【正文】 本文采用整流橋、三端穩(wěn)壓塊、以及 濾波電容及一些電阻組成電源 ,輸出為 電源電壓來滿足各部分線路所需電壓的要求。因此信號必須經(jīng)過電流電壓變換 電路將電流信號轉變成為電壓信號來能直接送的模擬量端口。電路的電壓放大倍數(shù)由外接電阻決定。 2）濾波 在信號送入刀轉換模塊之前 ,必須加濾波電路。電路分析電壓測量電路包括分壓、精密整流、濾波、電壓跟隨器、放大、穩(wěn)壓五部分組成。對此控制系統(tǒng)分別設計了電壓、電流測量電路。其自動控 制可為兩種 ,即單步手動試驗和連續(xù)試驗。升壓過程中如果調壓器副邊發(fā)生過電流 ,過電流繼電器常閉觸點斷開 ,二次側線圈失電 ,使試驗停止。 檢查 調壓器是否在下限位 ,下限位常開觸點是否閉合?？刂苹芈吠ㄟ^控制程序的執(zhí)行，完成對整個試驗過程的控制，包括工作方式的選擇、動作順序控制、耐壓時間設定、調壓器位置檢測與報警、試驗電路過電流檢測與保護等。 KMI、 KM:接觸器主觸點 ,負責控制試驗變壓器的通斷電。 (5)電壓上升和下降滿足 GBT1692 標準。 (4)所有按鈕、 觸頭等均按操作前、電路未帶電的原始狀態(tài)畫出?？刂齐娐芬话阌砂粹o ,接觸器、及各種繼電器的線圈及其輔助觸頭、熱繼電器、控制開關電器的輔助觸頭、控制變壓器等組成 ,包括信號回路及保護回路等。 (4)在試驗過程中 ,若由于空氣的濕度、設備表而臟污等影響 ,引起試品表而閃絡放電或空氣擊穿 ,不能認為不合格 ,應處理后再試驗。 (4)在進行交流耐壓試驗前 ,必須先進行各項非破壞性試驗 ,如測量絕緣電阻、 吸收比、介質損失角、直流泄漏電流等 ,對各項試驗結果進行綜合分析 ,如發(fā)現(xiàn)受潮或有絕緣缺陷時 ,應設法消除后再進行耐壓試驗 ,以免在交流耐壓試驗過程中 ,發(fā)生絕緣擊穿 ,擴大絕緣缺陷 ,延長檢修時間 ,增加檢修工作量。 石家莊鐵道大學畢業(yè)設計 21 工頻耐壓試驗過程中應注意事項 工頻耐壓試驗是一種型式試驗 ,在試驗過程中有許多需要注意的地方。通過三次與五次濾波器 ,使激磁電流中三次與五次諧波分量有了短路回路 ,避免在調壓器的漏抗上產(chǎn)生三次與 五次諧波壓降 ,以保證試驗變壓器輸入電壓為滿足試驗標準要求的正弦波。 (2)仿真結果分析石家莊鐵道大學畢業(yè)設計 19 具有 25次諧波的信號波形如圖 。后 ,可以計算出交流分量有效值 un 仿真模型及結果分析 (l)仿真模型 為分析試驗電壓中諧波含量 ,以 Matlab/PSB 軟件為工具進行模擬仿真 ,建立如圖 所示的仿真模型。為。本文應用全波傅里葉算法進行基波分量和各次諧波分量的求解 ,精確提取試驗電壓中的各次諧石家莊鐵道大學畢業(yè)設計 17 波分量 ,并進行有效的濾波處理 ,使試驗電壓的波形滿足試驗標準要求。 (2)由于調壓裝置的鐵心飽和所造成的電壓波形畸變。在變壓器一次側流過的主要是激磁電流。運行噪聲小以及輸出電壓與輸入電壓相位相同等優(yōu)點 ,是一種比較理想的高壓試驗用調壓器。此外這樣的 石家莊鐵道大學畢業(yè)設計 15 調壓器漏抗較大 ,能夠適合承受較高的電流沖擊。首先 ,當調壓器不為零而接入試驗 變壓器時會在試驗變壓器上產(chǎn)生過高壓 ,這個是不允許的 ,所以每次調壓必須從零開始。也因此電力變壓器都帶有散熱管、風冷甚至強迫油循環(huán)冷卻裝置。 2)試驗變壓器所需試驗功率不大 ,所以變壓器的容量不是很大 。 (4)分壓比與大氣條件基本無關。還可以用示波器觀察波形和測量電壓的峰值。 石家莊鐵道大學畢業(yè)設計 11 利用電容器上的整流充電電壓來測量電壓峰值的原理如圖 所示。在相位上超前于電壓 90。所以一般被用于實驗室里測量 。與可動電極相連接在一起的指針或反射光線的小鏡子就指出了 被測電壓的數(shù)值。 (5)被測電壓越高 ,球徑越大 ,目前已有用到直徑為 3m的銅球 ,不僅本身越來 越笨重 ,而且影響建筑尺寸。其優(yōu)點是 : 石家莊鐵道大學畢業(yè)設計 9 (l)可以測量穩(wěn)態(tài)高電壓和沖擊電壓的幅值 ,是直接測量超高壓的重要設備。球隙法測量接線如圖 所示 RI 是保護變壓器用的防振電阻 ?？梢岳瞄g隙放電來測量電壓 ,但絕對的均勻電場是不易做到的 ,只能做到接近于均勻電場。 (2)利用高壓靜電電壓表測量電壓的有效值。因此 ,選擇合適的試驗電壓值是一個重要的問題。