CN206038836U - 一种串联谐振耐压测试装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种串联谐振耐压测试装置，包括：交流电源、整流单元，高压低频逆变器、谐振电感、分压器、控制器；整流单元的输入端连接到交流电源，高压低频逆变器的输入端连接到整流单元的输出端，输出端的一端与谐振电感和测试试品串联，另一端接地；分压器与测试试品并联，控制器与高压低频逆变器和分压器相连，用于根据分压器的电压控制高压低频逆变器的输出电压和频率，并根据分压器的电压测量测试试品的电压和频率；整流单元包括工频整流器、高频逆变器、高频高压隔离变压器、高频高压整流器。本实用新型使用高频逆变整流和高频变压器隔离，通过逆变器输出高压交流电源，从而取消励磁变压器，减少设备数量和接线复杂度，提高试验效率。

Description

一种串联谐振耐压测试装置

技术领域

本实用新型涉及高压试验技术领域，特别地，涉及一种串联谐振耐压测试装置。

背景技术

电力设备在制造、安装、运行中一般都需要进行试验，以保证设备性能符合规范、安全运行。高压耐压试验是考核电力设备绝缘能力的关键环节，交流电气设备一般建议采用工频交流耐压试验，以符合设备实际运行的工况和电磁场分布，达到绝缘性能考核的目标。电力设备耐压试验电压由设备的额定电压决定，因此，试验电流随着试品的分布电容变大而变大，因此普通交流耐压试验设备不能满足要求。随着电缆、GIS等大电容量设备的应用和电力电子技术的发展，工频串联谐振和变频串联谐振交流耐压技术得到广泛的应用。

串联谐振交流耐压装置在高压交流试验变压器与试品之间串联接入电感线圈，试品和电感线圈上的电压相位相反，可以明显降低试验变压器的实际输出电压，通常称为励磁变压器，从而降低变压器的制造难度。试品电容和电感发生谐振时，励磁变压器的输出电压仅为电感电压和回路品质因数的商，即Uo＝Uc/Q＝(I×ωL)/(Q-1)。

在现有得耐压装置中，工频串联谐振交流耐压测试装置需要根据试品电容量调节谐振电感量已达到谐振条件，一般做成电感可调型，由于谐振电感处于高电位，调节结构复杂、调整困难，一般对于波形和频率要求严格的场所采用。如图1所示，调压器12对交流电源11的电压进行调整后，通过励磁变压器13后输出试验电压，分压器15测量试品电压通过控制器控制可调电感来对试品100进行耐压试验。

变频串联谐振交流耐压测试装置采用变频电源，电感器可以固定，通过调节变频电源的频率实现回路谐振，如图2所示，分压器25测量试品100电压通过控制器26控制变频器12，使得变频器12对交流电源21输入的电源进行频率调节，然后通过励磁变压器后作为试验电源对试品进行试验，同时，电感24使用固定电感。

上述的两种测试装置都需要使用励磁变压器，励磁变压器部分升高电压，并隔离低压试验电源和试验高压回路。励磁变压器一般作为独立的设备，电压从1kV到几十kV，接线和调试时间较长。试验过程中，励磁变高压出口短路很容易造成设备损坏。变频串联谐振电源通过励磁变升压，励磁变压器铁芯需要满足20-300Hz的频率范围，要求较高。

实用新型内容

针对上述问题，本实用新型提供一种串联谐振耐压测试装置，使用高频逆变整流和高频变压器隔离，实现逆变器输出高压交流电源，从而取消励磁变压器，减少设备体积数量和接线复杂程度，提高试验工作效率。

为实现上述的实用新型目的，本实用新型提供了一种串联谐振耐压测试装置，其特征在于，包括：交流电源、整流单元，高压低频逆变器、谐振电感、分压器、控制器；

所述整流单元的输入端连接到所述交流电源，用于将所述交流电源输出的交流电转换成直流电，所述高压低频逆变器连接到所述整流单元的输出端，用于将所述直流电转换成试验交流电；所述高压低频逆变器的输出端的一端与所述谐振电感和测试试品串联，另一端接地；所述分压器与所述测试试品并联，所述控制器与所述高压低频逆变器和所述分压器相连，用于根据所述分压器的电压控制所述高压低频逆变器的输出电压和频率，并根据所述分压器的电压测量所述测试试品的电压和频率；

