防止變頻電源柜內(nèi)元件受試品閃絡(luò)沖擊的保護(hù)連接結(jié)構(gòu)的制作方法
【專(zhuān)利摘要】一種防止變頻電源柜內(nèi)元件受試品閃絡(luò)沖擊的保護(hù)連接結(jié)構(gòu)，其特征是：將變頻電源柜內(nèi)回路中的高壓諧振回路公共端G1(包括勵(lì)磁變壓器高壓尾和負(fù)載電容接地端)、諧振回路次公共端和保護(hù)公共端G2(包括變頻電源柜外殼、勵(lì)磁變壓器外殼、車(chē)體接地端和分壓器接地端)、控制回路公共端G3三者分別獨(dú)立接地，變頻電源柜內(nèi)的變頻電源的相間以及相對(duì)地之間分別加裝阻容吸收裝置和避雷器，用于吸收、抑制過(guò)電壓，勵(lì)磁變壓器的高壓繞組加裝避雷器，防止試品擊穿產(chǎn)生的瞬間過(guò)電壓耦合到低壓側(cè)。
【專(zhuān)利說(shuō)明】 防止變頻電源柜內(nèi)元件受試品閃絡(luò)沖擊的保護(hù)連接結(jié)構(gòu)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及電氣設(shè)備絕緣檢測(cè)【技術(shù)領(lǐng)域】，具體說(shuō)是一種防止變頻電源柜內(nèi)元件受試品閃絡(luò)沖擊的保護(hù)連接結(jié)構(gòu)。

【背景技術(shù)】
[0002]國(guó)內(nèi)高壓電氣設(shè)備由于絕緣裕度小，制造廠原材料本身和外購(gòu)件的質(zhì)量?jī)?yōu)劣參差不齊，制造、裝配、安裝環(huán)節(jié)的工藝控制分散性大，為保證高壓電氣設(shè)備投運(yùn)后的安全運(yùn)行，當(dāng)高壓電氣設(shè)備安裝完畢后，需進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)交流耐壓試驗(yàn)，以確保投入運(yùn)行的設(shè)備安全可靠。
[0003]對(duì)于GIS( “氣體絕緣金屬封閉開(kāi)關(guān)設(shè)備”，指六氟化硫封閉式組合電器)等電容量較大的被試品進(jìn)行交流耐壓試驗(yàn)，需要大容量的試驗(yàn)設(shè)備，這時(shí)可以采用串聯(lián)諧振試驗(yàn)裝置，回路由被試品負(fù)載電容和與之串聯(lián)的電抗器和電源組成。這種方法具有體積小、質(zhì)量輕、所需電源容量小等諸多優(yōu)點(diǎn)。并且，一旦試品擊穿時(shí)，由于電路失去諧振條件，電源輸出電流自動(dòng)減少，試品兩端的電壓驟然下降，不會(huì)產(chǎn)生過(guò)電壓、放電能量小，因此被試品受到的影響和損害很小。此方法已成為現(xiàn)場(chǎng)最普遍采用的行之有效的方法。
[0004]然而，當(dāng)串聯(lián)諧振裝置對(duì)某試品進(jìn)行交流耐壓試驗(yàn)且試品發(fā)生閃絡(luò)擊穿時(shí)，由于變頻電源柜內(nèi)未采取有效保護(hù)措施，經(jīng)常會(huì)發(fā)生變頻電源柜內(nèi)部元器件損壞，甚至可能危及人身安全。
[0005]通常，變頻電源柜有隔離變壓器以及MOA(氧化鋅避雷器)進(jìn)行保護(hù)，但是，由于時(shí)間短，頻率高，隔離變耦合及MOA避雷器可能來(lái)不及響應(yīng)或瞬時(shí)能量過(guò)大而導(dǎo)致MOA避雷器等元器件損壞。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問(wèn)題是徹底解決變頻電源柜元件經(jīng)常在試品閃絡(luò)擊穿時(shí)受損的問(wèn)題，提供防止變頻電源柜內(nèi)部元件受試品閃絡(luò)沖擊的保護(hù)措施，提供一種防止變頻電源柜內(nèi)元件受試品閃絡(luò)沖擊的保護(hù)連接結(jié)構(gòu)。
[0007]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案如下:
