CN104155626B - 一种检测电压互感器抵御地电位升高能力的*** - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种检测电压互感器抵御地电位升高能力的***，该***包括标准雷电冲击波发生器，可调电感L，可调电阻器R，测量装置；标准雷电冲击波发生器设有分别与工频试验电源的输出端和待检测电子式电压互感器的输入端连接的输入和输出端，测量装置设有分别与待检测电子式电压互感器的输出端和接地端子连接的两个输入端，可调电感L两端分别连接待检测电子式电压互感器的接地端子和可调电阻器，可调电阻器的另一端与接地网相连接；测量装置包括高压探头和波形记录仪。这种***操作方便，克服了仿真方法无法完全模拟实际情况的缺点，功能上与构建GIS试验平台的方法等效而造价较低，可在挂网运行考核之前对产品进行质量把关。
Description
技术领域：
本发明涉及一种检测***，具体讲涉及一种检测电子式电压互感器抵御暂态地电位升高侵袭能力的***。
背景技术：
作为一类重要的变电设备的电力互感器，其数量巨大且分布广泛，主要用于为计量、控制和继电保护等二次***提供测量信息。
电力互感器中的电子式互感器具有绝缘结构简单、无磁饱和、测量精度高、暂态响应范围大、体积小、输出信号数字化等优点，其不但能降低变电站的综合成本，更重要的是可大幅提高***内保护装置及计量装置的动作可靠性与精度，因此近年来在电网中得以大量应用。
目前已经投运的电子式电压互感器(Electronic Voltage Transformer，EVT)中的绝大部分是基于电容分压器原理的电容分压型电子式电压互感器。根据使用场合的不同，电容分压型EVT又可分为独立支撑式和GIS(Gas Insulated Substation)内敷式两大类。GIS内敷式EVT用于GIS变电站，一般采用气体绝缘，主要由电容分压器、筒体、盆式绝缘子、信号采集器及合并单元等组成。当GIS进行隔离开关、断路器等开关设备操作时极易产生振荡频率高达几十甚至上百兆的特快速暂态过电压(Very Fast TransientOvervoltage，VFTO)，从而经常引发GIS变电站中的暂态地电位升高(Transient GroundingPotential Rise，TGPR)现象，造成重大损失。TGPR会对GIS内敷式EVT产生影响，威胁其绝缘，干扰甚至损坏信号采集器及其电源。因此，在GIS内敷式EVT产品的设计过程中，需要研究TGPR的影响。
目前采用以下三种方法研究TGPR对GIS内敷式EVT产品的影响
(1)仿真研究。利用EMTP、EMTDC/PSCAD、NETOMAC等电力***仿真软件建立GIS及EVT的模型，通过仿真计算获得EVT元件上的电压、电流参数。这种方法虽然简便易行，但存在着所建模型无法完全模拟实际情况的不足，且仿真研究无法替代产品试验，因此需要提供一种检测GIS内敷式EVT抵御TGPR能力的试验方法；
(2)EVT产品的挂网运行考核。虽然这种方法可使EVT运行在实际电网中，但鉴于电网运行对安全可靠性的严格要求，可能会使挂网EVT根本没有经历最严酷的运行条件，也就无法全面验证产品设计的正确性。此外，这一方法无法起到在产品出厂前进行质量把关的作用；
(3)构建包含断路器、隔离开关在内的GIS试验平台，利用开关设备的操作产生TGPR，对GIS内敷式EVT产品进行考核，这一方法在技术上满足检测EVT产品抵御TGPR能力的需求。但是电网运行的实际经验表明，引起TGPR的特快速暂态过电压存在于420kV以上的电网之中，这就意味着如果要完全模拟出与电网运行情况一致的TGPR，GIS试验平台的电压等级必然高于420kV，造价昂贵且对平台设备的制造水平要求较高。
基于上述背景，需要提供一种经济性好、避免构建GIS试验平台且便于实现的技术方案来检测电子式电压互感器抵御暂态地电位升高能力。
发明内容：
为了克服现有技术中所存在的上述缺陷，本发明提供一种检测电压互感器抵御地电位升高能力的***。
本发明提供的技术方案是：一种检测电压互感器抵御地电位升高能力的***，所述***包括标准雷电冲击波发生器，可调电感L，可调电阻器R，测量装置；