其中，所述整流单元包括工频整流器、高频逆变器、高频高压隔离变压器、高频高压整流器；

所述工频整流器的输入端连接到所述交流电源，输出端连接到所述高频逆变器，用于将所述交流电转换成直流电；所述高频逆变器的输入端连接到所述工频整流器的输出端，用于将所述直流电转换成高频交流电；所述高频高压隔离变压器的低压侧连接到所述高频逆变器的输出端，用于将所述高频交流电升压为高频高压交流电；所述高频高压整流器的输入端连接到所述高频高压隔离变压器的高压侧，用于将所述高频高压交流电转换成高压直流电。

其中，当对所述测试试品进行变频试验时，所述高压低频逆变器在所述控制器的控制下将所述高压直流电转换成频率为20-300Hz高压变频试验交流电。

其中，当对所述测试试品进行工频试验时，所述高压低频逆变器在所述控制器的控制下将所述高压直流电转换成频率为50/60Hz的高压工频试验交流电。

其中，所述整流单元还包括滤波电路，所述滤波电路的输入端连接到所述高频高压整流器的输出端，用于将所述高频高压整流器输出的高压直流电滤波后输出到所述高压低频逆变器。

其中，所述高压低频逆变器包括高压低频逆变单元和串联电感，所述高压低频逆变单元将输入的直流电转换成试验交流电，所述串联电感用于当所述谐振电感所在线路短路时短路电流流入到所述高压低频逆变单元。

本实用新型的串联谐振耐压测试装置，进行变频串联谐振试验时，通过工频整流、高频逆变、高频高压隔离变压器、高频高压整流器将交流电源的低压交流电转换为高压直流电，然后通过高压低频逆变器将直流高压转换为高压变频试验电源，通过谐振电感与测试试品的谐振，获得适当的试验电压；控制器通过分压器测量试品上的电压和频率，并控制高压低频逆变器产生适当谐振频率的高压试验交流电。

此外，在进行工频串联谐振试验时，通过工频整流、高频逆变、高频高压隔离变压器和高频高压整流器将低压交流电源转换为高压直流电源，高压低频逆变器将高压直流转换为高压工频试验电源，通过调节谐振电感与测试试品产生谐振，获得适当的试验电压；控制器通过分压器测量测试试品的电压，控制高压低频逆变桥产生适当的工频高压电源。

本实用新型的串联谐振耐压测试装置，基于高频高压隔离DC/DC转换，实现了无励磁变压器的串联谐振交流耐压方法，减少了设备数量和体积重量，简化了试验接线，提高了试验效率。

附图说明

图1示出了现有的工频串联谐振耐压装置的线路示意图；

图2示出了现有的变频串联谐振耐压装置的线路示意图；

图3示出了本实用新型的一种串联谐振耐压测试装置的线路示意图。

具体实施方式

为了能够更清楚地理解本实用新型的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式对本实用新型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实用新型，但是，本实用新型还可以采用其他不同于在此描述的其他方式来实施，因此，本实用新型的保护范围并不受下面公开的具体实施例的限制。

本实用新型的一个实施例中，提供一种串联谐振耐压测试装置，使用高频逆变整流和高频变压器隔离，实现逆变器输出高压交流电源，从而取消励磁变压器，减少设备体积数量和接线复杂程度，提高试验工作效率。

图3示出了本实用新型的一种串联谐振耐压测试装置的线路示意图。

本实施例的一种串联谐振耐压测试装置，如图3所示，具体包括：交流电源101、整流单元、高压低频逆变器106、谐振电感109、分压器108、控制器107.

