CN203396935U - 电容式电压互感器故障模拟试验装置 - Google Patents

Abstract

一种电容式电压互感器故障模拟试验装置，包括：电容式电压互感器、与所述电容式电压互感器的C1单元的电容元件数量相等的开关以及一个电容器。所述开关分别对应地连接在电容元件两端，所述电容器连接在所述电容式电压互感器的C2单元两端。上述电容式电压互感器故障模拟试验装置，在电压互感器故障模拟试验中，可以通过开关通断模拟C1单元的电容元件的各种短路故障，通过并联的电容器来模拟C2单元的击穿故障，实现了模拟电容式电压互感器在各种事故状态下二次电压特征量的变化的目的，能够涵盖多种故障状况，并得到可以真实地反映出实际故障状况的数据，准确性高。

Description

电容式电压互感器故障模拟试验装置

技术领域

本实用新型涉及电容式电压互感器技术领域，特别是涉及一种电容式电压互感器故障模拟试验装置。

背景技术

电容式电压互感器(Capacitor Voltage Transformer，CVT)广泛地应用于电力系统中，是供电压测量、功率测控、自动控制、继电保护并兼作电力线载波电容之用的电力设备，由于其冲击强度小、体积小、重量轻，在实际应用中又能可靠阻尼铁磁谐振和具备优良的瞬变响应特性的优点，逐渐取代电磁式电压互感器，是电网中一种必不可少的设备。电容式电压互感器在运行过程中，可能会出现因内部受潮、老化和内部电容元件击穿导致的介质损耗升高、二次电压异常等设备缺陷，严重时可发生爆炸，造成严重后果。因此有必要对电容式电压互感器进行实时在线监测，这样不仅可以掌握电容式电压互感器的实时运行状态，还能及时发现电容式电压互感器故障，将故障危害降到最低。

要实现对电容式电压互感器的准确在线监测，一项重要的任务就是实现电容式电压互感器的故障模拟，得出可靠的电容式电压互感器判断准则，这样才能最终实现电容式电压互感器的在线监测。

目前对于电容式电压互感器的故障模拟主要有以下两种技术：

(1)通过对电容式电压互感器的特征参数进行分析，建立模型进行仿真，通过改变电容式电压互感器的参数来模拟各种故障的产生，得出电容式电压互感器的故障状态数据，进而为电容式电压互感器的在线监测提供依据。

(2)通过对出现事故的电容式电压互感器进行分析，找出故障点，并与二次电压量等数据进行综合分析，得出电容式电压互感器本体参数的改变与故障特征的关系，为电容式电压互感器的故障分析及在线监测提供依据。

上述两种技术，第一种方式通过建模仿真，能够模拟各种参数的变化对电容式电压互感器的影响，然而仿真的结果与实际电容式电压互感器的运行会存在一定的差异，并不能真实地反映出实际电容式电压互感器的故障状况；第二种方式仅仅只是单一事故发生后的故障数据，得到的数据量比较有限，不能涵盖各种事故状况。

实用新型内容

基于此，有必要针对上述问题，提供一种电容式电压互感器故障模拟试验装置。

一种电容式电压互感器故障模拟试验装置，包括：电容式电压互感器、与所述电容式电压互感器的C1单元的电容元件数量相等的开关以及一个电容器。

所述开关分别对应地连接在电容元件两端，所述电容器连接在所述电容式电压互感器的C2单元两端。

上述电容式电压互感器故障模拟试验装置，通过在电容式电压互感器的C1单元的电容元件两端分别接入开关，在C2单元两端并联电容器，在电压互感器故障模拟试验中，可以通过开关通断模拟C1单元的电容元件的各种短路故障，通过并联的电容器来模拟C2单元的击穿故障，实现了模拟电容式电压互感器在各种事故状态下二次电压特征量的变化的目的，能够涵盖多种故障状况，并得到可以真实地反映出实际故障状况的数据，准确性高，另外，也可以为电容式电压互感器的准确在线监测提供依据和相应的判断准则。

附图说明

图1为一个实施例的电容式电压互感器故障模拟试验装置的结构示意图；

图2为电源模块与电容式电压互感器的连接示意图；

图3为开关控制器与开关的连接示意图；

图4为应用实例的电容式电压互感器故障模拟试验装置的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型…的具体实施方式作详细描述。

参考图1所示，图1示出了一个实施例的电容式电压互感器故障模拟试验装置的结构示意图，包括：电容式电压互感器、与所述电容式电压互感器的C1单元的电容元件数量相等的开关以及一个电容器C，其中，所述开关分别对应地连接在电容元件两端，所述电容器连接在所述电容式电压互感器的C2单元两端。

如1图中所示，电容式电压互感器的C1单元包括n个电容元件(C₁₁、C₁₂、……C_1(n-1)、C_1n)，对应的开关为K₁、K₂、……、K_n-1、K_n，电容式电压互感器的一次侧电压输入端u₁为电容式电压互感器故障模拟试验装置的一次侧电压输入端，电容式电压互感器的电磁单元为电容式电压互感器故障模拟试验装置的电磁感应部分，二次侧输出端(1a、1n、……da、dn)为电容式电压互感器故障模拟试验装置输出电压的检测端。

