一种小容量35kV干式空心并联电抗器匝间耐压试验电路的制作方法

本发明涉及干式空心并联电抗器匝间绝缘检测技术领域，尤其涉及一种小容量35kV干式空心并联电抗器匝间耐压试验电路。

背景技术：

随着电能质量要求的不断提高，变电站的设计标准中要求串联或并联一定数量的电抗器以调节电网的无功功率，此外，电抗器也在电网中常用于滤波、限流等场合。干式空心并联电抗器由于其线性特性好、参数稳定、防火性能好等诸多优点应用越来越广泛。而由于干式空心并联电抗器本身的线圈受潮、材料缺陷、局部过热、投切频繁及局部电弧等故障会导致电抗器的匝间短路烧毁电抗器，甚至造成更大的事故。为了提高干式空心并联电抗器的可靠性，避免运行过程中烧毁，对匝间绝缘性能进行检测变得非常必要。

目前，匝间耐压试验是一种对干式空心并联电抗器匝间绝缘检测的新方法。它通过对充电电容充电，经固定频率(3000次/min)的电子开关放电将电压施加到待测干式空心并联电抗器上，在待测干式空心并联电抗器上得到高频脉冲振荡电压波。试验要求持续时间1min，每次试验的电压幅值要满足规程规定。

但是，限于目前国内研制采用电子开关的干式空心并联电抗器匝间耐压试验设备技术瓶颈，试验设备的额定工作频率范围为10kHz～100kHz，仅能实现与充电电容(C＝3000pF)形成谐振回路的谐振频率范围为10kHz～100kHz的电抗器，在目前的试验设备上充电电容的大小均为3000pF，仅能够测试容量为15000～20000kvar的35kV干式空心并联电抗器的过电压，而电力系统常用的单台容量2333～10000kvar的小容量35kV干式空心并联电抗器与上述充电电容形成谐振回路的谐振频率为3.91～6.12kHz，超出10kHz～100kHz的频率范围，现场不能直接实现小容量干式空心并联电抗器的匝间耐压检测。因此，研发一种小容量35kV干式空心并联电抗器匝间耐压试验电路是十分必要的。

技术实现要素：

为克服相关技术中存在的问题，本发明提供一种小容量35kV干式空心并联电抗器匝间耐压试验电路，包括依次电连接的低压调压电路、充电电路、频率调节电路、测量电路、以及分别与所述低压调压电路和测量电路通信连接的控制电路，其中：

所述低压调压电路包括依次电连接的第一交流电源、空气开关和电源柜，所述空气开关通过操作空开实现所述第一交流电源的通断；

所述充电电路包括倍压筒、保护电阻、电子开关和充电电容，所述倍压筒与所述电源柜电连接；所述倍压筒的第一输出端与所述保护电阻的一端电连接，所述保护电阻的另一端分别与所述电子开关的一端、所述充电电容的一端电连接；所述电子开关的另一端、所述倍压筒的第二输出端均接地；

所述频率调节电路的输入端与所述充电电容的另一端电连接；

所述测量电路包括待测干式空心并联电抗器和电容分压器，所述待测干式空心并联电抗器的一端连接所述频率调节电路的输出端、另一端接地，所述电容分压器的高压臂连接所述频率调节电路的输出端、低压臂与所述待测干式空心并联电抗器的另一端电连接；

所述控制电路包括控制柜、第二交流电源和电源盘，所述控制柜通过信号传输线与所述电容分压器的低压臂通信连接；所述第二交流电源、电源盘、控制柜依次电连接，通过操作所述电源盘的空开实现所述第二交流电源的通断；所述控制柜通过光纤与所述电源柜通信连接，用于调节所述电源柜输出电压的大小。

优选地，所述频率调节电路包括调节电容，所述调节电容的一端与所述充电电容的另一端电连接，所述调节电容的另一端分别与所述待测干式空心并联电抗器的一端、电容分压器的高压臂电连接。

