用于±500kV换流站的现场直流耐压及局放试验装置的制作方法

本申请涉及电力设备性能检测技术领域，尤其涉及一种用于±500kv换流站的现场直流耐压及局放试验装置。

背景技术：

随着直流输电的不断发展，直流输电的电压等级也在不断的提升，与之相对应的各项试验设备也在不断改进和更新。换流变压器是连接交流侧和阀侧的关键设备，在运行中阀侧绕组既要承受交流电压产生的应力，也要承受直流电压产生的应力及极性反转的应力，这使得换流变压器的绝缘结构比交流变压器复杂；直流穿墙套管除长期承受着稳态电流电压及各种谐波电压外，过负荷、极性翻转、雷电、操作冲击等工况也属于设备的正常运行工况，极端情况下，直流穿墙套还可能承受由于出线端直接对地短路而造成的短时故障电流冲击，对套管绝缘强度有极高的要求；直流电流测量装置和直流分压器等直流场设备均需长期耐受直流高电压的运行工况。

目前国标和行业标准均规定了换流变、直流穿墙套管、直流分压器及直流电流测量装置出厂和现场均需开展直流耐压试验，二直流局放和极性反转试验为出厂例行试验开展，现场因实施难度大尚处于尝试阶段。然而，近年来直流设备的故障时有发生，现场开展直流局放和极性反转试验的需求增加，因此，有必要加大直流关键设备的现场直流局放及极性反转试验的研究。

技术实现要素：

本申请提供了一种于±500kv换流站的现场直流耐压及局放试验装置，以解决目前直流关键设备的现场直流局放及极性反转试验难度较大的问题。

为了解决上述技术问题，本申请实施例公开了如下技术方案：

本申请实施例公开了一种用于±500kv换流站的现场直流耐压及局放试验装置，包括隔离变压器、计算机、多通道局放仪、plc控制柜、调压器与直流电压发生器主体，其中，

所述隔离变压器通过第一电源线连接第一电源，所述隔离变压器通过第二电源线与所述计算机电连接，所述计算机通过通讯网线与所述plc控制柜连接；所述隔离变压器通过第三电源线与所述多通道局放仪电连接；

所述plc控制柜通过输出电线与所述调压器电连接，所述plc控制柜通过调压控制电缆与所述调压器电连接；

所述plc控制柜通过控制光纤与所述直流电压发生器主体连接，所述调压器通过输出电缆与所述直流电压发生器主体电连接；

所述直流电压发生器主体通过加压导线与被试品连接，所述多通道局放仪通过测试线与所述被试品连接。

可选的，所述plc控制柜内设有进线断路器、试验隔离变压器、调压控制接口与plc控制测量组件，其中，

所述进线断路器的一端通过第四电源线连接第二电源，所述进线断路器的另一端与所述试验隔离变压器的输入端电连接；

所述试验隔离变压器的输出端设有进线ta，所述进线ta与所述输出电线的一端电连接，所述输出电线的另一端与所述调压器电连接；

所述调压控制接口与所述调压控制电缆的一端连接，所述调压控制电缆的另一端与所述调压器连接；

所述plc控制测量组件通过所述通讯网线与所述计算机连接，所述plc控制测量组件通过所述控制光纤与所述直流电压发生器主体连接。

可选的，所述plc控制测量组件包括模电转换模块、plc模块、ksz控制隔离板、保护模块、调压模块、电源单元模块、测量模块与极性控制模块，其中，

所述模电转换模块的一端通过所述通讯网线与所述计算机连接，所述模电转换模块的另一端与所述plc模块连接；

所述ksz控制隔离板的一端与所述plc模块连接，所述ksz控制隔离板的另一端分别与所述测量模块、极性控制模块的一端连接；

所述保护模块、所述调压模块与所述电源单元模块分别与所述plc模块连接。

可选的，所述调压器上设有低压套管、高压套管与控制接口，所述低压套管与所述输出电线的另一端连接，所述高压套管与所述输出电缆的一端连接，所述控制接口与所述调压控制电缆的另一端连接。

可选的，所述调压器的输出电压为0～±800kv。

可选的，所述直流电压发生器主体包括底座及相互串联的标准模组与双均压环，其中，

所述底座内设有控制盒与极性转换马达，所述测量模块与所述极性控制模块安装于所述控制盒内，所述极性转换马达与所述极性控制模块的另一端连接；

所述标准模组包括模组支架、单均压环、硅橡胶绝缘外套、法兰和内部组件，所述模组支架的一端与所述底座连接，所述模组支架的另一端与所述单均压环连接，所述硅橡胶绝缘外套套设在所述单均压环外；

所述标准模组与所述双均压环之间设有模组电压输入套管、电压监测套管、模组电压输出套管、电流监测套管与极性转换组件连杆，所述模组电压输入套管与所述输出电缆的另一端电连接，所述模组电压输出套管与所述加压导线的一端电连接；