具体地，整流单元的输入端连接到交流电源101，用于将交流电源101输出的交流电转换成直流电，高压低频逆变器106连接到整流单元的输出端，用于将直流电转换成试验交流电；高压低频逆变器106的输出端的一端与谐振电感109和测试试品100串联，另一端接地；分压器108与测试试品100并联，控制器107与高压低频逆变器106和分压器108相连，用于根据分压器108的电压控制高压低频逆变器106的输出电压和频率，并根据分压器108的电压测量测试试品100的电压和频率。

在一个实施例中，整流单元包括工频整流器102、高频逆变器103、高频高压隔离变压器104、高频高压整流器105。

具体地，工频整流器102的输入端连接到交流电源101，输出端连接到高频逆变器103，用于将交流电源101的交流电转换成直流电；高频逆变器103的输入端连接到工频整流器102的输出端，用于将直流电转换成高频交流电；高频高压隔离变压器104的低压侧连接到高频逆变器103的输出端，用于将高频交流电升压为高频高压交流电；高频高压整流器105的输入端连接到高频高压隔离变压器104的高压侧，用于将高频高压交流电转换成高压直流电。

进一步地，整流单元还包括滤波电路110，滤波电路110的输入端连接到高频高压整流器105的输出端，用于将高频高压整流器105输出的高压直流电滤波后输出到高压低频逆变器106。

在另一个实施例中，交流电源101可以为三相交流电源；三相交流电源的每一相连接一个整流单元，并且三个整流单元的输出端串联或并联后输出作为试验交流电。

进一步地，本实用新型的高压低频逆变器106包括高压低频逆变单元和串联电感，高压低频逆变单元将输入的直流电转换成试验交流电，串联电感用于当谐振电感所在线路短路时阻挡短路电流流入到高压低频逆变单元。

本实用新型的串联谐振耐压测试装置，可以通过控制器107控制高频低频逆变器的输出电压和频率，从而可以根据需要对测试试品进行变频试验或工频试验，而不需要分别设置测试电路，另外，基于高频高压隔离DC/DC转换，实现了无励磁变压器的串联谐振交流耐压方法，减少了设备数量和体积重量，简化了试验接线，提高了试验效率。

在一个实施例中，如当交流电源101输出电压为100‐380V、频率为50/60Hz的低压交流电时，工频整流器102将该低压交流电转换为电压为140‐540V低压直流电，高频逆变器103将低压直流电转换为频率为1‐100kHz的高频交流电，输入到高频高压隔离变压器104。

高频高压隔离变压器104将输入的高频交流电升压为高压高频交流电，并隔离低压和高压侧地电位。

高频整流器105将高频高压隔离变压器104输出的高压高频交流电整流后输出电压为1‐40kV的高压直流电，输出到高压低频逆变器106。

高压低频逆变器106将高压直流电转换为20‐300Hz低频高压交流电，一端输入到谐振电感109，另一端接地，通过谐振电感与测试试品的电容产生谐振，获得适当的试验电压；控制器通过分压器108测量测试试品上的电压和频率，并控制高压低频逆变器106产生特定电压和谐振频率的高压交流电。

本实用新型的串联谐振耐压测试装置，进行工频串联谐振试验时，高压低频逆变器106将直流高压转换为50/60Hz高压工频试验电源，通过调节谐振电感109与测试试品产生谐振，获得适当的试验电压；控制器通过分压器108测量测试试品上的电压，控制高压低频逆变桥106产生特定电压的工频高压电源。

本实用新型的串联谐振耐压测试装置，进行变频串联谐振试验时，通过工频整流、高频逆变、高频高压隔离变压器、高频高压整流器将交流电源的低压交流电转换为高压直流电，然后通过高压低频逆变器将直流高压转换为高压变频试验电源，通过谐振电感与测试试品的谐振，获得适当的试验电压；控制器通过分压器测量试品上的电压和频率，并控制高压低频逆变器产生适当谐振频率的高压试验交流电。

