一種電壓互感器直流偏磁性能的測試裝置製造方法
2023-06-15 10:56:51 2
一種電壓互感器直流偏磁性能的測試裝置製造方法
【專利摘要】公開了一種電壓互感器直流偏磁性能的測試裝置，包括第一調壓器、第二調壓器、高漏磁變壓器、升壓全波整流電路和濾波電容器；所述第一調壓器的輸入端輸入交流電壓，輸出端與所述高漏磁變壓器的一次繞組連接；所述第二調壓器的輸入端輸入交流電壓，輸出端與所述升壓全波整流電路的輸入端連接；所述濾波電容連接在所述升壓全波整流電路的輸出端和接地端之間；所述升壓全波整流電路的輸出端與所述高漏磁變壓器的二次繞組的參考端連接；所述高漏磁變壓器的二次繞組的電壓輸出端連接所述測試裝置的測試電壓輸出端。由此，模擬接觸網對電壓互感器施加直流電壓分量和交流電壓分量疊加的合併電壓，從而測試電壓互感器的直流偏磁性能。
【專利說明】一種電壓互感器直流偏磁性能的測試裝置
【技術領域】
[0001]本發明涉及電力【技術領域】，具體涉及一種電壓互感器直流偏磁性能的測試裝置。
【背景技術】
[0002]電力牽引(electric tract1n)是利用電能為動力的一種軌道運輸牽引動力形式。它以電力系統或發電廠為電源，通過牽引變電所從電力系統受電，經降壓、變頻或交流，由接觸網向電力機車、動車組供電。
[0003]安裝在電力牽引機車頂部的電壓互感器用於測量接觸網電壓和提供信號控制電源，其標稱工作電壓25kV。
[0004]現有的高速鐵路機車使用50Hz交流一直流一變頻交流的驅動方式。該驅動方式在整流與逆變的同時會在接觸網上產生直流分量，使連接在接觸網的電壓互感器經常工作在直流偏磁狀態。
[0005]工作在直流偏磁狀態下時，電壓互感器的直流勵磁電流往往會超過10mA，而正常的交流勵磁電流不到1mA。同時，在直流偏磁下工作的電壓互感器，其鐵芯容易進入飽和勵磁狀態，使交流勵磁電流增大。由直流勵磁電流和交流勵磁電路的疊加形成的合成電流的有效值往往超過一次繞組所能承受的連續熱電流，使電壓互感器一次繞組過熱，超過一次繞組絕緣的允許溫升，最後導致層間擊穿，電壓互感器損壞。
[0006]在歐盟標準BS EN50152 一 3 — 3:2001 「鐵道用安裝式設備-交流開關設備的特殊要求-第3 - 3部分:用在交流拖動系統特殊工況下的測量、控制和保護設備一電磁式單相電壓互感器」中，提出了電壓互感器在直流偏磁電壓不超過4kV條件下運行的要求，但是標準沒有要求進行實際試驗，因此也沒有提出試驗方法和試驗裝置的技術條件。
[0007]國家標準GB 1207 — 2006 「電磁式電壓互感器」，國家標準GB/T 16927.1 —2011 「高電壓試驗技術第I部分一般試驗要求」，鐵路標準TB/T 3038 一 2002 「電氣化鐵道50kV、25kV電壓互感器」中，也沒有提及電壓互感器的直流偏磁試驗。為了驗證用於電力牽引機車的電壓互感器的直流偏磁性能，需要製造相關的試驗設備並對產品進行直流偏磁性能測試。
【發明內容】
[0008]有鑑於此，本發明提出一種電壓互感器直流偏磁性能測試裝置，利用該裝置可以模擬接觸網對電壓互感器施加直流電壓分量和交流電壓分量疊加的合併電壓，從而測試電壓互感器的直流偏磁性能。
[0009]所述電壓互感器直流偏磁性能的測試裝置包括第一調壓器、第二調壓器、高漏磁變壓器、升壓全波整流電路和濾波電容器；
[0010]所述第一調壓器的輸入端輸入交流電壓，輸出端與所述高漏磁變壓器的一次繞組連接；
[0011]所述第二調壓器的輸入端輸入交流電壓，輸出端與所述升壓全波整流電路的輸入端連接；
[0012]所述濾波電容連接在所述升壓全波整流電路的輸出端和接地端之間；