所述电压监测套管通过电流测量板与所述测量模块的另一端连接，所述电流监测套管通过电压测量板与所述测量模块的另一端连接；

所述极性转换组件连杆的一端与所述极性转换马达连接，所述极性转换组件的另一端与所述内部组件连接。

可选的，所述内部组件包括整流充电变压器、高压整流硅堆、滤波电容、高压测量电阻、极性转换机构及系统接地机构，其中，

所述整流充电变压器、所述高压整流硅堆、所述滤波电容、所述高压测量电阻与所述极性转换机构相互并联，所述整流充电变压器、所述高压整流硅堆、所述滤波电容、所述高压测量电阻与所述极性转换机构分别与所述系统接地机构连接。

可选的，所述plc控制柜上设有合闸指示灯、分闸指示灯、就地合闸按钮与就地分闸按钮，所述就地合闸按钮与所述就地分闸按钮分别与所述进线断路器信号连接，所述合闸指示灯与所述就地合闸按钮串联，所述分闸指示灯与所述就地分闸按钮串联。

可选的，所述第一电源为220v交流电源，所述第二电源为380v交流电源。

可选的，所述装置的整体外形结构为圆形对称结构。

本申请实施例提供的一种用于±500kv换流站的现场直流耐压及局放试验装置，该装置包括隔离变压器、计算机、多通道局放仪、plc控制柜、调压器与直流电压发生器主体，其中，隔离变压器通过第一电源线连接第一电源，隔离变压器通过第二电源线与计算机电连接，隔离变压器通过第三电源线与多通道局放仪电连接，为计算机与多通道局放仪供电；计算机通过通讯网线与plc控制柜连接，用于向plc控制柜发送指令及接收plc控制柜采集到的信息，并对接收的信息进行分析处理；plc控制柜通过输出电线与调压器电连接，为调压器供电，通过调压控制电缆与调压器电连接，用于控制调压器调整输出电压；plc控制柜通过控制光纤与直流电压发生器主体连接，用于向直流电压发生器主体提供控制信号；调压器通过输出电缆与直流电压发生器主体电连接，用于向直流电压发生器主体提供不同的输出电压；直流电压发生器主体通过加压导线与被试品连接，使得调节电压作用于被试品上；多通道局放仪通过测试线与被试品连接，用于实现被试品的局部放电试验。本申请提供的试验装置采用模组化设计，适用于适用于±500kv换流站内换流变、直流穿墙套管、直流分压器及直流电流测量装置等设备的现场直流耐压及局放试验、极性反转试验，或试验室直流方面的技术研究。采用计算机及plc控制技术和光纤通讯传输技术进行试验检测，所有控制功能均由软件实现，操作安全方便。

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，并不能限制本申请。

附图说明

为了更清楚地说明本申请的技术方案，下面将对实施例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的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本申请实施例提供的一种用于±500kv换流站的现场直流耐压及局放试验装置的结构示意图；

图2为本申请实施例提供的用于±500kv换流站的现场直流耐压及局放试验装置中plc控制柜内部面板的结构示意图；

图3为本申请实施例提供的用于±500kv换流站的现场直流耐压及局放试验装置中直流电压发生器主体的正视图；

图4为本申请实施例提供的用于±500kv换流站的现场直流耐压及局放试验装置中单个标准模组无均压环的俯视图；

图5为本申请实施例提供的用于±500kv换流站的现场直流耐压及局放试验装置中直流电压发生器底座的俯视图；

图6为本申请实施例提供的用于±500kv换流站的现场直流耐压及局放试验装置中单个标准模组组成的结构示意图；

图7为本申请实施例提供的用于±500kv换流站的现场直流耐压及局放试验装置中plc控制测量系统的逻辑示意图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本申请中的技术方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本申请保护的范围。

参见图1，该图示出了一种用于±500kv换流站的现场直流耐压及局放试验装置整体结构图。

如图1所示，本申请实施例提供的一种用于±500kv换流站的现场直流耐压及局放试验装置是由隔离变压器1、计算机2、多通道局放仪3、plc控制柜4、调压器5、直流电压发生器主体6连接构成，隔离变压器1通过第一电源线8连接第一电源，为隔离变压器1供电。隔离变压器1通过第二电源线9与计算机2连接，为计算机2供电；隔离变压器1通过第三电源线10与多通道局放仪3连接，为多通道局放仪3供电。本示例中，第一电源为220v交流电源。

