专利名称：大电容量试品谐振耐压试验系统及耐压试验方法
技术领域：
本发明涉及一种高压耐压试验方法，尤其适用于GIS(气体绝缘金属密封开关设备)、电缆、CVT(电容式电压互感器)等大电容试品的高压试验方法。
背景技术：
按规定，GIS、电缆、CVT在投运前、大修后和绝缘事故后，为检验一次元件是否存在绝缘缺陷，绝缘水平是否符合有关标准的规定和厂家技术条件的要求，必须进行现场交流耐压试验，及时有效地发现制造、运输、安装和检修工艺的绝缘缺陷。 目前大容量、高压电压的试品现场交流耐压试验皆采用变频装置作为试验电源。随着我国电力事业的大发展，发电厂、变电站、城市输电线路采用越来越大电容量的高压设备，目前国内500kV电压等级，最大的GIS单体电容量达到了约43000pF，最长电缆达到了约333000pF， CVT电容量单体约为15000pF。 传统的试验系统的接线方式为如图1所示，变频电源1与升压变压器2、集中布置的补偿电抗器组3和分压器4串联，集中布置的被试品5与分压器4并联，变频电源1通过控制线与控制箱6连接，控制箱6通过分压器连接线依次与分压器光电偶合器7、低压臂8连接，低压臂8通过同轴电缆与分压器4连接。 传统的谐振耐压方式将其考虑为集总参数，串联补偿电抗器组也集中布置，使得回路所有有功电流、无功电流皆通过升压变压器，变频电源须提供所有的有功功率和无功功率。目前，对于大电容量的被试品现场交流耐压试验，受谐振回路中变频电源和升压变压器功率的限制，不得不采用分段加压或降低试验电压的折衷手段，既造成被试品反复耐压，降低其绝缘水平，也不能满足国家标准要求。
其不足之处在于 1、受制造工艺和电力电子技术发展水平的制约，变频电源最大输出功率约500kVA，故与之相匹配的升压变压器最大输出功率也不超过500kVA ; 2、变频电源频率范围为30Hz 300Hz，被试品电容量C越大，谐振频率f越低，试验回路中高压电流I越大； 3、谐振回路中品质因素Q值受谐振回路中的有功分量R的影响，R的主要成分为串联补偿电抗器组的电阻；受电抗器体积和成本限制，以及现场有功损耗的影响，不可能无限减小R以提高其Q值，故升压变压器输出电压E不能太低，通常情况下，对于500kV电压等级试品试验为升压变压器输出电压最低要求=20kV，220kV电压等级要求=10kV ;
4、所以，升压变压器的最大输出电流I在现有技术条件下通常=25A，而对于大电容量试验，I可达50A以上，故不能满足试验要求。
发明内容
为了克服现有技术的上述缺点，本发明提供了一种大电容量试品谐振耐压试验系
统及耐压试验方法，提高了变频谐振耐压装置的负载能力。
本发明的技术方案是一种大电容量试品谐振耐压试验系统，包括变频电源，变频 电源与升压变压器串联，所述升压变压器与单组补偿电抗器、分压器依次串联，分段的被试 品、至少一组补偿电抗器与分压器并联。 本发明还公开了一种利用所述大电容量试品谐振耐压试验系统进行耐压试验的 方法，包括如下步骤 第一步，收集被试品技术参数，如设备空间布置图、绝缘配合水平、各单元件电容 量等. 第二步，将被试品电容量由集总参数分解为分布参数利用各个电气设备的布置 图给出的、或实测的每一设备的电容量或每段设备的单位长度电容量，根据电容量对于空 间布置的偏微分，得到电容量的分布参数； 第三步，确定谐振耐压试验现场可能布置的补偿电感器组的补偿点；
第四步，建立被试品和试验设备物理模型； 第五步，基于物理模型建立计算机模型，再在计算机模型上进行电感补偿点和补 偿量优化； 第六步，利用ATPdraw软件对被试品各个参数进行验算；
第七步，根据计算机模型和ATPdraw仿真结果实施现场试验。 与现有技术相比，本发明的积极效果是为满足大容量、高电压被试品交流耐压需 要，改进传统串联谐振耐压方法中补偿电感集中布置的不足之处，提高变频耐压装置的负 载能力，基于容性无功分量就近采用感性无功分量的原理，将串联补偿电抗器组分散布置， 成为混合的串、并联结构，使之趋近于分布参数。通过改变变频电源的输出频率，对于变频 电源和升压变压器而言，被试大电容量试品与补偿电抗器呈现出接近0无功的状态。使变 频电源和升压变压器只提供较小的有功耗损，大大提高变频谐振耐压装置的负载能力，使 大型、特大型GIS，长距离输电高压电缆和对频率要求极高的CVT现场交流耐压成为可能。 本发明带来的另一个优点是，还能有效避免由大电容量引起的"容升效应"，钳制被试品空 间距离尾端上的电压升高造成绝缘损坏，而且补偿电抗组布置得越多，越分散，效果越好。
本发明将通过例子并参照附图的方式说明。
图1是传统试验系统的接线示意图；
图2是本发明的接线原理示意图。
具体实施例方式
本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥 的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。 本说明书(包括任何附加权利要求、摘要和附图)中公开的任一特征，除非特别叙 述，均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只 是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。 如图2所示， 一种大电容量试品谐振耐压试验系统变频电源21与升压变压器 22、单组补偿电抗器23、分压器24依次串联，分段的被试品25、两组补偿电抗器与分压器24并联，以此类推，还可以有多组补偿电抗器与分压器24并联，且并联的组数越多，越分散， 效果越好；变频电源21通过控制线与控制箱26连接，控制箱26通过分压器连接线依次与 分压器光电偶合器27、低压臂28连接，低压臂28通过同轴电缆与分压器24连接。
