一種諧波對並聯電容器溫升及損耗影響的試驗系統及方法

2023-05-07 19:04:51

一種諧波對並聯電容器溫升及損耗影響的試驗系統及方法
【專利摘要】本發明公開了一種諧波對並聯電容器溫升及損耗影響的試驗系統及方法，其特徵在於，包括如下步驟：1）調節諧波源，使諧波源發出等於電容器額定電壓的基波電壓、不同次數及不同含量的諧波電壓，觀察記錄電容器的溫度和電壓電流值。2）根據恆電壓法計算公式，保證諧波源輸出的總電壓有效值恆等於電容器的額定電壓，觀察記錄電容器的溫度和電壓電流值。3）根據恆電流法計算公式，保證諧波源輸出的基波與諧波電流總有效值等於電容器的額定電流，觀察記錄電容器的溫度和電壓電流值。本發明能夠科學有效地進行諧波對並聯電容器溫升及損耗影響試驗，得到不同諧波情況下電容器溫升及損耗的變化情況，試驗數據全面，準確性高。
【專利說明】一種諧波對並聯電容器溫升及損耗影響的試驗系統及方法

【技術領域】
[0001] 本發明涉及電力系統及電力設備【技術領域】，尤其涉及一種諧波對並聯電容器溫升 及損耗影響試驗系統及試驗方法。

【背景技術】
[0002] 目前大功率電力電子裝置是電力系統的重要汙染源之一，會在電網中產生大量的 諧波電壓和諧波電流，這對電力系統的運行會產生許多不良影響，使電能的生產、傳輸和使 用的效率下降，附加損耗增加，嚴重時可導致電氣設備的故障或損壞。另外，有諧波的電力 系統中裝設無功功率補償電容器時，在某些條件下會使諧波放大，甚至引起電力系統局部 諧振，導致電力電容器中諧波電流過大，嚴重時電容器中的電流可能超過其額定電流，以至 造成電力電容器的故障或損壞。
[0003] 因此，對有諧波源電力系統中電容器的運行狀態進行分析，確定諧波電流對電容 器的影響與系統參數的關係，明確電容器因諧波電流而過載應採取的措施，對保證電容器 在諧波條件下的安全運行是十分必要的。而當下對於並聯電力電容器發熱的研究分析，大 部分處於理論分析階段，目前針對電容器溫升的試驗方法僅僅規定了應給裝置施加不低於 額定電壓，並使裝置容量在試驗過程中等於1. 35QN，並沒有明確諧波對電容器溫升及損耗 影響的試驗方法。現有試驗方法並不能直觀給出諧波與電力電容器溫升、損耗的關係，這是 因為沒有合適的諧波對於電力電容器溫升、損耗試驗測量的方法。


