CN102116803A - 一种220kv耦合电容器电容量和介质损耗值的测试方法 - Google Patents

一种220kv耦合电容器电容量和介质损耗值的测试方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种220KV耦合电容器电容量和介质损耗值的测试方法，将与设备本体连接的220kV线路通过接地闸刀接地，将高压线芯线接至被试耦合电容器的第二搭接点，将仪器CX端芯线接至被试耦合电容器的第三搭接点，高压线芯线将流过上下节电容器的总电流向量值I信号引入介质损耗测试仪的“高压”端，介质损耗测试仪的测量端“CX”测出流过下节电容器的电流向量值IC2，则流过上节电容器的电流向量IC1为I与IC2的向量差，再通过与流过标准电容器的电流的幅值和相位的比较，且试验中电压的幅值和相位不变，即测量出上下节电容器量和介质损耗。本发明所述的测试方法，不拆高压引线测量；不换测量引线测量；同时测量上下两节电容器的电容量和介质损耗值。

Description

一种220KV耦合电容器电容量和介质损耗值的测试方法
技术领域
本发明涉及220KV高压变电站的常规检修的方法，具体说是一种220KV耦合电容器电容量和介质损耗值的测试方法。
背景技术
传统220KV及以上电压等级变电站里的220KV耦合电容器电容量和介质损耗值的测试方法是拆除高压引线，换测量引线的测试。传统的测量原理如下：
目前，传统方法测量220KV耦合电容器电容量和介质损耗值时，对于上、下两节均采用正接线方法进行，原理如图1、2所示，
试验前须先拆开第一搭接点1和第三搭接点3，使高压引线与第一搭接点1断开，然后利用介质损耗测试仪分别对上下节进行测量。此时，对耦合电容器的上下节电容器电容量测量都采用正接线方法，介质损耗测试仪在第一搭接点1和第二搭接点2间测量出上节的电容量值为C1和介质损耗角正切值为tanδ1，介质损耗测试仪在第二搭接点2和第三搭接点3间测量出下节的电容量值为C2和介质损耗角正切值为tanδ2。可见耦合电容器传统测量方法既要拆除高压引线又要更改测量接线，不仅在检修人员有限的情况下，预防性试验时间较长，不利于快速检修，同时拆除高压引线对检修人员也是一种潜在的安全隐患。所述正接线方法进行测量(正接法测量)是指按图4所示方式接线，介质损耗测试仪通过仪器高压端芯线和仪器CX端芯线测量数据。
其存在的缺点是：
1、由于220KV耦合电容器通常都分布在变电站的边沿，升降车无法进入；
2、耦合电容器高压引线高、粗、长、重，在非全站停电时感应电压很高，所以在停电时间短、人员有限的情况下，要拆除高压引线进行试验是很难实现的；
3、测试过程中要多次更换测量接线，即延长检修时间又易使测试结果不准确；加上电场及空间干扰的引入，使试验数据的分散性增大、准确度下降，不能准确判断设备的绝缘状况。
发明内容
针对现有技术中存在的缺陷，本发明的目的在于提供一种220KV耦合电容器电容量和介质损耗值的测试方法，不拆高压引线测量；不换测量引线测量；同时测量上下两节电容器的电容量和介质损耗值。
为达到以上目的，本发明采取的技术方案是：
一种220KV耦合电容器电容量和介质损耗值的测试方法，其特征在于，包括以下步骤：
将与设备本体连接的220kV线路通过接地闸刀接地，使设备处于检修状态，
将高压线芯线接至被试耦合电容器的第二搭接点2，
将仪器CX端芯线接至被试耦合电容器的第三搭接点3，
高压线芯线将流过上下节电容器的总电流向量值I信号引入介质损耗测试仪的“高压”端，介质损耗测试仪的测量端“CX”测出流过下节电容器的电流向量值IC2，则流过上节电容器的电流向量IC1为I与IC2的向量差，
再通过与流过标准电容器的电流的幅值和相位的比较，且试验中电压的幅值和相位不变，即测量出上下节电容器量和介质损耗。
在上述技术方案的基础上，所述仪器CX端芯线为一根专用线缆的芯线，仪器CX端芯线连通介质损耗测试仪的CX端子和第三搭接点3测取信号。
在上述技术方案的基础上，所述专用线缆为高压电缆，双屏蔽结构，两层屏蔽之间至少能承受15kV外层接地，内层有高压，测量时可拖地。
本发明所述的220KV耦合电容器电容量和介质损耗值的测试方法，好处和优点如下：
(1)上下节电容的介质损耗和电容量测试一次完成；
(2)将电场及空间干扰降到了最小，提高了测量准确度；
(3)完成测量的时间比原来的常规法减少了2/3以上(以一相计算)；
(4)节省了人力、物力的使用量(原来拆引线至少需要3个检修人员及1部升降车，改进后只需3个检修人员，不需要升降车)。
(5)有效杜绝了耦合电容器介质损耗测试带来的登高危险、感应电伤害和机械伤害，进一步降低了高压试验自身危险和对测试人员生命潜在伤害的风险。
附图说明
本发明有如下附图：
图1耦合电容器上节测试接线，
图2耦合电容器下节测试接线，
图3耦合电容器不拆头测试接线(低压屏蔽法测量)，
图4正接法测量接线示意图，
图5反接法测量接线示意图，
图6低压屏蔽法测量接线示意图，
图7异频电源原理框图，
图8光脉冲调制解调高压隔离电路框图，
图9傅立叶变换频谱分析法测量***框图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明作进一步详细说明。
在现场进行220KV及以上耦合电容器介质损耗、电容量测试时，因为高压引线通过第一搭接点1与设备本体连接，所以当设备处于检修状态时，需要通过接地闸刀接地。第三搭接点3很方便拆开。现有技术中，反接法测量接线如图5所示，介质损耗测试仪通过仪器高压端芯线测量数据，被试耦合电容器一端与仪器高压端芯线连接，另一端需要通过接地闸刀接地。
综合上述情况，本发明采用低压屏蔽法进行测量，如图3、6所示，本发明所述的220KV耦合电容器电容量和介质损耗值的测试方法，包括以下步骤：
将与设备本体连接的220kV线路通过接地闸刀接地，使设备处于检修状态，
将高压线芯线(仪器高压端芯线)接至被试耦合电容器的第二搭接点2，所述第二搭接点2为高压端点，
将仪器CX端芯线接至被试耦合电容器的第三搭接点3，所述仪器CX端芯线为一根专用线缆的芯线，仪器CX端芯线连通介质损耗测试仪的CX端子和第三搭接点3测取信号，
高压线芯线将流过上下节电容器的总电流向量值I信号引入介质损耗测试仪的“高压”端，介质损耗测试仪的测量端“CX”测出流过下节电容器的电流向量值IC2，则流过上节电容器的电流向量IC1为I与IC2的向量差，
再通过与流过标准电容器的电流的幅值和相位的比较，且试验中电压的幅值和相位不变(电压指的是介质损耗测试仪的“高压”端输出的电压，即加在被试耦合电容器的第二搭接点2的电压)，即测量出上下节电容器量和介质损耗，实现不拆高压引线，不换测量引线测量。介质损耗测试仪自动完成“测量出上下节电容器量和介质损耗”工作。
在上述技术方案的基础上，所述专用线缆为高压电缆，双屏蔽结构，两层屏蔽之间至少能承受15kV外层接地，内层有高压，测量时可拖地。
测试关键技术
为了实现现场强大的工频干扰下干扰耦合电容器介质损耗和电容量准确测量，且上节电容器电容量在正反接法测量结果基本相同，本文所用的自动介质损耗测试仪AI-6000F采用变频技术和傅立叶变换数字滤波技术实现强电场干扰和不拆引线下的介质损耗测量，其主要原理有三部分组成：异频电源技术、高压端信号取样隔离技术、信号变换处理技术。
1异频电源技术
通过交直交变频电路和高压升压变压器实现异频电源，如图7所示。该部分包括AC-DC-AC功率变换主电路、IGBT驱动电路和电压取样与调节电路。AC-DC-AC功率变换主电路采用流行的IGBT功率开关与SPWM控制技术获得低失真度的正弦波；IGBT驱动电路将单片机控制***输出的SPWM脉冲信号转换成IGBT器件要求的驱动脉冲信号；电压取样电路将变频电源的输出电压反馈给单片机控制***，再经调节电路形成一个动态的反馈调节电压，以实现闭环稳压控制；变频电源还需将其输出频率反馈回单片机***，实现同步采样。
2高压端信号取样隔离技术
为了实现高压端电流和电压信号低失真的取样隔离，特别是反接法时，高共模干扰电压下的介质损耗和电容量的准确测量，本文采用光脉冲调制解调高压隔离法，如图8所示。取样电路输出的电流或电压取样信号分别为iv或uv，隔离解调后的信号分别为iv’或uv’。V-F调频电路在高压端将取样模拟信号转换为调频脉冲信号；并通过“电/光脉冲发射”电路发送红外线光脉冲，在低压端“光/电脉冲接收”电路接收此光脉冲信号，使之转换为电脉冲信号；最后“PLL锁相解调”电路还原取样模拟信号。这样就实现了高压端到低压端的电隔离。对电流通道和电压通道采用相同的电路结构和相同的电路参数，则隔离后在低压端得到的信号iv和uv相对于iv’和uv’具有相同的延迟，其相对相位关系不变。
3信号变换处理技术
从试品上采样得到的电压、电流数据进行傅立叶变换，从而得到电压、电流基波的相位和幅值，进而由复导纳定义求得试品的介质损耗和电容量，具体推导过程见文献(李顺尧《220kV CVT不拆线试验时电容值误差分析与计算》[J]高压电器，2006，42(6)：468-469)。该方法测量***如图9所示。