其改进之处在于：所述标准雷电冲击波发生器设有分别与工频试验电源的输出端和待检测电子式电压互感器的输入端连接的输入和输出端，所述测量装置设有分别与所述待检测电子式电压互感器的输出端和接地端子连接的两个输入端，所述可调电感L两端分别连接所述待检测电子式电压互感器的接地端子和所述可调电阻器，所述可调电阻器的另一端与接地网相连接；所述测量装置包括高压探头和波形记录仪。
优选的，所述标准雷电冲击波发生器输出与特快速暂态过电压具有相似上升时间及幅值的过电压传至所述待检测电子式电压互感器的输入端。
优选的，所述测量装置的一输入端接收所述待检测电子式电压互感器的输出端输出的电压信号，所述电压信号为暂态地电位升高时所述待检测电子式电压互感器的输出电压。
进一步，所述测量装置的另一输入端接收所述待检测电子式电压互感器的接地端子输出的电压信号，所述电压信号为暂态地电位升高时所述待检测电子式电压互感器接地端子的电位。
优选的，所述可调电感L模拟所述待检测电子式电压互感器的接地端子与变电站接地网之间的引线电感。
优选的，所述可调电阻器R通过阻值的变化模拟不同电压等级变电站的接地电阻。
优选的，所述高压探头包括输入端与所述待检测电子式电压互感器输出端相连的第一高压探头和输入端与所述待检测电子式电压互感器接地端子相连的第二高压探头，所述第一高压探头的另一输入端和所述第二高压探头的另一输入端分别与接地网相连接。
进一步，所述第一高压探头和所述第二高压探头分别将所述待检测电子式电压互感器输出端的输出信号和所述待检测电子式电压互感器接地端子的输出信号按照比例缩小，使所述输出信号的幅值在所述波形记录仪的输入量程范围之内。
进一步，所述波形记录仪设有分别与所述第一高压探头的输出端和所述第二高压探头的输出端连接的两个输入端；所述波形记录仪接收所述第一高压探头和所述第二高压探头输入的两路信号，并将接收到的信号进行显示、存储和分析。
与最接近的技术方案相比，本发明具有如下显著进步：
1、本发明提供的电子式电压互感器抵御地电位升高能力检测***，克服了仿真方法无法完全模拟实际情况的缺点，可在挂网运行考核之前对产品进行质量把关。
2、本发明采用标准雷电冲击波发生器产生与GIS内部的特快速暂态过电压在上升时间及幅值等波形特征上相似的过电压，与构建包含断路器、隔离开关在内的GIS试验平台开展相关试验的方法相比，本发明节省了投资成本，试验周期短，可操作性强。
3、测量装置测得的检测结果可作为GIS内敷式EVT产品设计的参考依据，完善了电子式电压互感器的设计思路与步骤。
附图说明：
图1为原始的采用GIS试验平台的试验接线图；
图2为原始的采用GIS试验平台的安装尺寸图；
图3为发明提供的试验原理图；
图4为4级冲击电压发生器的电路原理图。
具体实施方式：
为了更好地理解本发明，下面结合说明书附图和实例对本发明的内容做进一步地说明。
图1和图2为考核电子式互感器的GIS试验平台的试验接线图和安装尺寸图，这种试验平台造价高、制造难度大。
本发明提供的技术方案的原理图如图3所示：检测***由标准雷电冲击波发生器、可调电感、可调电阻器和测量装置组成。
标准雷电冲击波发生器采用多级冲击电压发生器叠加组成，其输入侧接工频试验电源，输出侧接待检测电子式电压互感器的输入，用于产生500kV及以上的与GIS内部的特快速暂态过电压在上升时间及幅值等波形特征上相似的输入电压。
图4为4级冲击电压发生器的接线原理图，其中：T为供电高压变压器；D为整流用高压硅堆；r是保护电阻；R是充电电阻；C为每级的主电容；Cs为每级相应点的对地杂散电容；g1为点火球隙；g2～g4为中间球隙；g0为隔离球隙；rf为每级的波前电阻；rt为每级的放电电阻；Ct为负荷电容。根据试验需求不同，可以将上述4级冲击电压发生器推广到4级以上从而产生不同幅值的冲击电压。
待检测电子式电压互感器输入侧接标准雷电冲击发生器的输出侧，其输出侧接入测量装置的输入侧。
可调电感用于模拟待检测电子式电压互感器的接地端子与变电站接地网之间的引线电感，其一端与待检测电子式电压互感器的接地端子相连并将输出信号传至测量装置的输入侧，另一端与可调电阻器相连。
可调电阻器通过阻值的变化用于模拟各电压等级变电站的接地电阻，其一端与可调电感相连，另一端与接地网相连接。
测量装置接收待检测电子式电压互感器的输出信号，该输出信号反映了在暂态地电位升高发生时的待检测电子式电压互感器的输出情况，可用于检测评估电子式电压互感器的设计参数和绝缘裕度。
