專利名稱：直流輸電工程用電容器不平衡電流的高頻測(cè)量法的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明專利涉及一種直流輸電工程用電容器的不平衡電流測(cè)量方法，特別適用于 高電壓等級(jí)和大容量的電容器。
背景技術(shù)：
電容器是直流輸電工程的重要標(biāo)志性設(shè)備。直流輸電工程電壓等級(jí)高(一般大于 等于500kV)，電容器的容量很大(一般在20MVAR左右)，因此電容器由許多相同的電容器 單元串聯(lián)后再并聯(lián)組成(多的需要上百臺(tái)組合，高度達(dá)到20米，參見附圖1)。這些電容器 單元通常組合成對(duì)稱的H型，H型的連接中點(diǎn)設(shè)置電流測(cè)量裝置(參見附圖2)。給電容器 兩端加工頻電壓(頻率50Hz)，當(dāng)所有電容器單元都正常時(shí)，電流測(cè)量裝置測(cè)得的電流理論 上應(yīng)該為零，若有電容器單元出現(xiàn)故障，相應(yīng)的電容值就會(huì)發(fā)生改變，導(dǎo)致H型的電容器各 支路阻抗不再平衡，從而電流測(cè)量裝置測(cè)得的電流就不再為零，故障越嚴(yán)重，測(cè)得的電流就 越大?；谝陨显?，通過測(cè)量連接中點(diǎn)的電流就可以測(cè)試電容器單元是否發(fā)上故障。 但是由于電容器容量大，在設(shè)備驗(yàn)收和檢修試驗(yàn)時(shí)，需要一個(gè)能量很大、電壓很高的工頻電 壓源給電容器施加電壓，否則測(cè)量的電流信號(hào)會(huì)非常微弱(一般情況下，IOOOkV的電壓測(cè) 得的電流在10微安級(jí)別)，這樣導(dǎo)致電壓源非常龐大，且較高的電壓對(duì)人體危險(xiǎn)性大，提高 成本的同時(shí)也增大了試驗(yàn)的困難。而且由于工頻電壓設(shè)備及線路普遍存在，導(dǎo)致試驗(yàn)的電 壓信號(hào)也容易受到干擾，影響測(cè)量精度。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服現(xiàn)有試驗(yàn)方法需要龐大的電壓源、電壓高、危險(xiǎn)性強(qiáng)和測(cè)量結(jié)果容易受 干擾的不足，本發(fā)明專利提出了一種新的測(cè)試方法，該測(cè)試方法大大降低了測(cè)試時(shí)的電壓 水平，簡化了測(cè)試條件，降低了危險(xiǎn)性，而且徹底解決了工頻電壓源容易受干擾的問題。本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是根據(jù)電路的基本原理，電容的阻抗 值與頻率是成反比，頻率越大阻抗值越小，而得到同樣的電流，測(cè)試時(shí)需要的電壓與阻抗是 成正比的，推導(dǎo)可得，測(cè)試時(shí)需要的電壓與頻率是成反比的，頻率越高，需要的電壓就越小。推導(dǎo)的公式如下因?yàn)樗訸OC^(1)又因?yàn)?￥所以U ^ Z (2)綜合(1)與⑵可得Vcc 4(3)
即結(jié)論電壓與頻率成反比因?yàn)檎麄€(gè)電容器是成對(duì)稱的H型關(guān)系，在相同的故障下，為得到相同的測(cè)量電流， 所加的電壓與頻率滿足反比的關(guān)系，也就是說，只要加大測(cè)試的信號(hào)頻率，就可以降低測(cè)試 的電壓。假設(shè)測(cè)試信號(hào)的頻率是工頻的20倍(1000Hz)，則所需的電壓就降低為工頻電壓 的20分之1，也就是說如果需要工頻電壓為1000V，則20倍工頻的電壓就只需要50V。可見 增加測(cè)試信號(hào)的頻率可以大大降低測(cè)試時(shí)所需的電壓，實(shí)際中降低測(cè)試電壓的要求可以降 低測(cè)試設(shè)備的體積和質(zhì)量，而且較低的電壓也降低了對(duì)人員的危險(xiǎn)性，從而降低了試驗(yàn)的 難度。同時(shí)信號(hào)的頻率遠(yuǎn)離了工頻段，能夠極大地降低干擾，提高測(cè)試的準(zhǔn)確度。四、實(shí)施方法給電容器塔兩端加高頻電壓信號(hào)，測(cè)量H型連接中點(diǎn)處的電流，觀察電流的變化， 理論上當(dāng)電容器單元都是完好的，電流應(yīng)該為零，如果有損壞的電容器單元，則電流就會(huì)有 明顯的增加。實(shí)際測(cè)試中，曾經(jīng)給電容器塔施加50V/1000HZ的電壓信號(hào)，在電容器單元都 是完好時(shí)，測(cè)得中點(diǎn)處的電流為5 μ Α,當(dāng)一個(gè)電容器單元損壞時(shí)，測(cè)得的電流為300 μ Α。