CN202281833U - 电容式高压电流互感器介质损失角正切值在线监测仪 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供一种电容式高压电流互感器介质损失角正切值在线监测仪，属于电工学领域。互感器的初级串接在高压输电线中，其初始点接P1点，互感器的末电屏与P2点相接，可变电阻Rp1的两端接P2和P3点，电容器Cn的两端接P4和P5点，电阻器Rn两端接P5和P3点，P3点与电网地线相接，检流计G的两端分别接P2和P5点，高压电压互感器的一个低压输出绕组的一端接P4点，另一端接P3点，运算放大器N1、N2、电位器Rp2和其他相关的阻容元件组成电容倍增器电路，从P5点看，其等效电容量Ca＝(1+Rp2/R2)C1；调整Rp1和Rp2，使G＝0，按给出的公式算出Rx和Cx的值，再由tgδ＝ωRxCx算出电容式高压电流互感器介质损失角正切值。
Description
技术领域：本实用新型属于电工学领域。
背景技术：理论分析和工程实践都证明：电容式高压电流互感器的初级与末电屏之间有一个以电容Cx为主的电抗参量Zx，Zx等效于一个电阻Rx和一个电容Cx串联，即Zx＝Rx+(iωCx)-1，理论分析可知，高压电流互感器介质损失角正切值tgδ＝ωRxCx，其中ω＝2πf，f是工频高压电源的频率，在我国f＝50Hz；在正常运行时，互感器的初级串接在高压输电线中，末电屏通过导线与电网地线相接。互感器介质损失角正切值tgδ是检验和监测互感器质量的重要参数，在离线检测时，工程上常常使用QS1型西林电桥进行测量，此电桥的测量原理是：待测元件阻抗Zx＝Rx+(iωCx)-1，其两端接在P1和P2点上，可变电阻Rp1的两端接在P2和P3点上，电容器Cn的两端接在P4和P5点上，电阻器Rn和可变电容器Ca并联，其两端分别接在P5和P3点上，P3点与电网地线相接，检流计G的两端分别接在P2和P5点上；测量时，把P1和P4点连接在一起，工频10KV可变电源跨接在P1和P3点上，调整Rp1和Ca，使G的指示为零，这时Rx＝Rp1(Ca/Cn)，Cx＝(CnRn)/Rp1.这种电桥由于使用高压器件，体积庞大，安装困难，操作平台电压高，不安全，无法进行在线测量，而电力系统故障报告中，常常有因高压电流互感器损坏而影响电网安全运行的事例，因此，研究一种电容式高压电流互感器介质损失角正切值tgδ的在线测量仪表，是非常必要的。
发明内容：本实用新型所要解决的技术问题是：在QS1型西林电桥的基础上进行改进，设计一种新的测量仪表，所用元器件体积小、耐压等级≤100V、安装方便，操作平台电压水平低，安全可靠，可以对电容式高压电流互感器的介质损失角正切值tgδ进行在线测量。
本实用新型采用如下的技术方案，取电容式高压电流互感器初级与末电屏之间的等效阻抗Zx＝Rx+(iωCx)-1，互感器的初级串接在高压输电线中，其初始点为P1点，P1点对大地的电压U1即电网高压线的相电压，互感器的末电屏与P2点相接，可变电阻Rp1的两端分别接在P2和P3点上，电容器Cn的两端分别接在P4和P5点上，电阻器Rn的两端分别接在P5和P3点上，P3点与电网地线相接，检流计G的两端分别接在P2和P5点上，变电站已有的高压电压互感器的一个低压输出绕组的一端接P4点，另一端接P3点，P4点对大地的电压U2，U2＝U1/m＝100V/31/2≈57.7V，其中m是高压电压互感器的变压比，由电压互感器的性能指标可知，P1和P4点电压的相位相同(注意电压互感器输出绕组的相位方向不能接反)；电阻器R1的一端接P5点，另一端接运算放大