移動式直流積汙試驗電源系統的製作方法
2023-07-02 17:54:26
移動式直流積汙試驗電源系統的製作方法
【專利摘要】本發明涉及一種移動式直流積汙試驗電源系統，由貨櫃、操作臺、低壓開關櫃、調壓器、雙套管工頻變壓器、整流矽堆、濾波電容、直流保護電阻、直流電阻分壓器、直流引出套管組成，其特徵在於：將將直流試驗電源安裝到貨櫃內，可實現移動式現場試驗的要求，貨櫃採用貨櫃箱體與貨櫃底座可分離的設計結構，貨櫃箱體與貨櫃底座採用24個快速貨櫃扣鎖固定。本發明的移動式直流積汙試驗電源系統，利用50Hz直流電源來獲取高壓電壓，直流電源質量好、容量大，可以滿足積汙試驗研究需要。採用貨櫃移動式設計，在現場可以實現快速布局，展開試驗，減輕現場的工作量，可以使用發電機供電，在沒有電力供應的區域也可以使用。
【專利說明】移動式直流積汙試驗電源系統
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種移動式直流積汙試驗電源系統，將直流試驗電源整合到一個貨櫃裡，屬於電力高壓測試【技術領域】。
【背景技術】
[0002]直流試驗電源是進行直流耐壓試驗的主要試驗設備。高壓輸電的外絕緣設計主要取決於兩個方面，一方面是空氣間隙方面的問題，另一方面則取決於工作電壓下絕緣子的汙穢性能。線路的汙穢外絕緣問題通常都是輸電線路外絕緣設計的關鍵控制因素，其顯著影響著線路運行的可靠性。國內外的運行經驗表明，直流線路絕緣子的積汙情況與交流線路存在明顯差異，交流線路的積汙經驗(汙區分布圖)，外絕緣設計、運行及維護經驗不能直接套用。目前絕緣子的汙穢外絕緣試驗通常是在試驗室中進行的，通過人工汙穢法模擬試驗，但這種試驗與自然情況仍存在差異，而且不能驗證不同汙區的實際特點。
[0003]有鑑於此，本發明提供一種移動式直流積汙試驗電源系統，用於測試不同地區實際自然環境條件下的絕緣子積汙特性。
【發明內容】
[0004]本發明要解決的技術問題是:為了解決這一問題，本發明提出了一種移動式直流積汙試驗電源系統，用於測試不同地區實際自然環境條件下的絕緣子積汙特性，採用50Hz直流電源供電，將直流積汙試驗電源整合到貨櫃中，便於運輸和現場試驗，電源由直流弓I出套管將電源從貨櫃內部引出到外部，為被測試的絕緣子串提供電源，通過測量系統取得絕緣子運行參數。
[0005]本發明所採用的技術方案是:移動式直流積汙試驗電源系統，由貨櫃、操作臺、低壓開關櫃、調壓器、雙套管工頻變壓器、整流矽堆、濾波電容、直流保護電阻、直流電阻分壓器、直流引出套管組成，其特徵在於:將將直流試驗電源安裝到貨櫃內，可實現移動式現場試驗的要求，其中:
貨櫃採用貨櫃箱體與貨櫃底座可分離的設計結構，貨櫃箱體與貨櫃底座採用24個快速貨櫃扣鎖固定；
操作臺包含測控工控機、顯示器以及監控系統，能夠通過計算機實現對系統的全部控制功能；
低壓開關櫃內部含有低壓開關、PLC、繼電器、接觸器，是整個系統的控制核心；
調壓器採用柱式調壓器，直流電機伺服系統調速，電動控制調壓，且升壓速度可調； 雙套管工頻變壓器採用鐵殼式結構，兩端用絕緣雙套管引出；
整流矽堆採用模塊化高壓矽堆安裝在絕緣筒內，並加入絕緣油密封的方式；
濾波電容採用大容量環氧筒式結構，內部有高壓電容，用於減小直流輸出的紋波係數；
直流保護電阻採用金屬絲繞制而成，用於所接試品閃絡時對於變壓器的保護； 直流電阻分壓器採用電阻分壓形式，由高壓臂電阻和低壓臂電阻組成，通過分壓器將直流高壓降低到1V以下，接入測量系統；
直流引出套管是用於將貨櫃內部的直流電壓引出到貨櫃外部的專用引出套管。
[0006]如上所述的移動式直流積汙試驗電源系統，其特徵在於:貨櫃箱體兩端裝設大門，方便使用人員的操作；貨櫃底座加裝防水槽和防水密封膠墊，提高防水性能；貨櫃分為控制室和設備室，將操作人員和高壓設備完全隔離，保證操作人員的安全。
[0007]如上所述的移動式直流積汙試驗電源系統，其特徵在於，監控系統能夠監測設備室內部和貨櫃外部的視頻圖像，操作臺內含有隔離保護電源，能夠隔離高壓試驗放電對於監控系統的影響，而且保證操作人員的人身安全。