计算机2通过通讯网线11与plc控制柜4连接，通过计算机2对plc控制柜4进行远程控制，并接收plc控制柜4监测到的信息，对该信息进行分析处理。

plc控制柜4通过输出电线15与调压器5连接，为调压器5供电；plc控制柜4通过调压控制电缆14与调压器5连接，向调压器5发送控制信号，调整调压器5输出的电压；plc控制柜4通过控制光纤16与直流电压发生器主体6连接，向直流电压发生器主体6发送控制信息，使得直流电压发生器主体产生直流电压；调压器5通过输出电缆17与直流电压发生器主体6连接，直流电压发生器主体6通过加压导线18与被试品7连接，为被试品7施加电压；多通道局放仪3通过测试线13与被试品7连接，实现被试品7的局放试验。

如图2所示，该图示出了plc控制柜内部面板图，plc控制柜4内安装有进线断路器412、试验隔离变压器413、调压控制接口414和plc控制测量组件大部分模块，进线断路器412通过第四电源线12接入第二电源，提供整个系统试验电源，进线断路器412控制整个系统试验电源开断。进线断路器412的另一端与试验隔离变压器413的输入端直接电连接，当进线断路器412合闸时，为试验隔离变压器413直接供电。试验隔离变压器413输出端设有进线ta415，进线ta415与输出电线15的一端连接，输出电线15的另一端与调压器5电连接，以为调压器5供电。调压控制接口414与调压控制电缆14一端连接，调压控制电缆14的另一端与调压器5连接，以为调压器5发送控制指令，实现调压器5输出电压的调节。

plc控制测量组件通过通讯网线11与计算机2连接，实现计算机2与plc控制柜4的通讯。plc控制测量组件通过控制光纤16与直流电压发生器主体6连接，即plc控制柜4通过控制光纤16来控制直流电压发生器主体6产生直流电压，该直流电压作用于被试品上。

上述plc控制测量组件由模电转换模块407、plc模块408、ksz控制隔离板409、保护模块411、调压模块417、电源单元模块416、测量模块、极性控制模块连接组成，模电转换模块407的一端通过通讯网线11与计算机2连接，另一端与plc模块408连接，实现信号的模电转换。ksz控制隔离板409的一端与plc模块408连接，另一端分别与测量模块、极性控制模块的一端连接，实现plc模块对测量模块、极性控制模块的控制。保护模块411、调压模块417与电源单元模块416分别与plc模块408连接，保护模块411对plc模块408进行保护，调压模块417在plc模块408的控制下对调压器5进行调压，电源单元模块416对plc模块408供电。

为方便plc控制柜4对调压器5的控制，调压器5上设有低压套管501、高压套管502与控制接口503，低压套管501与输出电线15的另一端连接，为调压器5供电；高压套管502与输出电缆17的一端连接，通过输出电缆17为直流电压发生器主体6输出高压。控制接口503与调压控制电缆14的另一端连接，接收调压控制电缆14传输的调压控制指令，通过该控制接口503调整调压器5的输出电压。本示例汇总，调压器5的输出电压为0～±800kv。

如图3所示，直流电压发生器主体6由底座601和两个串联的400kv/30ma标准模组、双均压环608组成，底座601内安装有控制盒611和极性转换马达612，测量模块与极性控制模块安装于控制盒611内，极性转换马达612与极性控制模块的另一端连接，实现极性转换马达612的动作，实现极性转换。

单个400kv/30ma标准模组由模组支架602、单均压环603、硅橡胶绝缘外套604、法兰和内部组件构成，模组支架602的一端与底座601连接，另一端与单均压环603连接，起到支撑固定的作用。硅橡胶绝缘外套604套设在单均压环603的外侧，起到绝缘的作用。

如图4所示，单个400kv/30ma标准模组与所述双均压环608之间设有模组电压输入套管605、电压监测套管606、模组电压输出套管607、电流监测套管609与极性转换组件连杆610，所述模组电压输入套管605与所述输出电缆17的另一端电连接，所述模组电压输出套管607与所述加压导线18的一端电连接，通过加压导线18将产生的电压作用于被试品7上。

所述电压监测套管606通过电流测量板与所述测量模块的另一端连接，用于测量直流电压发生器主体6的输出电压；所述电流监测套管609通过电压测量板与所述测量模块的另一端连接，用于测量直流电压发生器主体6的输出电流。

如图5所示，所述极性转换组件连杆610的一端与所述极性转换马达612连接，所述极性转换组件连杆610的另一端与所述内部组件连接。

如图6所示，所述内部组件包括整流充电变压器614、高压整流硅堆615、滤波电容616、高压测量电阻617、极性转换机构618及系统接地机构，所述整流充电变压器614、所述高压整流硅堆615、所述滤波电容616、所述高压测量电阻617与所述极性转换机构618相互并联，所述整流充电变压器614、所述高压整流硅堆615、所述滤波电容616、所述高压测量电阻617与所述极性转换机构618分别与所述系统接地机构连接。

