CN113866579A - 一种电压互感器感应耐压试验方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种电压互感器感应耐压试验方法和装置，方法包括以下步骤：在电压互感器感应耐压试验前进行电压互感器的预试验，向电压互感器二次侧试验端口施加频率可调的预试验电压，在电压互感器二次侧另一端口添加预试验电感；保持预试验电压不变，调节电源频率，建立杂散电容与电源频率的数学关系；计算在正式试验频率下所需的补偿电感大小；将补偿电感添加至试验端口以外的二次侧端口，在试验频率和试验电压下进行感应耐压试验；装置包括电感模块、变频电源模块、测量模块和扫频模块，应用于上述方法；提供的方法和装置使电压传感器内杂散电容所产生的电流降至最低，保证人身和设备安全，计算效率和准确性大幅提高。

Description

一种电压互感器感应耐压试验方法和装置

技术领域

本发明涉及电力系统设备耐压试验技术领域，具体而言，涉及一种电压互感器感应耐压试验方法和装置。

背景技术

电磁式电压互感器(PT)是应用于电力系统与智能电网的重要设备，对于电力系统的正常运行具有重要的意义。PT是一种大变比、小体积、低容量的变压器设备。

为了验证PT设备的绝缘性能，需要对其进行耐压试验。耐压试验主要分为两种：标准耐压试验和感应耐压试验。其中，在进行感应耐压试验时，容易出现测试电源端口电流突然升高的现象。这种电流升高将给人员与设备带来安全风险。在感应耐压试验的过程中，当端口电压较低，尚未达到试验所需的电压值时，端口电流就已经达到限制。此时，出于安全考虑，无法继续提高电压。这使得试验无法继续进行下去。

而现有的感应耐压试验方法，如申请公布号为CN101806851A所公开的一种电磁式电压互感器感应耐压测试系统及方法，在测试过程中需要频繁更换电感或调节电感数值，需要多次重复接线，并且可调电感价格高昂对应用环境的限制也较大，通常应用与实验室，并不适用于变电站等野外环境的随时测试，经济性和实用性较差；在低于电压互感器二次侧额定电压的条件下，进行随机测试，根据每一个电感数值所产生的电流计算在感应耐压值下该电感数值所产生的电流是否符合要求，随机性较大，且计算结果不够精准，需要多次计算，计算过程复杂，只要筛选出符合要求的电感数值即终止步骤，无法选择最佳补偿电感。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在电压互感器感应耐压试验的试验端口容易产生电流突然升高情况，而现有试验方法经济性和实用性较差，操作步骤复杂，随机性较大，计算费时，效率较低，无法选择最佳补偿电感的技术问题。