[0008]如上所述的移動式直流積汙試驗電源系統，其特徵在於，分壓器頂部有均壓罩，用於均壓。
[0009]如上所述的移動式直流積汙試驗電源系統，其特徵在於，直流引出套管的材質為複合絕緣套管，外表面有複合矽橡膠傘群，直流引出套管具有良好的絕緣性能，尤其是在穿越貨櫃體的部分。
[0010]本發明的有益效果是:本發明的移動式直流積汙試驗電源系統，利用50Hz直流電源來獲取高壓電壓，直流電源質量好、容量大，可以滿足積汙試驗研究需要。採用貨櫃移動式設計，在現場可以實現快速布局，展開試驗，減輕現場的工作量，可以使用發電機供電，在沒有電力供應的區域也可以使用。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0011]圖1為本發明移動式直流積汙試驗電源系統的結構示意圖。
【具體實施方式】
[0012]為了更好地理解本發明，下面結合實施例進一步闡明本發明的內容，但本發明的內容不僅僅局限於下面的實施例。本領域技術人員可以對本發明作各種改動或修改，這些等價形式同樣在本申請所列權利要求書限定範圍之內。
[0013]附圖中的符號說明:1_操作臺，2-低壓開關櫃，3-調壓器，4-雙套管工頻變壓器，5-整流矽堆，6-濾波電容，7-直流保護電阻，8-直流電阻分壓器，9-貨櫃底座，10-貨櫃箱體，11-監控系統，12-直流引出套管，13-貨櫃。
[0014]移動式直流積汙試驗電源，其特徵在於:將直流試驗電源安裝到一個貨櫃內，可實現移動式現場試驗的要求。移動式直流積汙試驗電源由貨櫃、操作臺、低壓開關櫃、調壓器、雙套管工頻變壓器、整流矽堆、濾波電容、直流保護電阻、直流電阻分壓器、直流引出套管組成。
[0015]貨櫃採用箱體與底座可分離的設計結構，便於將貨櫃箱體吊離，對貨櫃底座上安裝的高壓試驗設備進行檢修，貨櫃箱體與底座採用24個快速貨櫃扣鎖，能夠快速地進行貨櫃箱體與底座的連接。貨櫃兩端裝設大門，方便使用人員的進出操作。貨櫃底座加裝了防水槽和防水密封膠墊，提高了防水性能。防水槽高100mm，在防水密封膠墊失效的情況下，仍然能夠抵擋100_以下的水。貨櫃分為控制室和設備室，將操作人員和高壓設備通過鐵板完全隔離，保證了操作人員的安全。控制室內進行了內部裝飾，設有照明設備、監控設備。控制室設置有帶防盜網的推拉塑鋼窗，能夠保證操作人員的通風舒適性。設備室內也裝設了照明和監控設備，能夠方便進入檢修和進行設備狀態監控。
[0016]操作臺包含了測控工控機、顯示器、監控系統。能夠通過工業用計算機實現對系統的全部控制功能。監控系統能夠監測設備室內部和貨櫃外部的的視頻圖像。操作臺內含有隔離保護電源，能夠很好的隔離高壓試驗放電對於控制系統的影響，而且保證了操作人員的人身安全。
[0017]低壓開關櫃內部含有低壓開關、PLC、繼電器接觸器等控制器件，是整個系統的控制核心。開關櫃的額定電壓380V，額定電流300A。
[0018]調壓器採用柱式調壓器，直流電機伺服系統調速，可以電動控制調壓，且升壓速度可調。
[0019]調壓器參數:
結構單相，感應式
容量80kVA
額定輸入電壓380V
額定輸出電壓O?650V
額定輸入電流21A
工作頻率50Hz
安裝地點戶內
冷卻方式油浸自冷
其他裝有零位和高壓限位裝置
調壓方式採用伺服系統，升壓速度可調。
[0020]雙套管工頻變壓器採用鐵殼式結構，兩端用絕緣雙套管引出。
[0021 ] 雙套管工頻變壓器參數:
結構單相，鐵殼，雙套管引出線
容量80kVA
輸入電壓600V
額定輸出電壓65kV
工作頻率50Hz
安裝地點戶內
冷卻方式油浸自冷。
[0022]整流矽堆採用模塊化高壓矽堆安裝在絕緣筒內，並加入絕緣油密封的方式。整流矽堆組成橋式整流電路。
[0023]整流矽堆參數:
額定電壓160kV
額定電流2A。
[0024]濾波電容採用大容量環氧筒式結構，內部有高壓電容。用於減小直流輸出的紋波係數。
