專利名稱：大電容量試品諧振耐壓試驗系統(tǒng)及耐壓試驗方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種高壓耐壓試驗方法，尤其適用于GIS(氣體絕緣金屬密封開關(guān)設(shè)備)、電纜、CVT(電容式電壓互感器)等大電容試品的高壓試驗方法。
背景技術(shù)：
按規(guī)定，GIS、電纜、CVT在投運前、大修后和絕緣事故后，為檢驗一次元件是否存在絕緣缺陷，絕緣水平是否符合有關(guān)標準的規(guī)定和廠家技術(shù)條件的要求，必須進行現(xiàn)場交流耐壓試驗，及時有效地發(fā)現(xiàn)制造、運輸、安裝和檢修工藝的絕緣缺陷。 目前大容量、高壓電壓的試品現(xiàn)場交流耐壓試驗皆采用變頻裝置作為試驗電源。隨著我國電力事業(yè)的大發(fā)展，發(fā)電廠、變電站、城市輸電線路采用越來越大電容量的高壓設(shè)備，目前國內(nèi)500kV電壓等級，最大的GIS單體電容量達到了約43000pF，最長電纜達到了約333000pF， CVT電容量單體約為15000pF。 傳統(tǒng)的試驗系統(tǒng)的接線方式為如圖1所示，變頻電源1與升壓變壓器2、集中布置的補償電抗器組3和分壓器4串聯(lián)，集中布置的被試品5與分壓器4并聯(lián)，變頻電源1通過控制線與控制箱6連接，控制箱6通過分壓器連接線依次與分壓器光電偶合器7、低壓臂8連接，低壓臂8通過同軸電纜與分壓器4連接。 傳統(tǒng)的諧振耐壓方式將其考慮為集總參數(shù)，串聯(lián)補償電抗器組也集中布置，使得回路所有有功電流、無功電流皆通過升壓變壓器，變頻電源須提供所有的有功功率和無功功率。目前，對于大電容量的被試品現(xiàn)場交流耐壓試驗，受諧振回路中變頻電源和升壓變壓器功率的限制，不得不采用分段加壓或降低試驗電壓的折衷手段，既造成被試品反復(fù)耐壓，降低其絕緣水平，也不能滿足國家標準要求。
其不足之處在于 1、受制造工藝和電力電子技術(shù)發(fā)展水平的制約，變頻電源最大輸出功率約500kVA，故與之相匹配的升壓變壓器最大輸出功率也不超過500kVA ; 2、變頻電源頻率范圍為30Hz 300Hz，被試品電容量C越大，諧振頻率f越低，試驗回路中高壓電流I越大； 3、諧振回路中品質(zhì)因素Q值受諧振回路中的有功分量R的影響，R的主要成分為串聯(lián)補償電抗器組的電阻；受電抗器體積和成本限制，以及現(xiàn)場有功損耗的影響，不可能無限減小R以提高其Q值，故升壓變壓器輸出電壓E不能太低，通常情況下，對于500kV電壓等級試品試驗為升壓變壓器輸出電壓最低要求=20kV，220kV電壓等級要求=10kV ;
4、所以，升壓變壓器的最大輸出電流I在現(xiàn)有技術(shù)條件下通常=25A，而對于大電容量試驗，I可達50A以上，故不能滿足試驗要求。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服現(xiàn)有技術(shù)的上述缺點，本發(fā)明提供了一種大電容量試品諧振耐壓試驗系
統(tǒng)及耐壓試驗方法，提高了變頻諧振耐壓裝置的負載能力。
本發(fā)明的技術(shù)方案是一種大電容量試品諧振耐壓試驗系統(tǒng)，包括變頻電源，變頻 電源與升壓變壓器串聯(lián)，所述升壓變壓器與單組補償電抗器、分壓器依次串聯(lián)，分段的被試 品、至少一組補償電抗器與分壓器并聯(lián)。 本發(fā)明還公開了一種利用所述大電容量試品諧振耐壓試驗系統(tǒng)進行耐壓試驗的 方法，包括如下步驟 第一步，收集被試品技術(shù)參數(shù)，如設(shè)備空間布置圖、絕緣配合水平、各單元件電容 量等. 第二步，將被試品電容量由集總參數(shù)分解為分布參數(shù)利用各個電氣設(shè)備的布置 圖給出的、或?qū)崪y的每一設(shè)備的電容量或每段設(shè)備的單位長度電容量，根據(jù)電容量對于空 間布置的偏微分，得到電容量的分布參數(shù)； 第三步，確定諧振耐壓試驗現(xiàn)場可能布置的補償電感器組的補償點；