[0008]所述防止變頻電源柜內(nèi)元件受試品閃絡(luò)沖擊的保護(hù)連接結(jié)構(gòu)，其特征是:將變頻電源柜內(nèi)回路中的高壓諧振回路公共端Gl、諧振回路次公共端G2和保護(hù)公共端G2、控制回路公共端G3三者分別獨(dú)立接地，其中所述高壓諧振回路公共端Gl包括勵(lì)磁變壓器的高壓尾和負(fù)載電容接地端，所述諧振回路次公共端G2包括變頻電源柜的外殼、勵(lì)磁變壓器的外殼、車(chē)體接地端和分壓器接地端。
[0009]進(jìn)一步地，所述變頻電源柜內(nèi)的變頻電源的相間以及相對(duì)地之間分別加裝阻容吸收裝置和MOA避雷器，用于吸收、抑制過(guò)電壓。
[0010]進(jìn)一步地，所述勵(lì)磁變壓器的高壓繞組加裝MOA避雷器，防止試品擊穿產(chǎn)生的瞬間過(guò)電壓耦合到低壓側(cè)。
[0011]對(duì)于變頻電源柜元件在試品閃絡(luò)擊穿時(shí)受損的問(wèn)題，經(jīng)過(guò)針對(duì)性的研究發(fā)現(xiàn)，通常試品總是在交流電壓的正峰值或負(fù)峰值處被擊穿，擊穿瞬時(shí)電壓跌落到零的時(shí)間t通常在0.1-1Ous之間，此時(shí)的電壓頻率f= lOM-lOOkHz，即使放電時(shí)，所帶試品(含分壓器)電容量C只有0.002uF(實(shí)際上試品容量遠(yuǎn)大于該值)，擊穿瞬時(shí)流過(guò)放電點(diǎn)和回路的電流I=U*2 31 *f*C = 750kV*2*3.142*f*C，式中，U、f、C分別表示擊穿電壓、含分壓器的試品電容量、閃絡(luò)電壓頻率，當(dāng)f = 1MHz時(shí)，I?10kA,當(dāng)f = 10kHz時(shí)，I?lkA?？梢?jiàn)，由于du/dt很大,擊穿瞬時(shí)流過(guò)放電點(diǎn)和回路的電流為千安級(jí)。
[0012]接地銅線面積約為16mm2，在銅線拉直且周?chē)鸁o(wú)導(dǎo)磁材料的情況下，其寄生電感在uH級(jí)，通常約為0.1-luH/m,電阻約0.1m Ω，如果周?chē)h(huán)境惡劣且裸銅線有打折現(xiàn)象，電感將增加至 10uH-100uH/m。
[0013]若放電時(shí)電壓頻率f為100kHz，地線寄身電感L為luH，放電電流I為1000A，計(jì)算地線寄身感抗XL = 2 fL = 2X3.14X 100X 13X 1(Γ6 = 0.628 Ω，每米地線上可能產(chǎn)生的過(guò)電壓 Ud= IXXL= 1000X0.628 = 628V，以 30 米地線計(jì)算，Ud = 30X628 = 12560V，地線的寄身電感稍有增加，該值還會(huì)增大。
[0014]由此可見(jiàn)，當(dāng)試品閃絡(luò)擊穿時(shí)，瞬間短路大電流流過(guò)導(dǎo)致接地線及接地點(diǎn)電位被抬高，由于接地方式為一點(diǎn)接地，在閃絡(luò)發(fā)生時(shí)，共用同一接地點(diǎn)的所有接地部位電位都被抬高，致使輔助設(shè)施或變頻電源柜內(nèi)部電路的電位瞬間發(fā)生改變，進(jìn)而導(dǎo)致內(nèi)部元器件損壞。同時(shí)，電源與地電位間的電位差瞬間也會(huì)發(fā)生改變，雖然變頻電源柜已有隔離變壓器以及MOA避雷器進(jìn)行保護(hù)，但是，由于時(shí)間短，頻率高，隔離變耦合及MOA避雷器可能來(lái)不及響應(yīng)或瞬時(shí)能量過(guò)大而導(dǎo)致MOA避雷器等元器件損壞。
[0015]本實(shí)用新型在對(duì)閃絡(luò)發(fā)生和所造成的損害經(jīng)過(guò)了具體細(xì)致的深入研究，在高壓試驗(yàn)過(guò)程中，如果不對(duì)相關(guān)部件全部予以針對(duì)防閃絡(luò)擊穿的保護(hù)措施，試品擊穿時(shí)保護(hù)接地、諧振回路次接地點(diǎn)的電壓隨著高壓諧振回路接地點(diǎn)的電壓抬高而被瞬時(shí)抬高是造成損壞無(wú)法逾越的一個(gè)原因。由于接地方式為一點(diǎn)接地，共用同一接地點(diǎn)的所有接地部位電位都被抬高，致使輔助設(shè)施或變頻電源柜內(nèi)部電路的電位瞬間發(fā)生改變，進(jìn)而導(dǎo)致內(nèi)部元器件損壞。