采用模组串级式直流高电压发生器，模组串级式直流高电压发生器的核心技术在于不同电压等级的模组单元的结构设计及性能参数的实现。有别于常见的倍压整流式直流电压发生器系统的复杂结构，模组单元将整流充电变压器、高压整流硅堆、滤波电容、高压测量电阻、极性转换机构及系统接地机构集合为一个模组单元，不仅简化了系统的装配结构，减小了系统的外形体积，同时也完全满足相关规程对直流高压发生器系统的参数要求。

如图7所示，本示例中，plc控制测量组件的逻辑为：计算机通过通讯网线向plc控制柜发送控制指令，模电转换模块将控制指令转换为电信号，并将电信号发送至plc模块，plc模块将电信号传输至ksz控制隔离板，ksz控制隔离板通过控制光纤将信号传输至极性控制模块与测量模块，极性控制模块通过极性转换马达、极性转换组件连杆等机构实现直流电压发生器主体的极性变化，并通过测量模块测量极性变化后的电压、电流情况，再将电压、电流情况反向传输至计算机，通过计算机进行分析处理。

本申请实施例提供的用于±500kv换流站的现场直流耐压及局放试验装置输出电压为连续可调的0～±800kv，额定输出电流：30ma，模组规格：2个400kv模组组合，极性转换时间(两极性最大电压相互转换时间)：自动转换极性，转换时间不大于1min，硅堆极性转换时间：＜5s，输出电压误差：＜3％，不稳定度＜1％，纹波因数：≤2％，电压测量精度：≤0.1kv；

整体电压测量不确定度：≤3％，电流测量精度：≤0.1ma；电流测量不确定度：≤3％，使用环境：户外(绝缘部分采用硅橡胶伞裙)，使用时间：可保证长期连续运行，分压器：内置在发生器本体模组内，采用直流高阻测量，测量电流小于1ma，线性度小于1％，直流高阻测量不确定度：≤1％，温度系数小于80ppm。

通过多通道局放仪对被试品进行局放试验的局放水平：小于10pc，局部放电水平：在800kv电压下运行2h，在最后30min检测系统局放，不出现大于500pc的放电脉冲；大于200pc而小于500pc的脉冲数不超过10个。

plc模块通过调压模块控制调压器5，以调整调压器5输出的电压，调压器调压采用接触式或感应式，调整灵活、平稳、无卡滞；具有调压极限位置开关，可由系统提供限位保护；在零位时，输出残余电压小于2v。

上述plc控制测量组件采用计算机及plc控制技术，光纤通讯传输技术，几乎所有的控制功能均由软件实现，因而极大地简化了系统组成，大大提高了系统的可靠性；它还采用光纤传输测控信息，这在高电压试验中也极大地增强了系统的安全性，避免设备可能遭受高压放电瞬态过程的危害；操作界面具有良好的人机对话功能，操作过程方便简单，具有智能化的特点；测量控制系统选用不同的子画面进行控制操作，所有功能均由鼠标操作液晶屏上的按键执行；操作计算机单元也可用于系统的功能升级扩展、数据分析和处理；控制操作台设有紧急按钮，发生紧急情况时可按下，系统立刻跳闸，切断试验电源。

plc控制柜上设有合闸指示灯403、分闸指示灯404、就地合闸按钮405与就地分闸按钮406，所述就地合闸按钮405与所述就地分闸按钮406分别与所述进线断路器412信号连接，实现进线断路器412的合断。所述合闸指示灯403与所述就地合闸按钮405串联，用于显示装置合闸通电，工作人员可通过合闸指示灯403了解装置已通电。所述分闸指示灯404与所述就地分闸按钮406串联，用于显示装置分闸断电，工作人员可通过分闸指示灯404了解装置已断电。

本申请实施例提供的用于±500kv换流站的现场直流耐压及局放试验装置，使用简单，装配容易，不仅用于试验室，更适合现场试验，实现了重型设备的小型化；圆形对称的外形结构对于电场均匀具有明显的优势，减小了设备的表面电场，不易形成设备间部件放电造成的设备损坏，设备维修简单，对于发生故障的模组可以更换新模组，避免了现场维修的麻烦，缩短了维修时间；配备了智能化测量控制系统，几乎所有的控制功能均由软件实现，因而极大地简化了系统组成，大大提高了系统的可靠性；采用光纤传输测控信息，这在高电压试验中也极大地增强了系统的安全性，避免设备可能遭受高压放电瞬态过程的危害；可用于局部放电试验；适用于±500kv换流站内换流变、直流穿墙套管、直流分压器及直流电流测量装置等设备的现场直流耐压及局放试验、极性反转试验，或试验室直流方面的技术研究。

本领域技术人员在考虑说明书及实践这里发明的公开后，将容易想到本申请的其他实施方案。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申请的一般性原理并包括本申请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，本申请的真正范围和精神由权利要求的内容指出。

以上所述的本申请实施方式并不构成对本申请保护范围的限定。