【發明內容】

[0004] 為了解決現有技術中並聯電力電容器溫升及損耗的試驗方法的問題，本發明提供 了一種能夠科學有效地進行諧波對並聯電容器溫升及損耗影響試驗的系統及方法。
[0005] 為了解決上述問題，本發明所採取的技術方案是：
[0006] -種諧波對並聯電容器溫升及損耗影響的試驗系統，包括諧波源、電壓電流互感 器和多個電容器，其特徵在於：還包括電能質量分析儀、波形記錄儀和紅外熱成像儀，所述 諧波源能夠發出不同幅值和相位的基波和各次諧波傳輸給電壓電流互感器，所述電壓電流 互感器通過數據線與電容器相連接，所述電能質量分析儀通過電壓電流互感器對流過電容 器的電壓及電流進行實時監測，波形記錄儀接收電壓電流互感器信號，記錄真實的電壓電 流波形數據用來進行損耗的分析，所述紅外熱成像儀對準電容器，記錄電容器的紅外圖譜 用來檢測電容器表面溫度。
[0007] 前述的一種諧波對並聯電容器溫升及損耗影響的試驗系統，其特徵在於：還包括 水銀溫度計，三支水銀溫度計至於盛有油的容器中，取其平均值用來記錄環境溫度。
[0008] -種諧波對並聯電容器溫升及損耗影響的試驗方法，其特徵在於：採用恒基波法、 恆電壓法和恆電流法測試和記錄電容器溫升值及損耗，恒基波法保持基波電壓不變增加諧 波電壓進行溫升及損耗試驗；恆電壓法降低基波電壓，增加諧波電壓，使諧波源輸出的總電 壓與電容器額定電壓一致時進行溫升及損耗試驗，恆電流法降低基波電壓，增加諧波電壓， 使流過電容器的總電流等於電容器額定電流時進行溫升及損耗試驗，三種方法所加諧波電 壓與基波電壓初相位相同。
[0009] 前述的一種諧波對並聯電容器溫升及損耗影響的試驗方法，其特徵在於：所述恆 基波法，具體包括以下步驟：
[0010] 步驟S101 :調節諧波源，使諧波源發出的基波電壓Ui等於電容器的額定電壓UN ;
[0011] 步驟S102:調節諧波源，使諧波源發出不同次數及不同含量的諧波電壓Uh，觀察記 錄電容器的溫度變化，記錄每種情況下的電壓電流實際值；
[0012] 步驟S103 :重複步驟S102,獲取更多數據。
[0013] 前述的一種諧波對並聯電容器溫升及損耗影響的試驗方法，其特徵在於：所述恆 電壓法，具體包括以下步驟：
[0014] 步驟S201 :調節諧波源，使諧波源輸出的基波電壓仏等於電容器的額定電壓UN ;
[0015] 步驟S202 :根據恆電壓法計算公式，調節諧波源，使諧波源發出的基波電壓仏降 低，每次實驗只施加單一次諧波電壓Uh，保證諧波源輸出的總電壓有效值υ Σ恆等於電容器 的額定電壓UN，觀察記錄電容器的溫度變化，記錄每種情況下的電壓電流實際值；
[0016] 步驟S203 :根據恆電壓法計算公式，調節諧波源，使諧波源發出的基波電壓仏降