[0025]濾波電容參數:
額定電壓80kV 額定容量3uF。
[0026]直流保護電阻採用金屬絲繞制而成，用於所接試品閃絡時對於變壓器的保護，阻值 1kQ，長度 800mm。
[0027]直流電阻分壓器採用電阻分壓形式，由高壓臂電阻和低壓臂電阻組成，通過分壓器將直流高壓降低到1V以下，接入測量系統。分壓器頂部有均壓罩，用於均壓。額定電壓80kV,高壓臂300M Ω，低壓臂30K Ω。
[0028]直流引出套管是用於將貨櫃內部的直流電壓引出到貨櫃外部的專用引出套管，其具有良好的絕緣性能，尤其是在穿越貨櫃體的部分。直流引出套管的材質為複合絕緣套管，外表面有複合矽橡膠傘群。
[0029]本發明的工作原理是:直流電源380V輸入，通過調壓器可線性調節輸出電壓，調壓器輸出電壓作為雙套管工頻變壓器的輸入電壓，經雙套管工頻變壓器升壓後，產生高壓，經整流矽堆進行橋式整流後，連接到濾波電容上進行綠寶，經過保護電阻連接到直流分壓器上，直流分壓器能夠將高壓電壓分壓出低壓電壓信號，接入測量系統進行電壓測量。從分壓器上端連接到直流引出套管，通過此套管將電壓引出到貨櫃外部，再通過高壓導線連接到被測的絕緣子上。在絕緣子的末端通過取樣電阻將絕緣子的洩露電流通過測量系統採集到操作臺的工控機中進行分析處理，得到絕緣子洩露電流特性與自然積汙的關係。
[0030]具體實施方案:
使用條件:安裝地點戶外海拔高度4500m
環境溫度-35°C?+35°C
空氣相對溼度彡90% (20°C)
耐地震能力地面水平加速度:3m/s2。地面垂直加速度:1.5m/s2。(地震波為正弦波，持續時間三個周波，安全係數1.67)
其他設有可靠接地點，接地電阻< 0.5 Ω。
[0031]直流積汙試驗電源監控系統，本系統採用進口 PLC作為核心控制器件，可靠性高，可滿足設備長期帶電使用的要求，設備有操作按鈕進行操作和採用直流峰值表進行顯示，操作界面採用LABVIEW軟體編制，可同時在界面上進行操作和顯示，並且可以記錄直流電壓和洩露電流。可以方便的調用記錄的數據，生成報告。另外根據設備長期帶電的要求，為了便於更好的監控設備運行狀態，減輕運行人員的工作負擔，本設備增加了簡訊遠程監控功能，監控系統可實時或者定期將設備運行狀態和各路洩露電流數據發送到客戶指定的行動電話上，如果設備發生了故障或者遇到系統斷電，也會將報警信息發送到用戶指定的手機上，以實現無人值守。系統的運行參數及測量結果以數字量形式在計算機界面上進行實時顯示。在計算機上可以完成試驗系統所有設定、運行、測量等參數，監控其運行狀態。該計算機測量與控制系統是專門為現場移動式直流積汙試驗電源系統設計的智能化控制及測量系統，所有的控制功能均可由軟體實現。運用屏蔽技術和成熟的組態軟體，很好地解決了高電壓試驗中的空間、地電位和電源等幹擾問題，優化了人機界面和通訊方式，使整個控制系統不但具有抗幹擾能力強，穩定性好，可靠性高等特點，而且具有很大的可擴展性以及強大的編程和通訊能力，徹底改變了傳統控制系統操作既費時又費力的現象，而且大大提高了試驗數據的重複性和穩定性。
[0032]測量系統採用多通道NI採集卡，自動多量程切換，能夠精確測量微安、毫安和安培級的洩露電流，並能夠進行長時間的記錄和數據趨勢分析。結合氣象系統，可以分析絕緣子積汙特性與氣象條件的關係，為電力試驗研究機構提供數據支持。
[0033]控制系統技術參數:
直流電壓
整定範圍O?±80 kV
工作電壓O?±80 kV連續可調
調節精度I kV
顯示精度0.1 kV
配備直流峰值表直流電流
顯示範圍O?100mA
顯示精度0.1mA
升壓速度
調節範圍20%?100%連續可調
調節精度1%
電壓測量不確定度< ±3 %
電流測量不確定度(±3 %。
[0034]控制系統主要功能:
輸出電壓可以自動或手動方式調節；
輸出電壓可以連續調節，包含自動和手動兩種方式；
主電源開關的操作(調壓器兩側開關合、跳按鈕及指示燈);