为此，本发明第一方面提供了一种电压互感器感应耐压试验方法。

本发明第二方面提供了一种电压互感器感应耐压装置。

本发明提供了一种电压互感器感应耐压试验方法，包括以下步骤：

S1、在电压互感器感应耐压试验前进行电压互感器的预试验，向电压互感器二次侧试验端口施加频率可调的预试验电压，在电压互感器二次侧另一端口添加预试验电感；

S2、保持预试验电压不变，调节电源频率，建立杂散电容与电源频率的数学关系；

S3、根据S2中建立杂散电容与电源频率的数学关系，计算在正式试验频率下所需的补偿电感大小；

S4、将补偿电感添加至试验端口以外的二次侧端口，在试验频率和试验电压下进行感应耐压试验。

进一步地，S2中建立杂散电容与电源频率的数学关系方法如下：

S21、保持预试验电压不变，在变频范围内调节电源频率，测量端口电流大小；

S22、记录试验端口电流最低时的电源频率，作为系统产生并联谐振的电源频率；

S23、建立在预试验过程中产生并联谐振时，杂散电容与端口电流最低时电源频率的数学关系。

进一步地，通过扫频方式记录试验端口电流有效值在变频范围内的测量结果，生成试验端口电流有效值变化曲线，确定试验端口电流最低点对应的电源频率。

进一步地，其特征在于，S23中，将杂散电容归算为一个集中电容器C₁，则有：

其中，f₁为端口电流最低时的电源频率，L₁为预试验电感的电感数值。

进一步地，S3中，需要在测试频率下使补偿电感与杂散电容产生并联谐振，则测试频率下的补偿电感计算方法如下：

其中，f₂为测试频率，L₂为测试频率下的补偿电感；

根据S23可得：

进一步地，预试验电感选用500mH，电源频率的调节范围在0-300Hz之间，预试验电压小于电压互感器二次侧试验端口的额定电压。

进一步地，S4中感应耐压试验包括如下步骤：

S41、根据S3中获取的补偿电感大小，在电压互感器二次侧除试验端口外的端口处添加补偿电感；

S42、向电压互感器二次侧试验端口施加频率为150Hz的变频电源，并将电源电压逐渐加压至3倍的试验端口额定电压；

S43、测量试验端口电压和电流，观察端口电压和电流在规定时间内是否稳定；

S44、根据S43中试验端口电压和电流的波动情况，判断电压互感器是否通过感应耐压试验。

本发明提供了一种电压互感器感应耐压试验装置，包括电感模块、变频电源模块、测量模块和扫频模块，其中：

变频电源模块与电压互感器二次侧的试验端口连接，用于向电压互感器二次侧试验端口施加可调频率电压，电压幅值可调；

电感模块与电压互感器二次侧的非试验端口连接，用于向电压互感器二次侧提供补充电感，抵消电压互感器杂散电容产生的电流；

测量模块用于测量电压互感器二次侧试验端口的电流和电压，与扫频模块连接；

扫频模块与变频电源模块连接，记录同一电压不同频率下电压互感器二次侧试验端口的电流大小，并输出试验端口最小电流对应的电源频率。

进一步地，所述扫频模块根据连续输出的电源频率和实时测量的电流数据建立试验端口电流有效值随频率变化的变化曲线，确定试验端口电流最小值对应的电源频率。

进一步地，还包括控制模块，

所述控制模块与变频电源模块连接，用于控制变频电源模块输出的电压和频率；

所述控制模块与扫频模块连接，并根据扫频模块的结果数据计算感应耐压试验频率下所需的补偿电感，计算方法如下：

所述控制模块与电感模块连接，用于控制电感模块输出的电感值。

综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：

提供了一种电压互感器感应耐压试验方法和装置，通过预试验确定最佳补偿电感数值，测试过程中无需频繁更换电感或者调整电感数值，仅通过一个预测试电感数值获取最终补偿电感，无需进行多次繁杂的接线，通过频率扫描生成端口电流-电源频率曲线，确定端口电流最小值对应电源频率，归算杂散电容，从而得出最佳补偿电感数值，通过本方法和装置测量的最佳补偿电感克服了电感选择的随机性，并且在最佳补偿电感下进行感应耐压试验，能够最大程度降低端口电流突然升高的现象，使电压传感器内杂散电容所产生的电流降至最低，保证人身和设备安全，计算过程简单，计算效率大幅提高，计算结果准确性较高，同时本方法在0-300Hz的变频范围内，可以覆盖2-2000mH范围的补偿电感数值，可以满足现行所有类型的电压互感器设备感应耐压试验需求，具有很强的通用性，且经济性和实用性较高。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述部分中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是本发明一个实施例的一种电压互感器感应耐压试验方法的流程图；

图2是本发明一个实施例中电压互感器设备的结构示意图；

图3是本发明一个实施例中电压互感器设备的简化等效电路图；

图4是本发明一个实施例的一种电压互感器感应耐压试验方法的原理图；

图5是本发明一个实施例的一种电压互感器感应耐压试验方法中绘制的试验端口电流有效值变化曲线图；

图6是本发明一个实施例的一种电压互感器感应耐压试验装置的结构图；

图7是本发明一个实施例的一种电压互感器感应耐压试验装置的连接图；

图8是本发明一个实施例的一种电压互感器感应耐压试验装置的工作流程图；

其中，图1至图8中附图标记与部件名称之间的对应关系为：

1、变频电源端口；2、电感端口；3、电流探头；4、电压探头。

具体实施方式

为了能够更清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式对本发明进行进一步的详细描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是，本发明还可以采用其它不同于在此描述的方式来实施，因此，本发明的保护范围并不受下面公开的具体实施例的限制。

下面参照图1至图8来描述根据本发明一些实施例提供的一种电压互感器感应耐压试验方法和装置。

本申请的一些实施例提供了一种电压互感器感应耐压试验方法。

实施例1

如图2所示，(A，N)为互感器的一次侧端口，该端口电压等级较高，与电网待测高压端相连接。(1a,1n)与(2a,2n)分别是互感器二次侧端口，电压等级一般为100V(有效值)，该端口往往连接电力仪表，用于读取数据,通常在二次侧端口进行电压互感器感应耐压试验。将电压互感器所有一次侧参数归算到二次侧，并忽略漏阻抗，则可以得到如图3所示的PT设备的简化等效电路。

包括以下步骤：

S1、在电压互感器感应耐压试验前进行电压互感器的预试验，向电压互感器二次侧试验端口(1a,1n)施加频率可调的预试验电压，设置变频电源的电压有效值为0.2pu(0.2倍的试验端口额定电压有效值)，防止预试验过程中试验端口(1a,1n)出现过电流现象，保障人身和设备安全，在电压互感器二次侧另一端口添加预试验电感，预试验电感的数值为500mH，变频电源在0-300Hz范围内连续可调，通常正式试验频率为150Hz，通过上述取值在150Hz的测试频率下，可以覆盖2-2000mH范围的补偿电感数值，适用于目前电力系统中实际应用的全部类型电压互感器；将电源的初始频率设置为10Hz，选取较低频率开始测试，保证图像完整性，防止漏检；