測(cè) 試的效果非常明顯。五、有益效果實(shí)際當(dāng)中，采用傳統(tǒng)的工頻電壓進(jìn)行電容器不平衡電流的測(cè)試，需要用專門的運(yùn) 輸工具搬運(yùn)測(cè)試用的電壓源等設(shè)備，且試驗(yàn)屬于高壓試驗(yàn)，需要進(jìn)行嚴(yán)格的隔離保護(hù)，整個(gè) 測(cè)試過程是復(fù)雜而困難的。如果采用提高頻率的測(cè)試方法，因?yàn)殡妷汉艿停瑒t變頻信號(hào)源的 體積和質(zhì)量不大，只需要一個(gè)人就可以攜帶，同時(shí)試驗(yàn)屬于低壓試驗(yàn)，不需要隔離，整個(gè)測(cè) 試過程簡單快捷。而且一般工程現(xiàn)場(chǎng)的工頻干擾非常大，傳統(tǒng)的試驗(yàn)方法為了克服干擾，需 要采取嚴(yán)格的屏蔽措施，同時(shí)還要關(guān)閉工程的其它電氣作業(yè)，而本發(fā)明方法則能很好地規(guī) 避工頻干擾，不需要特別的抗干擾措施。本發(fā)明的測(cè)試方法，可以大大降低測(cè)試試驗(yàn)的電壓、簡化測(cè)試設(shè)備、提高測(cè)試效 率，同時(shí)具有很高的抗干擾性。本方法已經(jīng)在向家壩-上海士SOOkV特高壓直流輸電工程用電容器的現(xiàn)場(chǎng)驗(yàn)收中 得到應(yīng)用，80套左右的電容器，傳統(tǒng)工頻試驗(yàn)方法需要2個(gè)月的工期，采用本發(fā)明方法后， 只需要15天時(shí)間。整個(gè)測(cè)試過程方便、快捷、安全，且準(zhǔn)確度大大地提高。
六

下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步說明。圖1是電容器塔架的結(jié)構(gòu)2是電容器不平衡電流的測(cè)量原理電路圖在圖1中可以看出，電容器是由許多的電容器單元串聯(lián)后再并聯(lián)而成，電容器單 元的數(shù)量很多，且組合一定是對(duì)稱的。整套電容器的容量很大，因此采用傳統(tǒng)的測(cè)量方法， 需要很大的電壓信號(hào)源來產(chǎn)生一個(gè)很高的電壓。圖2表明了電容器不平衡電流測(cè)量的基本原理。圖中電容器的結(jié)構(gòu)成H型對(duì)稱分 布，為了簡化表示，僅用4個(gè)電容器符號(hào)代表了多臺(tái)電容器單元串聯(lián)后再并聯(lián)的結(jié)構(gòu)。H型電路結(jié)構(gòu)的連接中點(diǎn)，有一個(gè)微安表符號(hào)，代表了電流測(cè)量裝置，可調(diào)式的變壓器符號(hào)代表 了測(cè)量時(shí)的電壓源信號(hào)。當(dāng)所有的電容器單元都是完好的，給電容器加電壓信號(hào)，由于H型 的對(duì)稱結(jié)構(gòu)，理論上測(cè)得的電流應(yīng)該為零，但當(dāng)有電容器單元故障損壞時(shí)，H型的電容器的 對(duì)稱關(guān)系就會(huì)被破壞，理論上就會(huì)測(cè)出一個(gè)明顯的電流信號(hào)。
權(quán)利要求
直流輸電工程用電容器不平衡電流的高頻測(cè)量法，適用用于直流輸電工程用電容器的不平衡電流測(cè)試，其特征是改變傳統(tǒng)方法中的工頻電壓信號(hào)為高頻電壓信號(hào)，從而極大降低測(cè)試電壓。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述，其特征是在電容器兩端加非工頻的高頻電壓信號(hào)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述，其特征是有效抵抗周邊工頻干擾。
全文摘要
直流輸電工程用電容器不平衡電流的高頻測(cè)量法，適用用于直流輸電工程用電容器的不平衡電流測(cè)試，通過給電容器兩端施加高頻電壓信號(hào)，測(cè)量電容器連接中點(diǎn)處的不平衡電流值，從而判斷電容器單元是否發(fā)生故障，與傳統(tǒng)工頻電壓信號(hào)測(cè)量方法相比，極大地降低了測(cè)試電壓值，使測(cè)量變得安全簡便、并具有很強(qiáng)的抗工頻干擾能力。
文檔編號(hào)G01R19/00GK101963630SQ20101016028
公開日2011年2月2日 申請(qǐng)日期2010年4月30日 優(yōu)先權(quán)日2010年4月30日
發(fā)明者張凱, 聶定珍, 馬為民 申請(qǐng)人:北京網(wǎng)聯(lián)直流工程技術(shù)有限公司