优选地，所述调节电容的电容为4.52-452pF。

优选地，所述频率调节电路包括便携式电抗器，所述便携式电抗器的一端分别与所述充电电容的另一端、所述待测干式空心并联电抗器的一端、电容分压器的高压臂电连接，所述便携式电抗器的另一端接地。

优选地，所述便携式电抗器的电感为0.801-99.48mH。

优选地，所述频率调节电路包括可调电容器、可调电抗器、第一开关和第二开关，所述可调电容器的一端、所述第一开关的一端分别与所述充电电容的另一端电连接，所述可调电抗器的一端分别连接所述可调电容器的另一端、所述第一开关的另一端，所述第二开关的一端连接所述可调电抗器的另一端，所述第二开关的另一端接地。

优选地，所述第一交流电源包括容量大于或等于50kVA的工频380V三相交流电源。

优选地，所述第二交流电源包括容量大于或等于5kVA的工频220V单相交流电源。

优选地，所述倍压筒包括电压等级为200kV的倍压筒。

优选地，所述电子开关包括峰值为160kV的电子开关。

本发明的实施例提供的技术方案可以包括以下有益效果：

本发明实施例提供一种小容量35kV干式空心并联电抗器匝间耐压试验电路，该试验电路针对容量为2333kvar、3334kvar、5000kvar、10000kvar等的小容量35kV干式空心并联电抗器匝间耐压试验，该试验电路包括低压调压电路、充电电路、频率调节电路、测量电路和控制电路。当空气开关闭合时，低压调压电路中的电源柜能为该试验电路提供低压交流信号，该低压交流电信号经倍压筒转换为直流高压信号，所述直流高压信号能够通过充电电路为充电电容充电；通过频率调节电路，调节由电子开关控制开断的谐振回路的频率，使充电电容、频率调节电路和容量为2333kvar、3334kvar、5000kvar或10000kvar的小容量35kV的待测干式空心并联电抗器之间形成的谐振回路的频率在10kHz-100kHz之间，满足试验要求。对待测干式空心并联电抗器匝间耐压试验时，通过测量电路中的电容分压器在所述待测干式空心并联电抗器首段检测高频振荡过电压幅值及波形，检测结果通过信号传输线在控制箱上显示；控制箱还通过光纤与电源柜通信连接，控制电源柜输出的低压交流电的大小，调节所述倍压筒输出的直流高压电大小，最终改变加在所述待测干式空心并联电抗器上的电压大小，使之满足试验要求。本发明实施例提供的小容量35kV干式空心并联电抗器匝间耐压试验电路，所需的设备和装置均可从检测现场获得，在不改变现有试验设备的条件下，通过该试验电路，在现场能直接实现容量为2333kvar、3334kvar、5000kvar或10000kvar等的小容量35kV的待测干式空心并联电抗器的匝间耐压试验。

应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本发明。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本发明的实施例，并与说明书一起用于解释本发明的原理。

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的一种小容量35kV干式空心并联电抗器匝间耐压试验电路的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的一种小容量35kV干式空心并联电抗器匝间耐压试验电路的具体结构示意图；

图3为本发明实施例提供的另一种小容量35kV干式空心并联电抗器匝间耐压试验电路的具体结构示意图；

图4为本发明实施例提供的又一种小容量35kV干式空心并联电抗器匝间耐压试验电路的具体结构示意图；

图1-4中，符号表示：1-第一交流电源，2-空气开关，3-电源柜，4-倍压筒，5-保护电阻，6-电子开关，7-充电电容，8-待测干式空心并联电抗器，9-可调电抗器，10-电容分压器，11-信号传输线，12-光纤，13-控制箱，14-电源盘，15-第二交流电源，16-可调电容器，17-第一开关，18-第二开关，19-调节电容，20-便携式电抗器，100-低压调压电路，200-充电电路，300-频率调节电路，400-测量电路，500-控制电路。

具体实施方式

这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本发明相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本发明的一些方面相一致的装置和方法的例子。

图1是本发明实施例提供的一种小容量35kV干式空心并联电抗器匝间耐压试验电路的结构示意图，包括依次电连接的低压调压电路100、充电电路200、频率调节电路300、测量电路400、以及分别与所述低压调压电路100和测量电路400通信连接的控制电路500。