S2、保持预试验电压不变，调节电源频率，建立杂散电容与电源频率的数学关系；

通过扫频方式记录试验端口电流有效值在变频范围内的测量结果，生成如图5所示的试验端口电流有效值变化曲线，根据曲线确定试验端口电流最低点对应的电源频率，通过绘制曲线展示端口电流有效值变化过程，可有效避免系统波动产生的影响，准确获取端口电流最低点数据。

S21、保持预试验电压不变，在变频范围内调节电源频率，测量端口电流有效值大小，如图4所示，由于PT的励磁阻抗往往很大，则励磁电流的有效值i_l往往远小于其杂散电容所产生的容性电流i_c，则端口电流的有效值i₀主要由容性电流部分所决定，因此端口电流有效值变化曲线可以作为容性电流有效值的变化曲线；

S22、记录试验端口电流最低时的电源频率，可知在该电源频率下容性电流有效值也达到最低，符合并联谐振特性，因此将该频率作为系统在预试验过程中产生并联谐振的电源频率；

S23、建立在预试验过程中产生并联谐振时，杂散电容与端口电流最低时电源频率的数学关系。

将杂散电容归算为一个集中电容器C₁，当系统进入并联谐振状态时，容性电流最低，且具有以下关系：

其中，f₁为预试验过程中端口电流最低时的电源频率，L₁为预试验电感的电感数值。

S3、根据S2中建立杂散电容与电源频率的数学关系，计算在正式试验频率下所需的补偿电感大小；

为使正式试验过程中，端口电流达到最低，则需要在测试频率下使补偿电感电流i_l2与容性电流i_c相互抵消，既补偿电感与杂散电容产生并联谐振，则测试频率下的补偿电感计算方法如下：

其中，f₂为测试频率，测试频率为150Hz；L₂为测试频率下的补偿电感；根据S23可得：

S4、将补偿电感添加至试验端口以外的二次侧端口(2a,2n)，在试验频率和试验电压下进行感应耐压试验。

S4中感应耐压试验包括如下步骤：

S41、根据S3中获取的补偿电感大小，在电压互感器二次侧除试验端口外的端口(2a,2n)处添加补偿电感；

S42、向电压互感器二次侧试验端口施加频率为150Hz的变频电源，并将电源电压逐渐加压至3倍的试验端口额定电压；

S43、测量试验端口电压和电流，观察端口电压和电流在1分钟内是否稳定；

S44、根据S43中试验端口电压和电流的波动情况，判断电压互感器是否通过感应耐压试验。

本申请的一些实施例提供了一种电压互感器感应耐压试验装置。

实施例2

本实施例在第一个实施例的基础上，提供了一种应用上述方法的电压互感器感应耐压试验装置，如图6-7所示，包括电感模块、变频电源模块、测量模块、扫频模块和控制模块，其中：

变频电源模块通过变频电源端口1与电压互感器二次侧的试验端口(1a，1n)连接，用于向电压互感器二次侧试验端口施加可调频率电压，电压幅值可调；

电感模块通过电感端口2与电压互感器二次侧的非试验端口(2a,2n)连接，用于向电压互感器二次侧提供补充电感，抵消电压互感器杂散电容产生的电流；

测量模块用于测量电压互感器二次侧试验端口的电流和电压，与扫频模块连接，测量模块设有电流探头3和电压探头4，电流探头3测量试验端口电流有效值，电压探头4测量试验端口电压，确保电压稳定输出。

扫频模块与变频电源模块连接，记录同一电压不同频率下电压互感器二次侧试验端口的电流大小，并输出试验端口最小电流对应的电源频率。

所述扫频模块根据连续输出的电源频率和实时测量的电流数据建立试验端口电流有效值随频率变化的变化曲线，确定试验端口电流最小值对应的电源频率，变化曲线可视化输出，实时观察分析过程。

