一种电压互感器励磁特性测试用的试验装置的制作方法

本发明涉及电源技术领域，尤其是涉及一种电压互感器励磁特性测试用的试验装置。

背景技术：

10kv和35kv电网在运行中经常出现电压互感器（pt）一次侧熔断器频繁熔断的情况，严重时甚至引起pt烧毁和爆炸等事件。经初步研究分析主要原因是接地故障恢复过程中，直流电流分量流过pt一次绕组，使得pt铁心发生磁饱和，对地电容与pt发生铁磁谐振，最终导致毁pt烧毁。

目前行业内对pt伏安特性试验方法主要是在pt二次绕组加标准交流电压，测试pt端电压和空载电流，但这种测试方法均未考虑直流分量对pt饱和特性的影响。目前对于直流分量影响pt伏安特性的研究是通过二次电流等效折算法，即从pt二次侧注入直流电流。先测出pt的额定空载电流，例如是10ma，互感器变比为100：1，折算到二次侧电流为1a，以往的运行经验认为直流电流达到额定电流的5倍时，该互感器就达到了深度饱和状态。即从二次侧注入0-5a的直流电流来研究互感器的励磁特性。这种方法能够在一定程度上模拟直流分量的影响。但是不如从一次侧直接施加直流电流更加真实反应电网的状态。故常规的pt伏安特性试验设备虽能够测试pt的伏安特性，但是没有一种从pt高压端将工频电压和直流电流同时施加到pt一次侧的设备，能够以此来真实模拟直流电流对pt饱和特性的影响。

技术实现要素：

本发明的目的旨在克服现有技术存在的不足，提供了一种可有效提高电压互感器测试精度的电压互感器励磁特性测试用的试验装置。

为了解决上述技术问题，本发明是通过以下技术方案实现的：

一种电压互感器励磁特性测试用的试验装置，包括工频电压源和直流电流源；

所述工频电压源包括工频电压源前级开关、工频电压源调压器、工频电压源后级开关、工频变压器、交流回路电容、交流回路电阻、保护器件、工频分压器高压臂电容、工频分压器低压臂电容、电源输入电压表、工频变压器原边电压表、工频分压器电压表、变压器原边电流表；所述工频电压源前级开关设置于工频电压源调压器的一次侧，所述工频电压源后级开关设置于工频电压源调压器的二次侧，所述工频变压器的一次侧与工频电压源调压器的二次侧连接；所述工频分压器高压臂电容的一端与工频变压器二次侧的a端子连接，另一端与工频分压器低压臂电容串联，所述工频分压器低压臂电容的另一端接地；所述交流回路电容一端与工频变压器二次侧的x端子连接，另一端接地；所述交流回路电阻及保护器件与交流回路电容并联；所述电源输入电压表用于测量工频电压源调压器一次侧的电压；所述工频变压器原边电压表用于测量工频变压器一次侧的电压；所述变压器原边电流表用于测量工频变压器一次侧的电流；所述工频分压器电压表用于测量工频分压器低压臂电容的端压；

所述直流电流源的电流源输出与交流回路电容并联；所述直流电流源包括直流电流源开关、直流电流源调压器、直流电流源变压器、高压桥式整流器、直流滤波电容、直流源输出电压表、直流源输出电流表；所述直流电流源开关设置于直流电流源调压器的一次侧，所述直流电流源变压器的一次侧与直流电流源调压器的二次侧连接，所述直流电流源变压器的二次侧与高压桥式整流器的输入端连接，所述高压桥式整流器的输入端作为电流源输出；所述直流滤波电容并联于高压桥式整流器的输出侧；所述直流源输出电压表用于测量高压桥式整流器的输入端的电压，所述直流源输出电流表用于测量高压桥式整流器的输入端的电流。