Claims (3)

1.一种220KV耦合电容器电容量和介质损耗值的测试方法，其特征在于，包括以下步骤：
将与设备本体连接的220kV线路通过接地闸刀接地，使设备处于检修状态，
将高压线芯线接至被试耦合电容器的第二搭接点(2)，
将仪器CX端芯线接至被试耦合电容器的第三搭接点(3)，
高压线芯线将流过上下节电容器的总电流向量值I信号引入介质损耗测试仪的“高压”端，介质损耗测试仪的测量端“CX”测出流过下节电容器的电流向量值IC2，则流过上节电容器的电流向量IC1为I与IC2的向量差，
再通过与流过标准电容器的电流的幅值和相位的比较，且试验中电压的幅值和相位不变，即测量出上下节电容器量和介质损耗。
2.如权利要求1所述的220KV耦合电容器电容量和介质损耗值的测试方法，其特征在于：所述仪器CX端芯线为一根专用线缆的芯线，仪器CX端芯线连通介质损耗测试仪的CX端子和第三搭接点(3)测取信号。
3.如权利要求2所述的220KV耦合电容器电容量和介质损耗值的测试方法，其特征在于：所述专用线缆为高压电缆，双屏蔽结构，两层屏蔽之间至少能承受15kV外层接地，内层有高压，测量时可拖地。
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