由于被试品的电容，特别是大电容量被试品的电容基本按体积或长度呈分布参 数，而非集总参数，故将补偿电抗器组分散布置到试验回路中，使补偿电抗器电感也趋于分 布参数，提供感性无功分量，就近抵消掉大电容量引起的容性无功分量，将串联谐振回路改 变为串、并联谐振回路，这样，升压变压器仅仅提供耐压试验时的电压，在理想状态下，升压 变压器输出电流将趋近于0，且变频电源装置也仅仅输出回路中所需的有功损耗，而不输出 无功功率，大大提高变频谐振装置的负载能力，满足大电容量试品现场交流耐压试验的需要。 —种利用大电容量试品谐振耐压试验系统进行耐压试验的方法，包括如下步骤
第一步，收集被试品技术参数，如设备空间布置图、绝缘配合水平、各单元件电容 量等. 第二步，将被试品电容量由集总参数分解为分布参数 由于电路参数的分布性，即各元件电容、电阻、电感等基本参数按空间分布在整个 回路中，同一瞬间相邻两点的电流都不相同，分布参数电路中的电流除了是时间的函数夕卜， 还是空间坐标的函数，因此各元件的电流、电压、有功功率、无功功率等参数也是按空间分 布的。而集总参数是指把电容、电阻、电感看作集中在一起的元件，没有空间体积，用一个或 有限个二端网络表示。 实际上试品的电容量是分布参数，在空间上有特定的位置，总的电容量是元件上 每一单元电容量的总和。 电容量集总参数与分布参数的关系为，电容量分布参数对于空间变量的积分为集 总参数；电容量集总参数对于空间变量的偏微分即为分布参数。 在工程中，设计院设计出各个电气设备的布置图，即每一设备的空间位置。各个设 备制造厂会给出每一设备的电容量或每段设备的单位长度(面积)电容量，如果没有提供， 实地测量也非常方便。然后，根据电容量对于空间布置的偏微分，便得到电容量的分布参 数。 对于GIS、电缆可用上述方法，而对于CVT(电容式电压互感器)和用于测量或补偿 的单个电容器，因其电容量很大，相对体积很小仍应作为单个或多个(有限个)集总参数的 设备。 第三步，确定谐振耐压试验现场可能布置的补偿电感器组的补偿点；
第四步，建立被试品和试验设备物理模型； 第五步，基于物理模型建立计算机模型，再在计算机模型上进行电感补偿点和补 量优化； 第六步，利用ATPdraw软件(瞬态量模拟运算)对被试品各个参数进行验算，若有 不合理参数，返回到第四步重新建立物理模型； 第七步，根据计算机模型和ATPdraw仿真结果实施现场试验。 本发明并不局限于前述的具体实施方式
。本发明扩展到任何在本说明书中披露的 新特征或任何新的组合，以及披露的任一新的方法或过程的步骤或任何新的组合。
权利要求
一种大电容量试品谐振耐压试验系统，包括变频电源，变频电源与升压变压器串联，其特征在于所述升压变压器与单组补偿电抗器、分压器依次串联，分段的被试品、至少一组补偿电抗器与分压器并联。
2. 利用权利要求1所述的大电容量试品谐振耐压试验系统进行耐压试验的方法，其特征在于包括如下步骤第一步，收集被试品技术参数，如设备空间布置图、绝缘配合水平、各单元件电容量等.第二步，将被试品电容量由集总参数分解为分布参数利用各个电气设备的布置图给出的、或实测的每一设备的电容量或每段设备的单位长度电容量，根据电容量对于空间布置的偏微分，得到电容量的分布参数；第三步，确定谐振耐压试验现场可能布置的补偿电感器组的加压点；第四步，建立被试品和试验设备物理模型；第五步，基于物理模型建立计算机模型，再在计算机模型上进行电感补偿点和补量优化；第六步，利用ATPdraw软件对被试品各个参数进行验算；第七步，根据计算机模型和ATPdraw仿真结果实施现场试验。
3. 根据权利要求2所述的大电容量试品谐振耐压试验的方法，其特征在于在经过所述第六步的验算后，若有不合理参数，则应返回到第四步重新建立物理模型。
全文摘要
本发明公开了一种大电容量试品谐振耐压试验系统及耐压试验方法，将串联补偿电抗器组分散布置，成为混合的串、并联结构，使之趋近于分布参数。本发明的积极效果是改进了传统串联谐振耐压方法中补偿电感集中布置的不足之处，使变频电源和升压变压器只提供较小的有功耗损，大大提高变频谐振耐压装置的负载能力，使大型、特大型GIS，长距离输电高压电缆和对频率要求极高的CVT现场交流耐压成为可能；还能有效避免由大电容量引起的“容升效应”，钳制被试品空间距离尾端上的电压升高造成绝缘损坏，而且补偿电抗组布置得越多，越分散，效果越好。
文档编号G01R31/12GK101788636SQ20091031254
公开日2010年7月28日 申请日期2009年12月30日 优先权日2009年12月30日
发明者丁韬, 杨光, 汪智勇, 王先秀, 蒋旭平, 谭萍 申请人:四川中鼎科技有限公司