【權利要求】
1. 一種諧波對並聯電容器溫升及損耗影響的試驗系統，包括諧波源（1)、電壓電流互 感器（2)和多個電容器（7)，其特徵在於：還包括電能質量分析儀（3)、波形記錄儀（4)和紅 外熱成像儀（5)，所述諧波源（1)能夠發出不同幅值和相位的基波和各次諧波傳輸給電壓 電流互感器（2)，所述電壓電流互感器（2)通過數據線與電容器（7)相連接，所述電能質量 分析儀（3)通過電壓電流互感器（2)對流過電容器（7)的電壓及電流進行實時監測，波形 記錄儀（4)接收電壓電流互感器（2)信號，記錄真實的電壓電流波形數據用來進行損耗的 分析，所述紅外熱成像儀（5)對準電容器（7)，記錄電容器（7)的紅外圖譜用來檢測電容器 (7)表面溫度。
2. 根據權利要求1所述的一種諧波對並聯電容器溫升及損耗影響的試驗系統，其特徵 在於：還包括水銀溫度計（6)，三支水銀溫度計（6)至於盛有油的容器中，取其平均值用來 記錄環境溫度。
3. -種諧波對並聯電容器溫升及損耗影響的試驗方法，其特徵在於：採用恒基波法、 恆電壓法和恆電流法測試和記錄電容器溫升值及損耗，恒基波法保持基波電壓不變增加諧 波電壓進行溫升及損耗試驗；恆電壓法降低基波電壓，增加諧波電壓，使諧波源（1)輸出的 總電壓與電容器（7)額定電壓一致時進行溫升及損耗試驗；恆電流法降低基波電壓，增加 諧波電壓，使流過電容器（7)的總電流Ι Σ等於電容器（7)額定電流時進行溫升及損耗試 驗，三種方法所加諧波電壓與基波電壓初相位相同。
4. 根據權利要求3所述的一種諧波對並聯電容器溫升及損耗影響的試驗方法，其特徵 在於：所述恒基波法，具體包括以下步驟： 步驟S101 :調節諧波源（1)，使諧波源（1)發出的基波電壓仏等於電容器（7)的額定 電壓UN ; 步驟S102:調節諧波源（1)，使諧波源（1)發出不同次數及不同含量的諧波電壓Uh，觀 察記錄電容器（7)的溫度變化及電壓電流值； 步驟S103 :重複步驟S102,獲取更多數據。
5. 根據權利要求4所述的一種諧波對並聯電容器溫升及損耗影響的試驗方法，其特徵 在於：所述恆電壓法，具體包括以下步驟： 步驟S201 :調節諧波源（1)，使諧波源（1)輸出的基波電壓仏等於電容器（7)的額定 電壓uN; 步驟S202:根據恆電壓法計算公式，調節諧波源（1)，使諧波源（1)發出的基波電壓仏 降低，每次實驗只施加單一次諧波電壓Uh，保證諧波源（1)輸出的總電壓有效值υΣ恆等於 電容器（7)的額定電壓U N，觀察記錄電容器（7)的溫度變化及電壓電流值； 步驟S203:根據恆電壓法計算公式，調節諧波源（1)，使諧波源（1)發出的基波電壓仏 降低，每次實驗施加混疊次諧波電壓Um
保證諧波源（1)輸出的總電壓有效 值1恆等於電容器（7)的額定電壓UN，觀察記錄電容器（7)的溫度變化及電壓電流值； 步驟S204 :重複步驟S202和S203,獲取更多數據。
6. 根據權利要求5所述的一種諧波對並聯電容器溫升及損耗影響的試驗方法，其特徵 在於：所述恆電流法，具體包括以下步驟： 步驟S301 :調節諧波源（1)，使諧波源（1)發出的基波電壓仏等於電容器（7)的額定 電壓UN，通過電流傳感器（2)測量得到流過電容器的額定電流IN ; 步驟S302:根據恆電流法總電流計算公式，調節諧波源（1)，使諧波源（1)發出的基波 電壓仏降低，每次實驗只施加單一次諧波電壓Uh，使得流過電容器（7)的總電流有效值ΙΣ 等於電容器（7)額定電流ΙΝ，則基波電壓仏與單一次諧波電壓Uh滿足恆電流法電壓計算公 式，觀察記錄電容器（7)的溫度變化及電壓電流值； 步驟S303:根據恆電流法總電流計算公式，調節諧波源（1)，使諧波源（1)發出的基波 電壓仏降低，每次實驗施加混疊次諧波電壓Um，
使得流過電容器（7)總電 流有效值IΣ等於電容器⑵額定電流IN，則基波電壓Ui與各次諧波電壓uh滿足恆電流法 電壓計算公式；觀察記錄電容器（7)的溫度變化及電壓電流值； 步驟S304 :重複步驟S302和S303獲取更多數據。
7. 根據權利要求6所述的一種諧波對並聯電容器溫升及損耗影響的試驗方法，其特徵 在於：所述恆電壓法，在步驟S202、S203中，應用恆電壓法計算公式，調節基波電壓仏和1! 次諧波電壓U h的計算公式為：
其中υΣ為諧波源⑴輸出的總電壓、仏為諧波源⑴輸出的基波電壓、Uh為諧波源（1) 輸出的h次諧波電壓、1^為電容器（7)的額定電壓。
8. 根據權利要求7所述的一種諧波對並聯電容器溫升及損耗影響的試驗方法，其特徵 在於：所述恆電流法，在步驟S302、S303中，應用恆電流法總電流計算公式，調節基波電壓 A和h次諧波電壓Uh的計算公式為：
其中ΙΣ為線路總電流、L為線路基波電流、Ih為線路h次諧波電流、ω(ι為角頻率、C N 為電容器（7)的額定電容、h為第h次諧波編號、仏為諧波源⑴輸出的基波電壓、Uh為諧 波源⑴輸出的h次諧波電壓。
9. 根據權利要求8所述的一種諧波對並聯電容器溫升及損耗影響的試驗方法，其特徵 在於：所述恆電流法，在步驟S302、S303中，應用恆電流法電壓計算公式，調節基波電壓仏 和h次諧波電壓U h的計算公式為：
其中h為h次諧波編號、仏為諧波源（1)輸出的基波電壓、Uh為諧波源（1)輸出的h次 諧波電壓、仏為電容器（7)的額定電壓。
【文檔編號】G01R31/00GK104297604SQ201410602651
【公開日】2015年1月21日 申請日期:2014年10月31日 優先權日:2014年10月31日
【發明者】陳兵, 陳龍, 康文斌, 彭慶華, 許杏桃, 李國欣, 查志鵬, 姚宏偉 申請人:國家電網公司, 江蘇省電力公司, 江蘇省電力公司電力科學研究院, 中國電力科學研究院, 中國礦業大學