[0013]所述升壓全波整流電路的輸出端與所述高漏磁變壓器的二次繞組的參考端連接；所述高漏磁變壓器的二次繞組的電壓輸出端連接所述測試裝置的測試電壓輸出端。
[0014]優選地，所述高漏磁變壓器包括一次繞組、帶氣隙鐵心和二次繞組，所述一次繞組的匝數小於二次繞組的匝數。
[0015]優選地，所述帶氣隙鐵心使用疊片鐵心，鐵心柱直徑為95_，氣隙長度為13.5_。
[0016]優選地，所述一次繞組額定電壓為220V，共264匝，所述二次繞組額定電壓30kV，共36000匝
[0017]優選地，所述升壓全波整流電路包括二次中心抽頭變壓器、第一限流電阻、第二限流電阻、第一高壓矽堆和第二高壓矽堆；
[0018]其中，所述二次中心抽頭變壓器的一次繞組兩端作為所述升壓全波整流電路的輸入端;
[0019]所述第一限流電阻和所述第一高壓矽堆串聯連接在所述二次中心抽頭變壓器的二次繞組的第一端和所述升壓全波整流電路的輸出端之間；
[0020]所述第二限流電阻和所述第二高壓矽堆串聯連接在所述二次中心抽頭變壓器的二次繞組的第二端和所述升壓全波整流電路的輸出端之間。
[0021]優選地，所述二次中心抽頭變壓器的額定電壓比為200V/4000V/4000V ；
[0022]所述第一高壓矽堆和第二高壓矽堆的額定電壓為15kV，額定電流為200mA ;所述第一限流電阻和第二限流電阻的直流電阻為1000 Ω ;所述濾波電容器的額定電壓為10kV，額定電容量為2 μ F。
[0023]優選地，所述第一調壓器輸出0-250V交流電壓；所述第二調壓器輸出0-250V交流電壓。
[0024]通過對交流電源輸入電壓一路經升壓後模擬接觸網的交流電壓分量，另一路經升壓並全波整流和濾波後模擬接觸網的直流電壓分量，由此，模擬接觸網對電壓互感器施加直流電壓分量和交流電壓分量疊加的合併電壓，從而測試電壓互感器的直流偏磁性能。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0025]通過以下參照附圖對本發明實施例的描述，本發明的上述以及其它目的、特徵和優點將更為清楚，在附圖中:
[0026]圖1是本發明實施例的電壓互感器直流偏磁性能測試裝置的原理示意圖。
[0027]附圖標記說明如下:
[0028]AC.交流供電電源；1.第一調壓器；2.第二調壓器；3.高漏磁變壓器；31.高漏磁變壓器的一次繞組；32.高漏磁變壓器的帶氣隙鐵心；33.高漏磁變壓器的二次繞組；4.升壓全波整流電路；41.二次中心抽頭變壓器；42.第一限流電阻；43.第二限流電阻；44.第一高壓矽堆；45.第二高壓矽堆；5.濾波電容器；6.試品電壓互感器。
【具體實施方式】
[0029]以下基於實施例對本發明進行描述，但是本發明並不僅僅限於這些實施例。在下文對本發明的細節描述中，詳盡描述了一些特定的細節部分。對本領域技術人員來說沒有這些細節部分的描述也可以完全理解本發明。為了避免混淆本發明的實質，公知的方法、過程、流程、元件和電路並沒有詳細敘述。
[0030]此外，本領域普通技術人員應當理解，在此提供的附圖都是為了說明的目的，並且附圖不一定是按比例繪製的。
[0031]同時，應當理解，在以下的描述中，「電路」是指由至少一個元件或子電路通過電氣連接或電磁連接構成的導電迴路。當稱元件或電路「連接到」另一元件或稱元件/電路「連接在」兩個節點之間時，它可以是直接耦接或連接到另一元件或者可以存在中間元件，元件之間的連接可以是物理上的、邏輯上的、或者其結合。相反，當稱元件「直接耦接到」或「直接連接到」另一元件時，意味著兩者不存在中間元件。