优选的是，所述工频电压源前级开关采用选择电压等级为1000v，通流能力qq100a的开关。

优选的是，所述工频电压源调压器采用输入电压为380v，输出电压0-380v的10kva调压器。

优选的是，所述工频变压器采用输入电压为400v，输出电压为50kv的50kva变压器。

优选的是，所述交流回路电容采用工作电压为3kv的高压电容。

优选的是，所述交流回路电阻采用工作电压为3kv的高压电阻。

优选的是，所述直流电流源调压器采用输入电压为220v，输出电压为0-200v的10kva调压器。

优选的是，所述直流电流源变压器采用输入电压为200v，输出电压为10kv的变10kva压器。

与现有技术相比，本发明具有如下优点：

（1）本发明能够同时施加工频高压电压和可调节的直流电流，解决了电压互感器励磁特性工频电压源直流电流源叠加试验的问题。运用该直流电源对pt进行实际测试，能够精确研究直流分量对于pt励磁特性的影响。

（2）本发明包含了工频电压源及直流电流源，其能够改变现有对互感器励磁特性受直流电流影响的试验方式，能够更真实的模拟互感器在运行中受到电网高压侧直流分量对励磁的影响。该试验电源由工频电压源和直流电流源叠加组成，工频试验系统产生工频高压施加在被试pt的高压线圈上，直流电流源通过工频试验变压器的高压尾注入，这种方式减小了直流电流源的电压等级，大大降低了直流电源的绝缘水平，从而降低了设备成本。

附图说明

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，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，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它的附图。

图1为本发明测试pt时的电路原理图。

图2为图1中直流电流源p1的电路原理图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。在以下描述中，为了清楚展示本发明的结构及工作方式，将以附图为基准，借助诸多方向性词语进行描述，但是应当将“前”、“后”、“左”、“右”、“上”、“下”等词语理解为方便用语，而不应当理解为限定性词语。

如图1-2所示电压互感器励磁特性测试用的试验装置，包括工频电压源和直流电流源；

所述工频电压源包括工频电压源前级开关、工频电压源调压器、工频电压源后级开关、工频变压器、交流回路电容、交流回路电阻、保护器件、工频分压器高压臂电容、工频分压器低压臂电容、电源输入电压表、工频变压器原边电压表、工频分压器电压表、变压器原边电流表；所述工频电压源前级开关设置于工频电压源调压器的一次侧，所述工频电压源后级开关设置于工频电压源调压器的二次侧，所述工频变压器的一次侧与工频电压源调压器的二次侧连接；所述工频分压器高压臂电容的一端与工频变压器二次侧的a端子连接，另一端与工频分压器低压臂电容串联，所述工频分压器低压臂电容的另一端接地；所述交流回路电容一端与工频变压器二次侧的x端子连接，另一端接地；所述交流回路电阻及保护器件与交流回路电容并联；所述电源输入电压表用于测量工频电压源调压器一次侧的电压；所述工频变压器原边电压表用于测量工频变压器一次侧的电压；所述变压器原边电流表用于测量工频变压器一次侧的电流；所述工频分压器电压表用于测量工频分压器低压臂电容的端压；

所述直流电流源的电流源输出与交流回路电容并联；所述直流电流源包括直流电流源开关、直流电流源调压器、直流电流源变压器、高压桥式整流器、直流滤波电容、直流源输出电压表、直流源输出电流表；所述直流电流源开关设置于直流电流源调压器的一次侧，所述直流电流源变压器的一次侧与直流电流源调压器的二次侧连接，所述直流电流源变压器的二次侧与高压桥式整流器的输入端连接，所述高压桥式整流器的输入端作为电流源输出；所述直流滤波电容并联于高压桥式整流器的输出侧；所述直流源输出电压表用于测量高压桥式整流器的输入端的电压，所述直流源输出电流表用于测量高压桥式整流器的输入端的电流。

以测试35kv电压等级的pt为例，考虑试验设备裕度，按照可输出电压50kv设计工频电压源系统。按照互感器一次线圈正常通流几十毫安，电流源设计裕度按照1a电流源设计。