調壓器升、降壓及指示燈；
升壓值、升壓速度、耐壓時間的預設及顯示，升壓方式可實現自動程序化方式；
升壓操作警鈴提示；
控制臺配備過電壓保護裝置，通過合理的布線和接地布置防止試品閃絡時控制臺內元器件損壞；
控制臺具有過壓自動跳閘功能；
調壓器採用直流調速系統，可以靈活的調整升壓速度；
具有過壓、過流硬體軟體雙重保護功能。
[0035]測量系統參數:
量程:0.1mA?1A ；
採樣頻率:500Hz?10KHz可調；
測量誤差為:< 0.5% ；
測量精度:0.1mA ；
數據存儲:>5T ；
通道:支持多通道同時採集，通道數可擴展，可提供電壓測量通道；
傳感器採用三級系統保護，最快保護速度可達ns級。具有絕緣子閃絡時的保護功能，在SOkV試驗電壓下能確保系統安全穩定運行； 全系統採用了屏蔽措施，具有很強的抗幹擾能力；
系統可將整個汙穢試驗的洩漏電流波形分割成多個文件完全記錄下來；
系統會自動統計和存儲洩漏電流峰值分別超過設定閾值的數目，會自動存儲每分鐘內最大的洩漏電流峰值、持續時間和電量，還會統計累計的電荷量；
系統能夠對存儲的特徵量數據進行事後讀取，並可以畫出趨勢線；
系統能夠對存儲的數據進行頻率譜分析，基波提取等功能。
[0036]以上僅為本發明的實施例而已，並不用於限制本發明，因此，凡在本發明的精神和原則之內，所做的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的權利要求範圍之內。
【權利要求】
1.移動式直流積汙試驗電源系統，由貨櫃、操作臺、低壓開關櫃、調壓器、雙套管工頻變壓器、整流矽堆、濾波電容、直流保護電阻、直流電阻分壓器、直流引出套管組成，其特徵在於:將將直流試驗電源安裝到貨櫃內，可實現移動式現場試驗的要求，其中: 貨櫃採用貨櫃箱體與貨櫃底座可分離的設計結構，貨櫃箱體與貨櫃底座採用24個快速貨櫃扣鎖固定； 操作臺包含測控工控機、顯示器以及監控系統，能夠通過計算機實現對系統的全部控制功能； 低壓開關櫃內部含有低壓開關、PLC、繼電器、接觸器，是整個系統的控制核心； 調壓器採用柱式調壓器，直流電機伺服系統調速，電動控制調壓，且升壓速度可調； 雙套管工頻變壓器採用鐵殼式結構，兩端用絕緣雙套管引出； 整流矽堆採用模塊化高壓矽堆安裝在絕緣筒內，並加入絕緣油密封的方式； 濾波電容採用大容量環氧筒式結構，內部有高壓電容，用於減小直流輸出的紋波係數； 直流保護電阻採用金屬絲繞制而成，用於所接試品閃絡時對於變壓器的保護； 直流電阻分壓器採用電阻分壓形式，由高壓臂電阻和低壓臂電阻組成，通過分壓器將直流高壓降低到1V以下，接入測量系統； 直流引出套管是用於將貨櫃內部的直流電壓引出到貨櫃外部的專用引出套管。
2.根據權利要求1所述的移動式直流積汙試驗電源系統，其特徵在於:貨櫃箱體兩端裝設大門，方便使用人員的操作；貨櫃底座加裝防水槽和防水密封膠墊，提高防水性能；貨櫃分為控制室和設備室，將操作人員和高壓設備完全隔離，保證操作人員的安全。
3.根據權利要求2所述的移動式直流積汙試驗電源系統，其特徵在於，監控系統能夠監測設備室內部和貨櫃外部的視頻圖像，操作臺內含有隔離保護電源，能夠隔離高壓試驗放電對於監控系統的影響，而且保證操作人員的人身安全。
4.根據權利要求1所述的移動式直流積汙試驗電源系統，其特徵在於，分壓器頂部有均壓罩，用於均壓。
5.根據權利要求1所述的移動式直流積汙試驗電源系統，其特徵在於，直流引出套管的材質為複合絕緣套管，外表面有複合矽橡膠傘群，直流弓I出套管具有良好的絕緣性能，尤其是在穿越貨櫃體的部分。
【文檔編號】G01R1/28GK104330596SQ201410542293
【公開日】2015年2月4日 申請日期:2014年10月15日 優先權日:2014年10月15日
【發明者】康鈞, 曲全磊, 王生富, 馮敬華, 姚飛, 李秋陽, 李淵, 彭潔, 胡夢晨, 於鑫龍, 包正紅, 李佔林, 馬驥, 劉敬之 申請人:國網青海省電力公司電力科學研究院