所述低压调压电路100包括依次电连接的第一交流电源1、空气开关2和电源柜3。所述低压调压电路用于给所述试验电路提供低压交流电，在具体实施过程中，所述第一交流电源1包括容量大于或等于50kVA的工频380V三相交流电源，所述容量大于或等于50kVA的工频380V三相交流电源可从试验场所附近的检修电源箱内取得，检修电源箱并配备相应的漏电保护，为试验电路提供安全可靠的低压交流电。

在本发明实施例中，所述第一交流电源1通过三根线径不低于8mm²电缆输出至小电流(50A)空气开关2，通过操作空气开关2的空开实现所述第一交流电源1通断，为试验现场提供可靠电源断电，保障现场试验安全。

空气开关2通过三根线径不低于8mm²电缆输出至电源柜3，所述电源柜3的输入而定电压为380V，输出额定电压最大为350V。在具体实施过程中，所述电源柜3包括功率为30kW、工作电源为380V工频交流电的电源柜。

所述充电电路200包括倍压筒4、保护电阻5、电子开关6和充电电容7，所述倍压筒4与所述电源柜3电连接；所述倍压筒4的第一输出端与所述保护电阻5的一端电连接，所述保护电阻5的另一端分别与所述电子开关6的一端、所述充电电容7的一端电连接；所述电子开关6的另一端、所述倍压筒4的第二输出端均接地。

倍压筒的作用是将低压交流电信号转换后高压直流电信号，在具体实施过程中，所述倍压筒4包括电压等级为200kV的倍压筒，所述电压等级为200kV的倍压筒能将350V的低压交流电转换为200kV的高压直流电。

保护电阻5对试验电路充电时起保护作用，防止电流过大造成的元件损伤。在具体实施过程中，所述保护电阻5包括耐压等级为300kV、功率为5kW的电阻。

所述充电电容7为试验设备自带的电容量为3000pF的充电电容，所述充电电容7的两端并联电子开关6的目的在于，通过电子开关控制试验的进行。在具体实施过程中，所述电子开关6包括峰值为160kV的电子开关。

所述频率调节电路300的输入端与所述充电电容7的另一端电连接、输出端与所述测量电路400的输入端电连接。所述测量电路400包括待测干式空心并联电抗器8和电容分压器10，所述待测干式空心并联电抗器8的一端连接所述频率调节电路300的输出端、另一端接地，所述电容分压器10的高压臂连接所述频率调节电路300的输出端、低压臂与所述待测干式空心并联电抗器8的另一端电连接。

所述频率调节电路300用于调节所述充电电容7和待测干式空心并联电抗器8形成的谐振回路的谐振频率，使谐振频率在10kHz-100kHz之间，以满足试验要求。所述待测干式空心并联电抗器8包括容量为2333kvar、3334kvar、5000kvar或10000kvar等的小容量35kV的干式空心并联电抗器。

所述电容分压器10用于监测待测干式空心并联电抗器8的高频振荡过电压幅值及波形。

所述控制电路500包括控制柜13、第二交流电源15和电源盘14，所述第二交流电源15、电源盘14、控制柜13依次电连接。

所述第二交流电源15用于给所述控制柜13提供电源，在具体实施过程中，所述第二交流电源15包括容量大于或等于5kVA的工频220V单相交流电源。容量大于或等于5kVA的工频220V单相交流电源可从试验场所附近的检修电源箱内取得，检修电源箱并配备相应的漏电保护，为控制柜13提供安全可靠的低压交流电。

所述操作盘14用于控制所述第二交流电源15的通断，通过操作所述电源盘14的空开实现所述第二交流电源15的通断。

所述控制柜13，一方面可以显示电容分压器10测得的高频振荡过电压幅值及波形，另一方面，可调节所述电源柜3的输出电压大小，进而调整所述倍压筒4输出的高压直流电的电压大小。在本发明实施例中，所述控制柜13通过信号传输线11与所述电容分压器10的低压臂通信连接，所述电容分压器10测得的高频振荡过电压幅值及波形通过所述信号传输线11传输给所述控制柜13，可在控制柜13的显示界面上进行显示。所述控制柜13通过光纤12与所述电源柜3通信连接，用于调节所述电源柜3输出电压的大小，通过控制箱13可实现所述电源柜3的输出电压0～350V随意可调。