所述控制模块与变频电源模块连接，用于控制变频电源模块输出的电压和频率；

所述控制模块与扫频模块连接，并根据扫频模块的结果数据计算感应耐压试验频率下所需的补偿电感，计算方法如下：

所述控制模块与电感模块连接，用于控制电感模块输出的电感值；

控制模块采用单片机进行控制，通过工频电源进行供电。

如图8所示，电压互感器感应耐压试验具体过程如下：

连接电压互感器感应耐压试验与PT的相应端口，设置变频电源为0.2pu，设置电感模块初始值为500mH，通过控制模块调节变频电源模块的输出频率，从10Hz逐步增加至300Hz，测量模块测量试验端口(1a,1n)电压和电流，扫频模块记录试验端口电流有效值数据，绘制电源频率-测试端口电流有效值变化曲线，确定试验端口电流最小值，控制模块计算在试验频率为150Hz时，所需的补偿电感，将电感模块的输出电感值调节至计算得出的补偿电感大小，将变频电源模块的输出频率调节至150Hz，并逐渐加压至3pu，观察端口电压与电流在1min内是否稳定，判断PT是否通过了感应耐压试验。

以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种电压互感器感应耐压试验方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、在电压互感器感应耐压试验前进行电压互感器的预试验，向电压互感器二次侧试验端口施加频率可调的预试验电压，在电压互感器二次侧另一端口添加预试验电感；

S2、保持预试验电压不变，调节电源频率，建立杂散电容与电源频率的数学关系；

S3、根据S2中建立杂散电容与电源频率的数学关系，计算在正式试验频率下所需的补偿电感大小；

S4、将补偿电感添加至试验端口以外的二次侧端口，在试验频率和试验电压下进行感应耐压试验。

2.根据权利要求1所述的一种电压互感器感应耐压试验方法，其特征在于，S2中建立杂散电容与电源频率的数学关系方法如下：

S21、保持预试验电压不变，在变频范围内调节电源频率，测量端口电流大小；

S22、记录试验端口电流最低时的电源频率，作为系统产生并联谐振的电源频率；

S23、建立在预试验过程中产生并联谐振时，杂散电容与端口电流最低时电源频率的数学关系。

3.根据权利要求2所述的一种电压互感器感应耐压试验方法，其特征在于，通过扫频方式记录试验端口电流有效值在变频范围内的测量结果，生成试验端口电流有效值变化曲线，确定试验端口电流最低点对应的电源频率。

4.根据权利要求2或3中任一项所述的一种电压互感器感应耐压试验方法，其特征在于，S23中，将杂散电容归算为一个集中电容器C₁，则有：

其中，f₁为端口电流最低时的电源频率，L₁为预试验电感的电感数值。

5.根据权利要求4所述的一种电压互感器感应耐压试验方法，其特征在于，S3中，需要在测试频率下使补偿电感与杂散电容产生并联谐振，则测试频率下的补偿电感计算方法如下：

其中，f₂为测试频率，L₂为测试频率下的补偿电感；

根据S23可得：

6.根据权利要求1或2或3或5中任一项所述的一种电压互感器感应耐压试验方法，其特征在于，预试验电感选用500mH，电源频率的调节范围在0-300Hz之间，预试验电压小于电压互感器二次侧试验端口的额定电压。

7.根据权利要求1或2或3或5中任一项所述的一种电压互感器感应耐压试验方法，其特征在于，S4中感应耐压试验包括如下步骤：

S41、根据S3中获取的补偿电感大小，在电压互感器二次侧除试验端口外的端口处添加补偿电感；

S42、向电压互感器二次侧试验端口施加频率为150Hz的变频电源，并将电源电压逐渐加压至3倍的试验端口额定电压；

S43、测量试验端口电压和电流，观察端口电压和电流在规定时间内是否稳定；

S44、根据S43中试验端口电压和电流的波动情况，判断电压互感器是否通过感应耐压试验。

8.一种电压互感器感应耐压试验装置，其特征在于，包括电感模块、变频电源模块、测量模块和扫频模块，其中：

变频电源模块与电压互感器二次侧的试验端口连接，用于向电压互感器二次侧试验端口施加可调频率电压，电压幅值可调；

电感模块与电压互感器二次侧的非试验端口连接，用于向电压互感器二次侧提供补充电感，抵消电压互感器杂散电容产生的电流；

测量模块用于测量电压互感器二次侧试验端口的电流和电压，与扫频模块连接；

扫频模块与变频电源模块连接，记录同一电压不同频率下电压互感器二次侧试验端口的电流大小，并输出试验端口最小电流对应的电源频率。

9.根据权利要求8所述的一种电压互感器感应耐压试验装置，其特征在于，所述扫频模块根据连续输出的电源频率和实时测量的电流数据建立试验端口电流有效值随频率变化的变化曲线，确定试验端口电流最小值对应的电源频率。

10.根据权利要求8或9中任一项所述的一种电压互感器感应耐压试验装置，其特征在于，还包括控制模块；

所述控制模块与变频电源模块连接，用于控制变频电源模块输出的电压和频率；

所述控制模块与扫频模块连接，并根据扫频模块的结果数据计算感应耐压试验频率下所需的补偿电感，计算方法如下：

所述控制模块与电感模块连接，用于控制电感模块输出的电感值。

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