工频电压源中：工频电压源前级开关k1选择电压等级为1000v，通流能力100a的开关；工频电压源调压器t1选择输入电压为380v，输出电压0-380v的10kva调压器；工频电压源后级开关k2选择电压等级为1000v，通流能力100a的开关；工频变压器t2选择输入电压为400v，输出电压50kv的50kva变压器；交流回路电容c1采用工作电压为3kv的高压电容；交流回路电阻r1采用工作电压为3kv的高压电阻；保护器件rv的放电间隙为5kv；工频分压器高压臂电容c3选用电压为50kv，电容量为500pf的电容；工频分压器低压臂电容c4选用低压电容；电源输入电压表v1的量程为500v；工频变压器原边电压表v2的量程为500v；工频分压器电压表v3的量程为10v；变压器原边电流表a1的量程为100a；

直流电流源p1中：直流电流源开关k3选择电压等级1000v，通流能力100a的开关；直流电流源调压器t3选择输入电压为220v，输出电压0-200v的10kva调压器；直流电流源变压器t4选择输入电压为200v，输出电压10kv的10kva变压器；高压桥式整流器z1耐压为20kv，通流能力5a；直流滤波电容c2采用电压为10kv，容量为0.5为微法的电容；直流源输出电压表v5为直流高压探头；直流源输出电流表a3选用高精度1000ma量程的电流表。

被测试电压互感器pt为市场常见pt，与该实验装置的输出端连接，并在被测试电压互感器的一次侧设置量程为1a的被测试电压互感器一次电流表a2，在被测试电压互感器pt的二次侧设置量程为150v的被测试电压互感器二次电压表v4。

该试验装置由常用交流380v供电电源提供能量，输入到工频电压源前级开关k1，当工频电压源前级开关k1闭后，工频电压源调压器t1带电，该调压器为电动调压装置，能够实现输入电压的调节，经过调节的电压进入工频电压源后级开关k2，当工频电压源后级开关k2闭合后，工频变压器t2带电，并在工频变压器的高压侧a、x端产生工频高压，施加到被测试电压互感器pt上。其中交流回路电容c1和交流回路电阻r1为工频电源提供电流回路。保护器件rv能够在直流电流源p1经受过电压时，起到保护作用，保证人身和设备的安全，内部由高压压敏电阻和放电间隙组成。由工频分压器高压臂电容c3、工频分压器低高压臂电容c4组成的工频分压器是用来测量工频高压的装置，能够把工频高压通过电容分压的原理，降低为测试仪表可接受的低压电压。

电源输入电压表v1用来测量交流电源输入的电压。工频变压器原边电压表v2用来测量工频变压器原边电压。工频分压器电压表v3用来测量工频分压器电压，以此来折算施加在被试互感器高压端的电压值。被测试电压互感器二次电压表v4是用来测量被试互感器二次的电压值。变压器原边电流表a1是用来测量变压器输入电流值。被测试电压互感器一次电流表a2是用来测量被试电压互感器一次侧通过的电流。

工频变压器t2为了能够耐受直流电流，副边线圈采用按照直流通流能力设计的专用线圈，以实现耐大电流的能力，按照通直流1a叠加通交流0.2a设计。

直流电流源p1由交流220v电压提供能量，经过直流电流源开关k3，该开关闭合后，直流电流源调压器t3带电，可通过电动装置调节输出电压，该电压经过直流电流源变压器t4升压后，进入高压桥式整流器z1进行整流，变为直流电，后面并联的直流滤波电容c2能够起到滤波作用，保证输出纹波系数较小的直流。直流源输出电压表v5用来测量电流源输出的直流电压值，直流源输出电流表a3用来测量电流源输出的直流电流值。

直流电流源p1正极通过工频变压器t2的高压尾x端子注入到该变压器中，经过该高压线圈的a端子进入到被试pt的一次线圈中，经过被测试电压互感器一次电流表a2进入接地回路，与电流源的负极构成一个闭合回路。

直流电流源p1通过使用高压整流器件和高压滤波电容来实现耐受由被试互感器内阻造成的高电压。工频变压器t2的高压尾x端子也要采用高压绝缘设计，提高此处的绝缘水平。绝缘水平按照耐压10kv设计。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。