第四步，建立被試品和試驗設(shè)備物理模型； 第五步，基于物理模型建立計算機模型，再在計算機模型上進行電感補償點和補 償量優(yōu)化； 第六步，利用ATPdraw軟件對被試品各個參數(shù)進行驗算；
第七步，根據(jù)計算機模型和ATPdraw仿真結(jié)果實施現(xiàn)場試驗。 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的積極效果是為滿足大容量、高電壓被試品交流耐壓需 要，改進傳統(tǒng)串聯(lián)諧振耐壓方法中補償電感集中布置的不足之處，提高變頻耐壓裝置的負 載能力，基于容性無功分量就近采用感性無功分量的原理，將串聯(lián)補償電抗器組分散布置， 成為混合的串、并聯(lián)結(jié)構(gòu)，使之趨近于分布參數(shù)。通過改變變頻電源的輸出頻率，對于變頻 電源和升壓變壓器而言，被試大電容量試品與補償電抗器呈現(xiàn)出接近0無功的狀態(tài)。使變 頻電源和升壓變壓器只提供較小的有功耗損，大大提高變頻諧振耐壓裝置的負載能力，使 大型、特大型GIS，長距離輸電高壓電纜和對頻率要求極高的CVT現(xiàn)場交流耐壓成為可能。 本發(fā)明帶來的另一個優(yōu)點是，還能有效避免由大電容量引起的"容升效應(yīng)"，鉗制被試品空 間距離尾端上的電壓升高造成絕緣損壞，而且補償電抗組布置得越多，越分散，效果越好。


本發(fā)明將通過例子并參照附圖的方式說明。
圖1是傳統(tǒng)試驗系統(tǒng)的接線示意圖；
圖2是本發(fā)明的接線原理示意圖。
具體實施例方式
本說明書中公開的所有特征，或公開的所有方法或過程中的步驟，除了互相排斥 的特征和/或步驟以外，均可以以任何方式組合。 本說明書(包括任何附加權(quán)利要求、摘要和附圖)中公開的任一特征，除非特別敘 述，均可被其他等效或具有類似目的的替代特征加以替換。即，除非特別敘述，每個特征只 是一系列等效或類似特征中的一個例子而已。 如圖2所示， 一種大電容量試品諧振耐壓試驗系統(tǒng)變頻電源21與升壓變壓器 22、單組補償電抗器23、分壓器24依次串聯(lián)，分段的被試品25、兩組補償電抗器與分壓器24并聯(lián)，以此類推，還可以有多組補償電抗器與分壓器24并聯(lián)，且并聯(lián)的組數(shù)越多，越分散， 效果越好；變頻電源21通過控制線與控制箱26連接，控制箱26通過分壓器連接線依次與 分壓器光電偶合器27、低壓臂28連接，低壓臂28通過同軸電纜與分壓器24連接。
由于被試品的電容，特別是大電容量被試品的電容基本按體積或長度呈分布參 數(shù)，而非集總參數(shù)，故將補償電抗器組分散布置到試驗回路中，使補償電抗器電感也趨于分 布參數(shù)，提供感性無功分量，就近抵消掉大電容量引起的容性無功分量，將串聯(lián)諧振回路改 變?yōu)榇?、并?lián)諧振回路，這樣，升壓變壓器僅僅提供耐壓試驗時的電壓，在理想狀態(tài)下，升壓 變壓器輸出電流將趨近于0，且變頻電源裝置也僅僅輸出回路中所需的有功損耗，而不輸出 無功功率，大大提高變頻諧振裝置的負載能力，滿足大電容量試品現(xiàn)場交流耐壓試驗的需要。 —種利用大電容量試品諧振耐壓試驗系統(tǒng)進行耐壓試驗的方法，包括如下步驟
第一步，收集被試品技術(shù)參數(shù)，如設(shè)備空間布置圖、絕緣配合水平、各單元件電容 量等. 第二步，將被試品電容量由集總參數(shù)分解為分布參數(shù) 由于電路參數(shù)的分布性，即各元件電容、電阻、電感等基本參數(shù)按空間分布在整個 回路中，同一瞬間相鄰兩點的電流都不相同，分布參數(shù)電路中的電流除了是時間的函數(shù)夕卜， 還是空間坐標的函數(shù)，因此各元件的電流、電壓、有功功率、無功功率等參數(shù)也是按空間分 布的。而集總參數(shù)是指把電容、電阻、電感看作集中在一起的元件，沒有空間體積，用一個或 有限個二端網(wǎng)絡(luò)表示。 實際上試品的電容量是分布參數(shù)，在空間上有特定的位置，總的電容量是元件上 每一單元電容量的總和。 電容量集總參數(shù)與分布參數(shù)的關(guān)系為，電容量分布參數(shù)對于空間變量的積分為集 總參數(shù)；電容量集總參數(shù)對于空間變量的偏微分即為分布參數(shù)。 