二开关的第一动触点a与电容器组接通，对电容器组提供C倍额定直流电压，并保持，直至出现电容器组中的熔断器熔断，熔断器熔断后将电容器组通过第一开关和第二开关的第三动触点c与放电回路接通进行放电，并找到与熔断的熔断器串联的电容器试品，将该电容器试品退出运行，然后继续重复上述操作直至全部电容器试品退出；
步骤三：将经过步骤二的破坏性试验后的电容器组从恒温箱取出，电容器试品通过第一开关和第二开关的第一动触点a与直流电源接通，在室温条件下对电容器组施加直流电压，进行电容器试品正负极端子间电压试验，持续D秒，将电容器试品通过第一开关和第二开关的第三动触点c与放电回路接通进行放电直至电容器试品两端电压为零，再通过第一开关和第二开关的第二动触点b与交流电源接通，交流电源对电容器试品施加交流电压并进行电容器试品正负极端子与电容器外壳间的电压试验，持续E秒，观察是否有闪络。
本发明的有益效果：
1、本发明通过熔断器实现了电容器试品击穿后的快速保护和识别，有效地保护了击穿后电容器试品的安全。
2、本发明通过远程切换开关可在保证安全的前提下快速实现直流电源回路、交流电源回路和放电回路的切换，提高了试验效率。
附图说明
图1为本发明的电路示意图；
其中，1-直流电源、2-短路调整器、3-熔断器、4-电容器试品、5-交流电源、6-限流电阻、7-恒温箱、8-放电回路、9-第一开关、10-电容器组、11-第一电流表、12-第一电压表、13-第二电流表、14-第二电压表、15-第二开关
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明：
本发明所设计的直流支撑电容器破坏性试验系统，如图1所示，它包括直流电源1、交流电源5、恒温箱7、放电回路8、第一开关9和第二开关15，所述直流电源1用于向电容器组10提供直流电压充电回路，交流电源5用于向电容器组10提供交流电压充电回路，恒温箱7用于为电容器组10提供恒定的环境温度，放电回路8用于为电容器组10提供放电回路，所述第一开关9和第二开关15用于使电容器组10在直流电压充电回路、交流电压充电回路和放电回路之间进行切换。
上述技术方案中，所述直流支撑电容器破坏性试验系统还包括短路调整器2和限流电阻6，短路调整器2用于限制直流电源1向电容器组10供电时产生的短路电流，所述限流电阻6用于限制交流电源5对电容器组10供电时的交流电流，限制值不小于2倍最大电流Imax＝2ωCU，其中ω是角频率，C是电容值，U是运行电压。
上述技术方案中，所述直流支撑电容器破坏性试验系统还包括第一电流表11、第一电压表12、第二电流表13、第二电压表14，第一电流表11用于测量通过所述短路调整器2的电流，所述第一电压表12用于测量电容器组10两端的电压，所述第二电流表13用于测量通过所述限流电阻6的电流，所述第二电压表14用于测量电容器组10两端的电压。
上述技术方案中，所述第一开关9和第二开关15均包括第一动触点a、第二动触点b、第三动触点c和静触点d，第一开关9的静触点d和第二开关15的静触点d分别连接电容器组10的两端，当第一开关9的静触点d连通第一开关9的第一动触点a，同时第二开关15的静触点d连通第二开关15的第一动触点a时，实现直流电源1向电容器组10进行直流电压充电；当第一开关9的静触点d连通第一开关9的第二动触点b，同时第二开关15的静触点d连通第二开关15的第二动触点b时，实现交流电源5向电容器组10进行交流电压充电；当第一开关9的静触点d连通第一开关9的第三动触点c，同时第二开关15的静触点d连通第二开关15的第三动触点c时，实现电容器组10通过放电回路8放电。
上述技术方案中，所述电容器组10包括多个电容器试品4与熔断器3串联组，多个电容器试品4与熔断器3串联组之间为并联连接，所述熔断器3实现电容器试品4击穿后的快速保护和识别。