[0016]通過(guò)工作接地與保護(hù)接地分開(kāi)，防止試品擊穿時(shí)保護(hù)接地、諧振回路次接地點(diǎn)的電壓隨著高壓諧振回路接地點(diǎn)的電壓抬高而被瞬時(shí)抬高，從根本上解決了閃絡(luò)造成損壞的主要因素。通過(guò)電源相間、相對(duì)地分別加裝阻容吸收裝置(R-C串聯(lián)電路)，在線路內(nèi)部有效吸收、抑制過(guò)電壓，消除大部分尖峰電壓造成的損害作用；通過(guò)在勵(lì)磁變壓器高壓繞組加裝避雷器，防止試品擊穿產(chǎn)生的瞬間過(guò)電壓耦合到低壓側(cè)。這些保護(hù)措施能夠非常有效地防止變頻電源柜內(nèi)部元件受試品閃絡(luò)沖擊。
[0017]使用本方案作為針對(duì)高壓變頻柜內(nèi)受試品閃絡(luò)沖擊的保護(hù)，可靠性高，采用措施簡(jiǎn)單、快速、有效，為高壓變頻柜內(nèi)部元件受試品閃絡(luò)沖擊的保護(hù)措施提供了新的可靠且簡(jiǎn)便易行的措施。

【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0018]圖1是采用串聯(lián)諧振裝置進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)交流耐壓試驗(yàn)的電路原理圖，
[0019]圖2是本實(shí)用新型的電路原理示意圖。
[0020]圖中:1—變頻電源柜,2—控制電路，3—聞壓測(cè)量電路，4一變頻主回路，5—?jiǎng)?lì)磁變壓器，6—諧振回路，7—分壓器，8—負(fù)載電容，9—MOA避雷器。

【具體實(shí)施方式】
[0021]下面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)一步說(shuō)明:如圖1所示，采用串聯(lián)諧振裝置進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)交流耐壓試驗(yàn)的電路結(jié)構(gòu)為:三相電源輸入變頻電源柜1，變頻電源柜I輸出連接勵(lì)磁變壓器5輸入端，勵(lì)磁變壓器5輸出端連接L-C諧振回路，L為串聯(lián)電抗器，C為負(fù)載電容8與分壓器7電容并聯(lián)；如圖2中實(shí)施例所示，電源由市電供電，三相電源線之間分別連接阻容吸收裝置，三相電源對(duì)G2地接入MOA避雷器，電源線接入變頻電源柜I的變頻器主回路4，變頻器主回路4的輸出通過(guò)勵(lì)磁變壓器5連接到諧振回路6，諧振回路6通過(guò)分壓器7接入公共端G2，并通過(guò)負(fù)載電容8接到公共端Gl。勵(lì)磁變壓器的高壓尾和負(fù)載電容接地端連接到高壓諧振回路公共端G1，變頻電源柜I的外殼、勵(lì)磁變壓器5的外殼、車(chē)體接地端和分壓器7接地端連接到諧振回路次公共端G2，變頻電源柜I內(nèi)的控制電路2的控制回路公共端連接G3。車(chē)載試驗(yàn)設(shè)備的車(chē)體成為設(shè)備的一部分，此時(shí)車(chē)體接地端連接到G2。
[0022]鑒于試品擊穿放電時(shí)時(shí)常損壞輔助設(shè)施或變頻電源柜，進(jìn)行了三方面的優(yōu)化設(shè)計(jì)。
[0023](I)將高壓諧振公共端與諧振回路次公共端、保護(hù)接地端分離
[0024]圖2中，Gl為高壓諧振回路公共端，即勵(lì)磁變壓器5的高壓尾與負(fù)載電容8接地，此接地應(yīng)采用較大截面接地線，Gl與變頻電源柜I之間由勵(lì)磁變壓器5繞組隔離；G2為保護(hù)公共端與諧振回路次公共端，即變頻電源柜外殼、勵(lì)磁變外殼、車(chē)體接地端與分壓器接地端(包括變柜電源柜內(nèi)測(cè)量電路3接地端)；G3為控制回路公共端，G3與G2采用光電隔離。