测量装置接收可调电感与待检测电子式电压互感器接地端子相连接处的输出信号，该输出信号反映了在暂态地电位升高发生时的待检测电子式电压互感器接地端子的电位大小，可作为电子式电压互感器产品设计的参考依据。
测量装置主要由高压探头和波形记录仪两部分组成，为了防止测量到的过电压信号将测量装置中的部件损坏，高压探头的电压耐受参数高于待检测电子式电压互感器输出端子与接地端子两点电压的最大可能值。高压探头的测量带宽大于待检测电子式电压互感器输出端子与接地端子两点电压的带宽。
高压探头的功能是将输入到测量装置的待检测电子式电压互感器的输出信号和可调电感与待检测电子式电压互感器接地端子相连接处的输出信号按一定比例缩小衰减、使其大小在波形记录仪的输入量程范围之内；波形记录装置部分主要用于显示、存储、分析输入其中的信号。
在进行检测试验时，首先，调节标准雷电冲击波发生器，使其模拟出与GIS内部的特快速暂态过电压在上升时间及幅值等波形特征上相似的过电压，作为待检测电子式电压互感器的输入电压；
在待检测电子式电压互感器获得输入电压后，测量装置测得待检测电子式电压互感器的输出信号和可调电感与待检测电子式电压互感器接地端子相连接处的输出信号。根据实际需要，测量装置可对这两路输出信号进行波形显示、存储和分析。
以上仅为本发明的实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均在申请待批的本发明的权利要求范围之内。
Claims (7)
1.一种检测电压互感器抵御地电位升高能力的***，所述***包括标准雷电冲击波发生器，可调电感L，可调电阻器R，测量装置；
其特征在于：所述标准雷电冲击波发生器设有分别与工频试验电源的输出端和待检测电子式电压互感器的输入端连接的输入和输出端，所述测量装置设有分别与所述待检测电子式电压互感器的输出端和接地端子连接的两个输入端，所述可调电感L两端分别连接所述待检测电子式电压互感器的接地端子和所述可调电阻器，所述可调电阻器的另一端与接地网相连接；所述测量装置包括高压探头和波形记录仪；
所述标准雷电冲击波发生器输出与特快速暂态过电压具有相似上升时间及幅值的过电压传至所述待检测电子式电压互感器的输入端；
所述测量装置的一输入端接收所述待检测电子式电压互感器的输出端输出的电压信号，所述电压信号为暂态地电位升高时所述待检测电子式电压互感器的输出电压。
2.如权利要求1所述的一种检测电压互感器抵御地电位升高能力的***，其特征在于：
所述测量装置的另一输入端接收所述待检测电子式电压互感器的接地端子输出的电压信号，所述电压信号为暂态地电位升高时所述待检测电子式电压互感器接地端子的电位。
3.如权利要求1所述的一种检测电压互感器抵御地电位升高能力的***，其特征在于：
所述可调电感L模拟所述待检测电子式电压互感器的接地端子与变电站接地网之间的引线电感。
4.如权利要求1所述的一种检测电压互感器抵御地电位升高能力的***，其特征在于：
所述可调电阻器R通过阻值的变化模拟不同电压等级变电站的接地电阻。
5.如权利要求1所述的一种检测电压互感器抵御地电位升高能力的***，其特征在于：
所述高压探头包括输入端与所述待检测电子式电压互感器输出端相连的第一高压探头和输入端与所述待检测电子式电压互感器接地端子相连的第二高压探头，所述第一高压探头的另一输入端和所述第二高压探头的另一输入端分别与接地网相连接。
6.如权利要求5所述的一种检测电压互感器抵御地电位升高能力的***，其特征在于：
所述第一高压探头和所述第二高压探头分别将所述待检测电子式电压互感器输出端的输出信号和所述待检测电子式电压互感器接地端子的输出信号按照比例缩小，使所述输出信号的幅值在所述波形记录仪的输入量程范围之内。
7.如权利要求6所述的一种检测电压互感器抵御地电位升高能力的***，其特征在于：
所述波形记录仪设有分别与所述第一高压探头的输出端和所述第二高压探头的输出端连接的两个输入端；所述波形记录仪接收所述第一高压探头和所述第二高压探头输入的两路信号，并将接收到的信号进行显示、存储和分析。
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