上述技术方案中，所述直流电源1的一端与短路调整器2的一端连接，所述直流电源1的另一端连接第二开关15的第一动触点a，所述短路调整器2的另一端连接第一电流表11的一端，所述第一电流表11的另一端连接第一开关9的第一动触点a，所述第一电压表12的一端连接直流电源1的另一端，所述第一测量电压表12的另一端连接短路调整器2的另一端。
上述技术方案中，所述交流电源5的一端与第二电流表13的一端连接，所述交流电源5的另一端连接第二开关15的第二动触点b，所述第二电流表13的另一端连接限流电阻6的一端，所述限流电阻6的另一端连接第一开关9的第二动触点b，所述第二电压表14与交流电源5并联。
上述技术方案中，所述放电回路8的两端分别与第一开关9的第三动触点c和第二开关15的第三动触点c连接。
上述技术方案中，所述电容器试品4与熔断器3串联组的两端分别与第一开关9和第二开关15的第三动触点c连接。
一种直流支撑电容器破坏性试验方法，它包括如下步骤：
步骤一：将恒温箱7温度设定为80℃，将电容器组10放入恒温箱7持续8小时；
步骤二：直流电源1通过第一开关9和第二开关15的第一动触点a与电容器组10接通，对电容器组10提供2.2倍额定直流电压，并保持，直至出现电容器组10中的熔断器3熔断，熔断器3熔断后将电容器组10通过第一开关9和第二开关15的第三动触点c与放电回路8接通进行放电，并找到与熔断的熔断器3串联的电容器试品4，将该电容器试品4退出运行，然后继续重复上述操作直至全部电容器试品4退出；
步骤三：将经过步骤二的破坏性试验后的电容器组10从恒温箱取出，电容器试品4通过第一开关9和第二开关15的第一动触点a与直流电源1接通，在室温条件下对电容器组10施加直流电压，进行电容器试品4正负极端子间电压试验，持续60秒，将电容器试品4通过第一开关9和第二开关15的第三动触点c与放电回路8接通进行放电直至电容器试品两端电压为零，再通过第一开关9和第二开关15的第二动触点b与交流电源5接通，交流电源5对电容器试品4施加交流电压并进行电容器试品正负极端子与电容器外壳间的电压试验，持续60秒，观察是否有闪络。
本说明书未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。

Claims (10)

1.一种直流支撑电容器破坏性试验系统，其特征在于：包括直流电源(1)、交流电源(5)、恒温箱(7)、放电回路(8)、第一开关(9)和第二开关(15)，所述直流电源(1)用于向电容器组(10)提供直流电压充电回路，交流电源(5)用于向电容器组(10)提供交流电压充电回路，恒温箱(7)用于为电容器组(10)提供恒定的环境温度，放电回路(8)用于为电容器组(10)提供放电回路，所述第一开关(9)和第二开关(15)用于使电容器组(10)在直流电压充电回路、交流电压充电回路和放电回路之间进行切换。
2.根据权利要求1所述的直流支撑电容器破坏性试验系统，其特征在于：还包括短路调整器(2)和限流电阻(6)，短路调整器(2)用于限制直流电源(1)向电容器组(10)供电时产生的短路电流，所述限流电阻(6)用于限制交流电源(5)对电容器组(10)供电时的交流电流。
3.根据权利要求1所述的直流支撑电容器破坏性试验系统，其特征在于：还包括第一电流表(11)、第一电压表(12)、第二电流表(13)、第二电压表(14)，第一电流表(11)用于测量通过所述短路调整器(2)的电流，所述第一电压表(12)用于测量电容器组(10)两端的电压，所述第二电流表(13)用于测量通过所述限流电阻(6)的电流，所述第二电压表(14)用于测量电容器组(10)两端的电压。