本发明实施例提供一种小容量35kV干式空心并联电抗器匝间耐压试验电路，该试验电路针对容量为2333kvar、3334kvar、5000kvar、10000kvar等的小容量35kV干式空心并联电抗器匝间耐压试验，该试验电路包括低压调压电路、充电电路、频率调节电路、测量电路和控制电路。当空气开关闭合时，低压调压电路中的电源柜能为该试验电路提供低压交流信号，该低压交流电信号经倍压筒转换为直流高压信号，所述直流高压信号能够通过充电电路为充电电容充电；通过频率调节电路，调节由电子开关控制开断的谐振回路的频率，使充电电容、频率调节电路和容量为2333kvar、3334kvar、5000kvar或10000kvar的小容量35kV的待测干式空心并联电抗器之间形成的谐振回路的频率在10kHz-100kHz之间，满足试验要求。对待测干式空心并联电抗器匝间耐压试验时，通过测量电路中的电容分压器在所述待测干式空心并联电抗器首段检测高频振荡过电压幅值及波形，检测结果通过信号传输线在控制箱上显示；控制箱还通过光纤与电源柜通信连接，控制电源柜输出的低压交流电的大小，调节所述倍压筒输出的直流高压电大小，最终改变加在所述待测干式空心并联电抗器上的电压大小，使之满足试验要求。本发明实施例提供的小容量35kV干式空心并联电抗器匝间耐压试验电路，所需的设备和装置均可从检测现场获得，在不改变现有试验设备的条件下，通过该试验电路，在现场能直接实现容量为2333kvar、3334kvar、5000kvar或10000kvar等的小容量35kV的待测干式空心并联电抗器的匝间绝缘耐压试验。

实施例一

图2为本发明实施例提供的一种小容量35kV干式空心并联电抗器匝间耐压试验电路的具体结构示意图。如图2所示，所述频率调节电路300包括调节电容19，所述调节电容19的一端与所述充电电容7的另一端电连接，所述调节电容19的另一端分别与所述待测干式空心并联电抗器8的一端、电容分压器10的高压臂电连接。

为了达到试验设备的工作频率范围，在不改变现有试验设备的条件下，给所述充电电容7串联一个调节电容19，通过改变充电电容量来实现小容量35kV干式空心并联电抗器匝间耐压试验。可实现具体如下：

待测干式空心并联电抗器8以单台容量2333kvar、电感量0.562H的待测35kV干式空心并联电抗器为例，其中，C₁为充电电容7的电容量，C₂为调节电容19的电容量，C为充电电容7和调节电容19串联总的电容量：

(1)100kHz条件下

又因

(2)10kHz条件下

又因

由上述计算可得，改变充电电容量在4.52pF～452pF范围内可实现单台容量2333kvar的35kV干式空心并联电抗器匝间耐压试验的需求。本发明实施例中，所述充电电容量为充电电容7和调节电容19串联的总电容，通过串联电容的计算公式，可计算出调节电容19的电容量范围为4.52pF～452pF。

需要说明的是，因单台容量2333kvar的35kV干式空心并联电抗器为目前电网系统最小容量电抗器，即上述计算的调节电容19的电容量范围4.52pF～452pF均能满足2333～10000kvar范围内的任何容量电抗器的匝间耐压试验需求。因此，在具体实施过程中，所述调节电容19的电容量范围为4.52pF～452pF。

本发明实施例提供的小容量35kV干式空心并联电抗器匝间耐压试验电路，在不改变现有试验设备的条件下，利用频率调节电路，频率调节电路中包括一个调节电容，即给所述充电电容串联一个调节电容，通过改变充电电容量来实现小容量35kV干式空心并联电抗器匝间耐压试验，试验设备简单，试验现场易获得。