[0025]由于本系統(tǒng)在高壓對(duì)地?fù)舸┓烹姇r(shí),一般都會(huì)發(fā)生在負(fù)載電容8 一側(cè)，隨瞬時(shí)短路大電流通過(guò)接地線流入大地，大地附近及接地線上電位瞬間被相應(yīng)抬升，即Gl的接地線及接地點(diǎn)電位瞬間被抬升，如Gl與G2不區(qū)分，聯(lián)接G2的電路的電位一起抬升，這樣會(huì)使G2內(nèi)部電路電位瞬間發(fā)生改變，進(jìn)而損壞聯(lián)接G2的電路中的器件。因此，需將工作接地與保護(hù)接地分開(kāi)，Gl與G2采用不同點(diǎn)接入大地。
[0026](2)電源相間、相對(duì)地之間分別加裝阻容吸收裝置與避雷器
[0027]為防止系統(tǒng)內(nèi)部瞬間過(guò)電壓沖擊(主要為斷路器、接觸器開(kāi)斷產(chǎn)生的操作過(guò)電壓)對(duì)重要電氣設(shè)備的損傷，通行的做法是在靠近斷路器或接觸器位置安裝MOA避雷器9或阻容吸收裝置進(jìn)行沖擊保護(hù)。比較兩類(lèi)產(chǎn)品性能上的優(yōu)點(diǎn)，氧化鋅產(chǎn)品的優(yōu)點(diǎn)主要在能量吸收能力強(qiáng)，可以用于防雷電等大電流沖擊；阻容吸收裝置的優(yōu)點(diǎn)主要在于起始工作電壓低，可有效吸收小電流沖擊對(duì)設(shè)備的影響。
[0028]當(dāng)試品閃絡(luò)擊穿時(shí)，變頻電源柜相間及相對(duì)地的電位瞬間發(fā)生改變，即出現(xiàn)過(guò)電壓，在相對(duì)地間安裝的避雷器雖可以有效吸收相對(duì)地過(guò)電壓，但起不到相間過(guò)電壓的保護(hù)作用。而在電源相間加裝阻容吸收裝置，即R-C串聯(lián)電路，電容用于對(duì)高頻信號(hào)進(jìn)行吸收，電阻用于阻尼，可有效抑制操作過(guò)電壓的瞬間振蕩和高頻電流，使過(guò)電壓的波形變緩，陡度和幅值降低，再加上電阻的阻尼作用，使高頻振蕩迅速衰減。
[0029](3)勵(lì)磁變壓器高壓繞組加裝MOA避雷器
[0030]由于本系統(tǒng)在高壓對(duì)地?fù)舸┓烹姇r(shí)，一般都會(huì)發(fā)生在負(fù)載電容側(cè)，通過(guò)在勵(lì)磁變壓器高壓繞組加裝MOA避雷器9，防止高壓側(cè)試品擊穿產(chǎn)生的瞬間過(guò)電壓耦合到低壓側(cè)而損壞輔助設(shè)施或變頻電源柜內(nèi)部元器件。
【權(quán)利要求】
1.一種防止變頻電源柜內(nèi)元件受試品閃絡(luò)沖擊的保護(hù)連接結(jié)構(gòu)，其特征是:將變頻電源柜內(nèi)回路中的高壓諧振回路公共端G1、諧振回路次公共端G2和保護(hù)公共端G2、控制回路公共端G3三者分別獨(dú)立接地，其中所述高壓諧振回路公共端Gl包括勵(lì)磁變壓器(5)的高壓尾和負(fù)載電容(8)接地端，所述諧振回路次公共端G2包括變頻電源柜(I)的外殼、勵(lì)磁變壓器(5)的外殼、車(chē)體接地端和分壓器(7)接地端。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的防止變頻電源柜內(nèi)元件受試品閃絡(luò)沖擊的保護(hù)連接結(jié)構(gòu)，其特征是:所述變頻電源柜內(nèi)的變頻電源的相間以及相對(duì)地之間分別加裝阻容吸收裝置和MOA避雷器，用于吸收、抑制過(guò)電壓。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的防止變頻電源柜內(nèi)元件受試品閃絡(luò)沖擊的保護(hù)連接結(jié)構(gòu)，其特征是:所述勵(lì)磁變壓器的高壓繞組加裝MOA避雷器，防止試品擊穿產(chǎn)生的瞬間過(guò)電壓耦合到低壓側(cè)。
【文檔編號(hào)】G01R1/36GK203929828SQ201420356105
【公開(kāi)日】2014年11月5日 申請(qǐng)日期:2014年6月30日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月30日
【發(fā)明者】陳敏, 陳雋, 汪濤, 阮羚, 白堯 申請(qǐng)人:國(guó)家電網(wǎng)公司, 國(guó)網(wǎng)湖北省電力公司電力科學(xué)研究院