在一个实施例中，本实用新型的电容式电压互感器故障模拟试验装置，还可以包括电源模块，该电源模块连接所述电容式电压互感器的一次侧电压输入端u₁。参考图2所示，图2为电源模块与电容式电压互感器的连接示意图，该电源模块可以根据模拟试验的需求，输入设定电压值的试验参考电压。

在一个实施例中，本实用新型的电容式电压互感器故障模拟试验装置，还可以包括开关控制器，该开关控制器分别连接开关(K₁、K₂、……、K_n-1、K_n)。

参考图3所示，图3为开关控制器与开关的连接示意图，各个开关受开关控制器的控制，作为一种实施方式，开关控制器可以根据设定的控制信号，控制开关的接通或断开，通过控制不同开关接通与断开的组合，可以实现对C1单元各个电容元件的各种事故状态的模拟，能够涵盖多种故障状况。

在一个实施例中，所述电容器为可调电容器，通过可调电容器，调节并列接入的电容值，可以模拟C2单元各种范围的击穿故障。

本实用新型的电容式电压互感器故障模拟试验装置，采用的电容式电压互感器包括220kV电容式电压互感器、550kV电容式电压互感器等。

为了更加清晰本实用新型的技术，下面结合附图来阐述一个利用电容式电压互感器故障模拟试验装置进行模拟试验的应用实例。

参考图4所示，图4为应用实例的电容式电压互感器故障模拟试验装置的结构示意图。

本应用实例中，采用550kV电容式电压互感器，则加在u₁端口的一次侧额定电压为额定二次电压为

C1单元的电容元件数为405个，C2的电容元件数为15个。

假设模拟试验时加在u₁端口的参考电压U₃=60kV，此时的二次侧输出电压U₄满足以下公式：

$\frac{U_1}{U_3}=\frac{U_2}{U_4}$

计算可得U₄=12V，根据参考电压U₃=60kV，可以选择额定电压为220kV精密电压互感器来测量加在u₁端口的参考电压，二次侧电压U₄则用万用表进行测量。

对电容式电压互感器的模拟试验方案包括如下：

(1)依次通过C1单元中电容元件的开关K短接C1单元的电容元件，模拟各种击穿元件个数下的故障情况。

(2)通过并联电容器C模拟试验C2单元的击穿故障情况，在C2单元两端并联的电容器符合如下公式：

$\frac{c_0}{15}+C_y=\frac{c_0}{15-y}$

其中，c₀为C2单元中单个电容元件的电容量，y为击穿的电容元件的个数，C_y为所并联的电容器C的电容量大小。

通过上述电容式电压互感器的故障模拟试验，对模拟试验的结果进行分类研究，得出其变化规律，并且根据不同电压等级及不同结构的电容式电压互感器的特点来与500kV进行等效对比，具体等效对比方法如下：

本应用实例的电容式电压互感器故障模拟试验装置，采用500kV电压等级的电容式电压互感器，C1单元的电容元件数为405个，C2单元的电容元件数为15个，电容元件数最多，C1单元击穿一个二次电压理论变化率为0.24％，而220kV的一型号电容式电压互感器的C1个数为201个，C2为23个，C1变化一个二次电压变化率为0.45％，因此，可以短接500kV电容式电压互感器C1元件2个的情况与220kV电容式电压互感器相对应，通过此种等效对比，该电容式电压互感器故障模拟试验装置也能涵盖其它电压等级的电容式电压互感器的故障种类，最终可以确定适合在线监测系统中应用的电容式电压互感器故障监测阈值。

本实用新型的电容式电压互感器故障模拟试验装置能够模拟电容式电压互感器在各种事故状态下二次特征量的变化，既能够涵盖多种故障状况，得到的数据真实又准确，为电容式电压互感器的准确在线监测提供依据和判断准则，可以使电容式电压互感器在线监测装置能够及时发现故障隐患，有针对地采取有效措施，避免发生恶性事故，提高高压电气设备运行可靠性。

电容式电压互感器是提供电压基准信号和保护电压信号的关键设备，例如，一个500kV变电站，一条输送1000MW负荷的线路，当该条线路电容式电压互感器的C2单元击穿一个元件时，变比变化2.82%，则一天24h，将少计3360*10*10*10度电，一天经济损失则可达168万元。可见，能提早一天发现故障，就可少损失168万元电价损失，经济效益是十分巨大的，推广前景巨大。

以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (5)

1.一种电容式电压互感器故障模拟试验装置，其特征在于，包括：电容式电压互感器、与所述电容式电压互感器的C1单元的电容元件数量相等的开关以及一个电容器；

所述开关分别对应地连接在电容元件两端，所述电容器连接在所述电容式电压互感器的C2单元两端。

2.根据权利要求1所述的电容式电压互感器故障模拟试验装置，其特征在于，还包括用于输入试验参考电压的电源模块，所述电源模块连接所述电容式电压互感器的一次侧电压输入端。

3.根据权利要求1所述的电容式电压互感器故障模拟试验装置，其特征在于，还包括开关控制器，所述开关控制器分别连接所述开关。

4.根据权利要求1所述的电容式电压互感器故障模拟试验装置，其特征在于，所述电容器为可调电容器。

5.根据权利要求1所述的电容式电压互感器故障模拟试验装置，其特征在于，所述电容式电压互感器包括：220kV电容式电压互感器或550kV电容式电压互感器。

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