在工程中，設(shè)計院設(shè)計出各個電氣設(shè)備的布置圖，即每一設(shè)備的空間位置。各個設(shè) 備制造廠會給出每一設(shè)備的電容量或每段設(shè)備的單位長度(面積)電容量，如果沒有提供， 實地測量也非常方便。然后，根據(jù)電容量對于空間布置的偏微分，便得到電容量的分布參 數(shù)。 對于GIS、電纜可用上述方法，而對于CVT(電容式電壓互感器)和用于測量或補償 的單個電容器，因其電容量很大，相對體積很小仍應(yīng)作為單個或多個(有限個)集總參數(shù)的 設(shè)備。 第三步，確定諧振耐壓試驗現(xiàn)場可能布置的補償電感器組的補償點；
第四步，建立被試品和試驗設(shè)備物理模型； 第五步，基于物理模型建立計算機模型，再在計算機模型上進行電感補償點和補 量優(yōu)化； 第六步，利用ATPdraw軟件(瞬態(tài)量模擬運算)對被試品各個參數(shù)進行驗算，若有 不合理參數(shù)，返回到第四步重新建立物理模型； 第七步，根據(jù)計算機模型和ATPdraw仿真結(jié)果實施現(xiàn)場試驗。 本發(fā)明并不局限于前述的具體實施方式
。本發(fā)明擴展到任何在本說明書中披露的 新特征或任何新的組合，以及披露的任一新的方法或過程的步驟或任何新的組合。
權(quán)利要求
一種大電容量試品諧振耐壓試驗系統(tǒng)，包括變頻電源，變頻電源與升壓變壓器串聯(lián)，其特征在于所述升壓變壓器與單組補償電抗器、分壓器依次串聯(lián)，分段的被試品、至少一組補償電抗器與分壓器并聯(lián)。
2. 利用權(quán)利要求1所述的大電容量試品諧振耐壓試驗系統(tǒng)進行耐壓試驗的方法，其特征在于包括如下步驟第一步，收集被試品技術(shù)參數(shù)，如設(shè)備空間布置圖、絕緣配合水平、各單元件電容量等.第二步，將被試品電容量由集總參數(shù)分解為分布參數(shù)利用各個電氣設(shè)備的布置圖給出的、或?qū)崪y的每一設(shè)備的電容量或每段設(shè)備的單位長度電容量，根據(jù)電容量對于空間布置的偏微分，得到電容量的分布參數(shù)；第三步，確定諧振耐壓試驗現(xiàn)場可能布置的補償電感器組的加壓點；第四步，建立被試品和試驗設(shè)備物理模型；第五步，基于物理模型建立計算機模型，再在計算機模型上進行電感補償點和補量優(yōu)化；第六步，利用ATPdraw軟件對被試品各個參數(shù)進行驗算；第七步，根據(jù)計算機模型和ATPdraw仿真結(jié)果實施現(xiàn)場試驗。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的大電容量試品諧振耐壓試驗的方法，其特征在于在經(jīng)過所述第六步的驗算后，若有不合理參數(shù)，則應(yīng)返回到第四步重新建立物理模型。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種大電容量試品諧振耐壓試驗系統(tǒng)及耐壓試驗方法，將串聯(lián)補償電抗器組分散布置，成為混合的串、并聯(lián)結(jié)構(gòu)，使之趨近于分布參數(shù)。本發(fā)明的積極效果是改進了傳統(tǒng)串聯(lián)諧振耐壓方法中補償電感集中布置的不足之處，使變頻電源和升壓變壓器只提供較小的有功耗損，大大提高變頻諧振耐壓裝置的負載能力，使大型、特大型GIS，長距離輸電高壓電纜和對頻率要求極高的CVT現(xiàn)場交流耐壓成為可能；還能有效避免由大電容量引起的“容升效應(yīng)”，鉗制被試品空間距離尾端上的電壓升高造成絕緣損壞，而且補償電抗組布置得越多，越分散，效果越好。
文檔編號G01R31/12GK101788636SQ20091031254
公開日2010年7月28日 申請日期2009年12月30日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月30日
發(fā)明者丁韜, 楊光, 汪智勇, 王先秀, 蔣旭平, 譚萍 申請人:四川中鼎科技有限公司