4.根据权利要求1或3所述的直流支撑电容器破坏性试验系统，其特征在于：所述第一开关(9)和第二开关(15)均包括第一动触点a、第二动触点b、第三动触点c和静触点d，第一开关(9)的静触点d和第二开关(15)的静触点d分别连接电容器组(10)的两端，当第一开关(9)的静触点d连通第一开关(9)的第一动触点a，同时第二开关(15)的静触点d连通第二开关(15)的第一动触点a时，实现直流电源(1)向电容器组(10)进行直流电压充电；
当第一开关(9)的静触点d连通第一开关(9)的第二动触点b，同时第二开关(15)的静触点d连通第二开关(15)的第二动触点b时，实现交流电源(5)向电容器组(10)进行交流电压充电；
当第一开关(9)的静触点d连通第一开关(9)的第三动触点c，同时第二开关(15)的静触点d连通第二开关(15)的第三动触点c时，实现电容器组(10)通过放电回路(8)放电。
5.根据权利要求1所述的直流支撑电容器破坏性试验系统，其特征在于：所述电容器组(10)包括多个电容器试品(4)与熔断器(3)串联组，多个电容器试品(4)与熔断器(3)串联组之间为并联连接。
6.根据权利要求3所述的直流支撑电容器破坏性试验系统，其特征在于：所述直流电源(1)的一端与短路调整器(2)的一端连接，所述直流电源(1)的另一端连接第二开关(15)的第一动触点a，所述短路调整器(2)的另一端连接第一电流表(11)的一端，所述第一电流表(11)的另一端连接第一开关(9)的第一动触点a，所述第一电压表(12)的一端连接直流电源(1)的另一端，所述第一测量电压表(12)的另一端连接短路调整器(2)的另一端。
7.根据权利要求3所述的直流支撑电容器破坏性试验系统，其特征在于：所述交流电源(5)的一端与第二电流表(13)的一端连接，所述交流电源(5)的另一端连接第二开关(15)的第二动触点b，所述第二电流表(13)的另一端连接限流电阻(6)的一端，所述限流电阻(6)的另一端连接第一开关(9)的第二动触点b，所述第二电压表(14)与交流电源(5)并联。
8.根据权利要求3所述的直流支撑电容器破坏性试验系统，其特征在于：所述放电回路(8)的两端分别与第一开关(9)的第三动触点c和第二开关(15)的第三动触点c连接。
9.根据权利要求5所述的直流支撑电容器破坏性试验系统，其特征在于：所述电容器试品(4)与熔断器(3)串联组的两端分别与第一开关(9)和第二开关(15)的第三动触点c连接。
10.一种直流支撑电容器破坏性试验方法，其特征在于，它包括如下步骤：
步骤一：将恒温箱(7)温度设定为A℃，将电容器组(10)放入恒温箱(7)持续B小时；
步骤二：直流电源(1)通过第一开关(9)和第二开关(15)的第一动触点a与电容器组(10)接通，对电容器组(10)提供C倍额定直流电压，并保持，直至出现电容器组(10)中的熔断器(3)熔断，熔断器(3)熔断后将电容器组(10)通过第一开关(9)和第二开关(15)的第三动触点c与放电回路(8)接通进行放电，并找到与熔断的熔断器(3)串联的电容器试品(4)，将该电容器试品(4)退出运行，然后继续重复上述操作直至全部电容器试品(4)退出；
步骤三：将经过步骤二的破坏性试验后的电容器组(10)从恒温箱(7)取出，电容器试品(4)通过第一开关(9)和第二开关(15)的第一动触点a与直流电源(1)接通，在室温条件下对电容器组(10)施加直流电压，进行电容器试品(4)正负极端子间电压试验，持续D秒，将电容器试品(4)通过第一开关(9)和第二开关(15)的第三动触点c与放电回路(8)接通进行放电直至电容器试品两端电压为零，再通过第一开关(9)和第二开关(15)的第二动触点b与交流电源(5)接通，交流电源(5)对电容器试品(4)施加交流电压并进行电容器试品正负极端子与电容器外壳间的电压试验，持续E秒，观察是否有闪络。
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