实施例二

图3为本发明实施例提供的另一种小容量35kV干式空心并联电抗器匝间耐压试验电路的具体结构示意图，如图3所示，所述频率调节电路300包括便携式电抗器20，所述便携式电抗器20的一端分别与所述充电电容7的另一端、所述待测干式空心并联电抗器8的一端、电容分压器10的高压臂电连接，所述便携式电抗器20的另一端接地。

为了达到试验设备的工作频率范围，在不改变充电电容7的条件下，通过在待测干式空心并联电抗器8旁并联一支便携式电抗器20，其耐压等级(不低于180kV)和电感量参数均满足待测35kV干式空心并联电抗器匝间耐压试验的需求，可实现具体如下：

待测干式空心并联电抗器8以单台容量2333kvar、电感量0.562H的待测35kV干式空心并联电抗器为例，其中，L₁为待测干式空心并联电抗器8的电感量，L₂为便携式电抗器20的电感量，L为待测干式空心并联电抗器8和便携式电抗器20并联总的电感量：

(1)100kHz条件下

又因

(2)10kHz条件下

又因

由上述计算可得，并联于待测35kV干式空心并联电抗器(单台容量2333kvar)的便携式电抗器20的电感量应在0.801～99.48mH。需要说明的是，因单台容量2333kvar的电抗器为目前电网系统最小容量电抗器，即上述计算的便携式电抗器20的电感量范围0.801～99.48mH均能满足2333～10000kvar范围内的任何容量电抗器的匝间耐压试验需求。

本发明实施例提供的小容量35kV干式空心并联电抗器匝间耐压试验电路，在不改变现有试验设备的条件下，利用频率调节电路，频率调节电路中包括一个便携式电抗器，即给所述待测干式空心并联电抗器并联一个便携式电抗器，通过改变电感量来实现小容量35kV干式空心并联电抗器匝间耐压试验，试验设备简单，试验现场易获得。

实施例三

图4为本发明实施例提供的又一种小容量35kV干式空心并联电抗器匝间耐压试验电路的具体结构示意图，如图4所示，所述频率调节电路300包括可调电容器16、可调电抗器9、第一开关17和第二开关18，所述可调电容器16的一端、所述第一开关17的一端分别与所述充电电容7的另一端电连接，所述可调电抗器9的一端分别连接所述可调电容器16的另一端、所述第一开关17的另一端，所述第二开关18的一端连接所述可调电抗器9的另一端，所述第二开关18的另一端接地。

本发明实施例提供的包括可调电容器16、可调电抗器9、第一开关17和第二开关18，在一种可选实施方式中，断开所述第一开关17和第二开关18，所述频率调节电路300中只有可调电容器16接入试验电路，可通过调节可调电容器16的电容量，使频率调节至试验设备的工作频率范围。

在第二种可选实施方式中，闭合所述第一开关17和第二开关18，所述频率调节电路300中只有可调电抗器9接入试验电路，可通过调节可调电抗器9的电感，使频率调节至试验设备的工作频率范围。

在第三种可选实施方式中，断开所述第一开关17、闭合所述第二开关18，使所述频率调节电路中的可调电容器16和可调电抗器9均接入试验电路，通过调节可调电容器16的电容大小和可调电抗器9的电感，使频率调节至试验设备的工作频率范围。

本发明实施例提供的小容量35kV干式空心并联电抗器匝间耐压试验电路，在不改变现有试验设备的条件下，利用频率调节电路，频率调节电路中包括可调电容器、可调电抗器、第一开关、第二开关，可通过上述三种可选实施方式调节谐振频率至10kHz-100kHz之间，来实现小容量35kV干式空心并联电抗器匝间耐压试验，试验设备简单，试验现场易获得。

本领域技术人员在考虑说明书及实践这里发明的公开后，将容易想到本发明的其它实施方案。本申请旨在涵盖本发明的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本发明的一般性原理并包括本发明未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本发明的真正范围和精神由下面的权利要求指出。

应当理解的是，本发明并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本发明的范围仅由所附的权利要求来限制。