器N1的同相输入端，N1的反相输入端和其输出端同时接在P6点上，电阻器R2的两端分别接在P6和P7点上，电阻器R3一端接P7点，另一端接运算放大器N2的反相输入端，N2的同相输入端接P3点，N2的输出端接P8点，接成可变电阻的电位器Rp2的两端分别接P7和P8点，电容器C1的两端分别接在P5和P8点上；N1和N2的电源用±15V直流电源；运算放大器N1、N2、Rp2和相关的阻容元件组成电容倍增器电路，从P5点看，其等效电容量Ca＝(1+Rp2/R2)C1；理论分析可知，在检流计G的指示＝0时，Rx＝{mCa/Cn+m-1}Rp1，Cx＝(CnRn)/(mRp1)，根据m值选取合适的Cn和Rn的值，调整Rp1和Rp2，使G＝0，按上述公式算出Rx和Cx的值，再根据tg δ＝ωRxCx算出电容式高压电流互感器介质损失角正切值tgδ的值。本实用新型与QS1型西林电桥不同之处有两点：①P4点与高压电压互感器的低压输出绕组相接，而不是像原电桥那样与P1点一起接在高压电源上，②用运算放大器N1、N2和相关的阻容元件组成电容倍增器电路，这样使测量桥路的调整更方便，可变电容量Ca的变化范围更大，也避免了大容量可变电容器制造困难的难题。
由于采用了上述方案，本实用新型使用了低压元器件组成测量桥路，体积小，安装方便，操作安全，可以对电容式高压电流互感器的介质损失角正切值进行在线监测。
附图说明：图1是本实用新型的电原理图。
具体实施方式：下面结合附图对本实用新型做进一步说明。以用于110KV电网的电流互感器监测为例，参数m＝1100，理论计算和实测结果表明，按下述的数据选用元件是合适的：Rp1用10W10Ω有刻度的多圈电位器，取Cn＝0.47μF，耐压100V，取Rn＝7Ω2W；其他的器件都是一般的电子学常用器件，没有特殊要求，只是电位器Rp2的把柄上应该有刻度，便于读数。在整个测试过程中，P2和P5点的对地电压都小于1V，只要P3点可靠接地，操作安全可靠。
Claims (1)
1.一种电容式高压电流互感器介质损失角正切值在线监测仪，其特征是：取电容式高压电流互感器的初级与末电屏之间的等效阻抗Zx＝Rx+(iωCx)-1，电流互感器的初级串接在高压输电线中，其初始点P1对大地的电压U1即电网高压线的相电压，电流互感器的末电屏与P2点相接，可变电阻Rp1的两端分别接在P2和P3点上，电容器Cn的两端分别接在P4和P5点上，电阻器Rn的两端分别接在P5和P3点上，P3点与电网地线相接，检流计G的两端分别接在P2和P5点上，变电站已有的高压电压互感器的一个低压输出绕组的一端接P4点，另一端接P3点，P4点对大地的电压U2，U2＝U1/m，其中m是电压互感器的变压比；电阻器R1的一端接P5点，另一端接运算放大器N1的同相输入端，N1的反相输入端和其输出端同时接在P6点上，电阻器R2的两端分别接在P6和P7点上，电阻器R3一端接P7点，另一端接运算放大器N2的反相输入端，N2的同相输入端接P3点，N2的输出端接P8点，接成可变电阻的电位器Rp2的两端分别接P7和P8点，电容器C1的两端分别接在P5和P8点上；运算放大器N1、N2和相关的阻容元件组成电容倍增器电路，从P5点看，其等效电容量Ca＝(1+Rp2/R2)C1，调整Rp1和Rp2，使G＝0，这时，Rx＝{mCa/Cn+m-1}Rp1，Cx＝(CnRn)/(mRp1)，按上式算出Rx和Cx的值，再根据tgδ＝ωRxCx算出电容式高压电流互感器的介质损失角正切值tgδ。
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