[0032]除非上下文明確要求，否則整個說明書和權利要求書中的「包括」、「包含」等類似詞語應當解釋為包含的含義而不是排他或窮舉的含義；也就是說，是「包括但不限於」的含義。
[0033]在本發明的描述中，需要理解的是，術語「第一」、「第二」等僅用於描述目的，而不能理解為指示或暗示相對重要性。此外，在本發明的描述中，除非另有說明，「多個」的含義是兩個或兩個以上。
[0034]圖1是本發明實施例的電壓互感器直流偏磁性能的測試裝置的原理示意圖。如圖1所示，測試裝置100包括第一調壓器1、第二調壓器2、高漏磁變壓器3、升壓全波整流電路4和濾波電容器5。
[0035]其中，第一調壓器I和第二調壓器2均連接交流電源AC。由交流電源AC輸入220V或380V交流電壓。第一調壓器I和第二調壓器2用於調節輸入的交流電幅值，分別輸出經調節的O?250V交流電壓。
[0036]高漏磁變壓器3包括一次繞組31、帶氣隙鐵芯32和二次繞組33。高漏磁變壓器3的二次繞組33與一次繞組31通過帶氣隙鐵心32耦合。為了實現升壓的目的，通常一次繞組31的匝數小於二次繞組33的匝數。
[0037]第一調壓器I的輸出端連接到高漏磁變壓器3的一次繞組31。高漏磁變壓器3對輸入到一次繞組31的電壓進行升壓，輸出交流高壓電。
[0038]第二調壓器2的輸出端連接到升壓全波整流電路4的輸入端。升壓全波整流電路4對輸入交流電壓進行升壓並全波整流形成直流高壓電輸出。
[0039]其中，升壓全波整流電路4包括二次中心抽頭變壓器41、第一限流電阻42、第二限流電阻43、第一高壓矽堆44和第二高壓矽堆45。高壓矽堆由多隻高壓整流二極體(矽粒)串聯組成，是高壓整流中將交流變成直流必不可少的原件。二次中心抽頭變壓器41是二次繞組帶有中心抽頭的變壓器，其中心抽頭連接到接地端。
[0040]其中，二次中心抽頭變壓器41的一次繞組兩端作為所述升壓全波整流電路4的輸入端
[0041]第一限流電阻42和第一高壓矽堆44串聯連接在二次中心抽頭變壓器41的二次繞組的第一端和升壓全波整流電路4的輸出端之間。
[0042]第二限流電阻43和第二高壓矽堆45串聯連接在二次中心抽頭變壓器41的二次繞組的第二端和升壓全波整流電路4的輸出端之間。
[0043]濾波電容器5連接在升壓全波整流電路4的輸出端和接地端之間，其用於對高壓直流電進行濾波，輸出波形平緩的經濾波的高壓直流電。
[0044]升壓全波整流電路4的輸出端與高漏磁變壓器3的輸出端的參考端連接，也即，與高漏磁變壓器3的二次繞組的參考端連接，由此，經濾波的高壓直流電可以和高漏磁變壓器3輸出的交流高電壓疊加輸出合併電壓。該合併電壓可以模擬實際中接觸網上帶有直流分量的情形，從而對電壓互感器的直流勵磁性能進行測試。
[0045]具體地，高漏磁變壓器3的二次繞組33的參考端與升壓全波整流電路4的輸出端連接，二次繞組33的另一端作為電壓輸出端連接到測試裝置的測試電壓輸出端。測試電壓輸出端可以連接到試品電壓互感器6，對試品電壓互感器6施加測試電壓。
[0046]通過調節第一調壓器I輸出的電壓幅值，可以在測試中調節測試裝置輸出的交流電壓分量。
[0047]通過調節第二調壓器I輸出的電壓幅值，可以在測試中調節測試裝置輸出的直流電壓分量。
[0048]由此，可以實現對於直流電壓分量的控制以及對於交流電壓分量和直流電壓分量比例的控制。在測試中，對於電壓互感器施加不同的交流電壓分量和直流電壓分量以獲得測試結果。
[0049]在一個優選實施方式中，高漏磁試驗變壓器3的帶氣隙鐵心32使用疊片鐵心，鐵心柱直徑為95_，有效截面積58cm2，交流峰值磁密為1.1T，對應1.2匝/V，一次繞組額定電壓220V，共264匝，二次繞組額定電壓30kV，共36000匝。取額定直流勵磁電流150mA，額定直流勵磁磁勢5400A，額定直流磁密0.5T，交流與直流合成峰值磁密1.6T，帶氣隙鐵心32的氣隙長度取0.0135m。