此外，在进行工频串联谐振试验时，通过工频整流、高频逆变、高频高压隔离变压器和高频高压整流器将低压交流电源转换为高压直流电源，高压低频逆变器将高压直流转换为高压工频试验电源，通过调节谐振电感与测试试品产生谐振，获得适当的试验电压；控制器通过分压器测量测试试品的电压，控制高压低频逆变桥产生适当的工频高压电源。

进一步地，本实用新型的串联谐振耐压测试装置，可以根据需要改变部分设备实现变频串联谐振试验和工频串联谐振试验，取消了常用的励磁变压器，使得整套试验装置设备减少、接线简单、重量体积减小，提高了工作效率。

本实用新型的串联谐振耐压装置，使用高频逆变整流和高频变压器隔离，实现逆变器输出高压交流电源，从而取消励磁变压器，减少设备体积数量和接线复杂程度，提高试验工作效率。

需要说明的是，本实用新型的实施例中，使用的整流器、逆变器、变压器以及滤波器等都可以使用现有的电路元件设计，通过采用不同的连接方式，以实现对交流母线输出的交流电进行整流、滤波等功能，消除或减小交流输入侧的谐波电流，实现高电压或大电流的输出。

以上实施方式仅用于说明本实用新型，而并非对本实用新型的限制，有关技术领域的普通技术人员，在不脱离本实用新型的精神和范围的情况下，还可以做出各种变化和变型，因此所有等同的技术方案也属于本实用新型的范畴，本实用新型的专利保护范围应由权利要求限定。

Claims (5)

1.一种串联谐振耐压测试装置，其特征在于，包括：交流电源、整流单元，高压低频逆变器、谐振电感、分压器、控制器；

所述整流单元的输入端连接到所述交流电源，用于将所述交流电源输出的交流电转换成直流电，所述高压低频逆变器连接到所述整流单元的输出端，用于将所述直流电转换成试验交流电；所述高压低频逆变器的输出端的一端与所述谐振电感和测试试品串联，另一端接地；所述分压器与所述测试试品并联，所述控制器与所述高压低频逆变器和所述分压器相连，用于根据所述分压器的电压控制所述高压低频逆变器的输出电压和频率，并根据所述分压器的电压测量所述测试试品的电压和频率；

其中，所述整流单元包括工频整流器、高频逆变器、高频高压隔离变压器、高频高压整流器；

所述工频整流器的输入端连接到所述交流电源，输出端连接到所述高频逆变器，用于将所述交流电转换成直流电；所述高频逆变器的输入端连接到所述工频整流器的输出端，用于将所述直流电转换成高频交流电；所述高频高压隔离变压器的低压侧连接到所述高频逆变器的输出端，用于将所述高频交流电升压为高频高压交流电；所述高频高压整流器的输入端连接到所述高频高压隔离变压器的高压侧，用于将所述高频高压交流电转换成高压直流电。

2.如权利要求1所述的串联谐振耐压测试装置，其特征在于，当对所述测试试品进行变频试验时，所述高压低频逆变器在所述控制器的控制下将所述高压直流电转换成频率为20-300Hz高压变频试验交流电。

3.如权利要求1所述的谐振耐压测试装置，其特征在于，当对所述测试试品进行工频试验时，所述高压低频逆变器在所述控制器的控制下将所述高压直流电转换成频率为50/60Hz的高压工频试验交流电。

4.如权利要求1所述的串联谐振耐压测试装置，其特征在于，所述整流单元还包括滤波电路，所述滤波电路的输入端连接到所述高频高压整流器的输出端，用于将所述高频高压整流器输出的高压直流电滤波后输出到所述高压低频逆变器。

5.如权利要求1所述的串联谐振耐压测试装置，其特征在于，所述高压低频逆变器包括高压低频逆变单元和串联电感，所述高压低频逆变单元将输入的直流电转换成试验交流电，所述串联电感用于当所述谐振电感所在线路短路时阻挡短路电流流入到所述高压低频逆变单元。