[0050]二次中心抽頭變壓器41的額定電壓比為200V/4000V/4000V，第一高壓矽堆44和第二高壓矽堆45的額定電壓為15kV，額定電流為200mA。第一限流電阻42和第二限流電阻43的直流電阻為1000 Ω，功率為100W。濾波電容器5的額定電壓為10kV，額定電容量為
2μ F。
[0051]通常情況下25kV電壓互感器6的一次繞組直流電阻不小於20k Ω，以上裝置可以滿足在電壓互感器試驗時輸出25kV交流電壓的同時輸出O?4kV直流電壓的要求。
[0052]以上所述僅為本發明的優選實施例，並不用於限制本發明，對於本領域技術人員而言，本發明可以有各種改動和變化。凡在本發明的精神和原理之內所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護範圍之內。
【權利要求】
1.一種電壓互感器直流偏磁性能的測試裝置，包括第一調壓器、第二調壓器、高漏磁變壓器、升壓全波整流電路和濾波電容器； 所述第一調壓器的輸入端輸入交流電壓，輸出端與所述高漏磁變壓器的一次繞組連接; 所述第二調壓器的輸入端輸入交流電壓，輸出端與所述升壓全波整流電路的輸入端連接; 所述濾波電容連接在所述升壓全波整流電路的輸出端和接地端之間； 所述升壓全波整流電路的輸出端與所述高漏磁變壓器的二次繞組的參考端連接；所述高漏磁變壓器的二次繞組的電壓輸出端連接所述測試裝置的測試電壓輸出端。
2.根據權利要求1所述的電壓互感器直流偏磁性能的測試裝置，其特徵在於，所述高漏磁變壓器包括一次繞組、帶氣隙鐵心和二次繞組，所述一次繞組的匝數小於二次繞組的匝數。
3.根據權利要求2所述的電壓互感器直流偏磁性能的測試裝置，其特徵在於，所述帶氣隙鐵心使用疊片鐵心，鐵心柱直徑為95mm，氣隙長度為13.5mm。
4.根據權利要求2所述的電壓互感器直流偏磁性能的測試裝置，其特徵在於，所述一次繞組額定電壓為220V，共264匝，所述二次繞組額定電壓30kV，共36000匝
5.根據權利要求1所述的電壓互感器直流偏磁性能的測試裝置，其特徵在於，所述升壓全波整流電路包括二次中心抽頭變壓器、第一限流電阻、第二限流電阻、第一高壓矽堆和第二高壓矽堆； 其中，所述二次中心抽頭變壓器的一次繞組兩端作為所述升壓全波整流電路的輸入端; 所述第一限流電阻和所述第一高壓矽堆串聯連接在所述二次中心抽頭變壓器的二次繞組的第一端和所述升壓全波整流電路的輸出端之間； 所述第二限流電阻和所述第二高壓矽堆串聯連接在所述二次中心抽頭變壓器的二次繞組的第二端和所述升壓全波整流電路的輸出端之間。
6.根據權利要求5所述的電壓互感器直流偏磁性能的測試裝置，其特徵在於，所述二次中心抽頭變壓器的額定電壓比為200V/4000V/4000V ； 所述第一高壓矽堆和第二高壓矽堆的額定電壓為15kV，額定電流為200mA ;所述第一限流電阻和第二限流電阻的直流電阻為1000Ω ;所述濾波電容器的額定電壓為10kV，額定電容量為2 μ F。
7.根據權利要求1所述的電壓互感器直流偏磁性能的測試裝置，其特徵在於，所述第一調壓器輸出0-250V交流電壓；所述第二調壓器輸出0-250V交流電壓。
【文檔編號】G01R35/02GK104237836SQ201410453661
【公開日】2014年12月24日 申請日期:2014年9月5日 優先權日:2014年9月5日
【發明者】黎莎, 王樂仁 申請人:北京鐵道工程機電技術研究所有限公司