電源部分經(jīng)過調壓器來改變電壓幅值 ,并加到試驗變壓器原邊 ,同時在試驗變壓器副邊產(chǎn)生一個高于試品正常工作的電壓 ,并加在被測試品的絕緣體上 ,持續(xù)一段規(guī)定的時間 ,如果其間的絕緣性足夠好 ,加在上面的電壓就只會產(chǎn)生很小的漏電流并且被測試品絕緣體在耐壓過程時間內沒有發(fā)生擊穿 ,就可以確定這個被測試品可以在正常的運行條件下安全運行。 課題研 究的主要工作內容 針對傳統(tǒng)手動控制系統(tǒng)以及工控機控制系統(tǒng)自身的不足 ,本文設計了一套以 PLC 為核心的新型工頻耐壓試驗控制系統(tǒng)。通過查閱相關資料獲悉國外已經(jīng)對高壓電氣設備絕緣的直流和交流試驗方法進行了分析和比較的研究 ,并對兩種試驗方法進行了客觀評述 l0]。在項目實施過中 ,90%以上的設備由國內自主研制。 5)對采用的器件進行嚴格的篩選?？刂葡到y(tǒng)的輸出電壓為 look。是國內自主技術創(chuàng)新的一次集中展現(xiàn) ,為中國高壓輸變電設備的自主發(fā)展提供了必備條件。 (l)控制方法。進行高壓電氣設備或輸電線路絕緣的工頻耐壓實驗 ,開展絕緣理論和應用技術的研究性試驗 ,確定絕緣材料的絕緣性能試驗 ,都需要高性能的試驗電壓產(chǎn)生設備和完善可靠的控制、測量、保護及分析環(huán)節(jié)組成的工頻絕 緣耐壓試驗控制系統(tǒng)。反之 ,試驗電壓低 ,又增加了設備在運行中擊穿的可能性?？梢哉f ,在電力系統(tǒng)工作中常常由于某一部分或某一個設備的絕緣遭到破壞引起事故 ,破壞電力系統(tǒng)工作的可靠運行 ,由于電氣設備絕緣工作不可靠引而引起事故所帶來的經(jīng)濟損失遠遠超過設備本身的價值。同時設計控制回 路包括 :工作方式設定、動作順序控制、耐壓時間設定、調壓器位置檢測與報警、試驗電路過電流保護等。石家莊鐵道大學畢業(yè)設計 I 摘要 隨著電力系統(tǒng)額定電壓的提高 ,對系統(tǒng)供電可靠性的要求也愈高 ,由于設備絕緣不可靠而引起事故所帶來的損失遠遠超過電氣設備本身價值 ,而且現(xiàn)階段各種絕緣試驗還是驗證高壓電氣設備絕緣能否在現(xiàn)場安全可靠運行的重要手段。設計電壓、電流、試驗電壓測量電路。工頻耐壓試驗就是對電力設備施加一定的電壓 ,并保持一定時間 ,以考察電力設備絕緣承受各種電壓的能力。絕緣擊穿電壓值不但與所加電壓有關 ,而且還與加壓的持續(xù)時間有關 ,尤其以有機絕緣特別明顯 ,其擊穿電壓隨加壓時間的增加而逐漸下降。為了確保各種高壓電氣設備和輸電線路的絕緣能夠在現(xiàn)場安全可靠的運行 ,開展工頻耐壓試驗的控制系統(tǒng)具有理論和實用價值 l4]。傳統(tǒng)電氣控制系統(tǒng)控制邏輯采用硬件接線 ,利用繼電器機械觸點的串聯(lián)或并聯(lián)等組成控制邏輯 ,其連線多并且復雜、體積大、功耗大 ,系統(tǒng)構成后想第一章緒論器研究所試驗室、武漢高壓試驗所、沈陽虎石臺試驗站、上海華通開關廠試驗站和北京清河試驗站等。計算機及其應用技術在近二十年得到了特別快的發(fā)展 ,廣泛地應用在工業(yè)、農(nóng)業(yè)科技、軍事等社會生活和生產(chǎn)的各個領域。通過查看相關文獻看出 :對于試驗過程的計算機控制 (包括計算機系統(tǒng)和單片機 )已經(jīng)有了一定的研究 ,但是沒有出現(xiàn)過實際運行的報道。 6)良好的自診斷功能 ,一旦電源或其他軟、硬件發(fā)生異常情況 ,CPU 立即采用有效措施 ,以防止故障擴大。三期工程建設期間 ,西高所自主設計研制了 15kV、 10OkA 真空斷路器這一具有世界領先水平的設備 ,以及合閘開關、 TRV 裝置、調節(jié)電抗器、過電壓保護裝置、多種隔離 石家莊鐵道大學畢業(yè)設計 5 開關等非標準設備 ,共計 11種 203臺 (套 ),多數(shù)設備參數(shù)達到國際或國內先進水平 ,不僅滿足了試驗裝備需要 ,而且大大降低了工程建設成本。也有關于高壓電氣設備的絕緣在運行過程中將產(chǎn)生老化、性能變壞 ,其泄漏電流和局部放電將產(chǎn)生無線電噪聲 ,測量、監(jiān)視和顯示絕緣中的噪聲 ,可以獲得設備的絕緣狀況 ,并對監(jiān)測程序的方法進行了探討 11“ ]。課題主要完成以下幾個方面的研究 : 石家莊鐵道大學畢業(yè)設計 6 (1)通過對常用高電壓測量方法進行分析比較 ,選擇合適的測量高電壓方法 。根據(jù)目前高壓測量技術達到的水平 ,我國國家標準和國際電工委員會的推薦標準都規(guī)定 :對于高電壓和沖擊電流的測量、除某種特殊情況外 ,誤差應在士 3%以內。一般考慮到運行中絕緣的老化及累積效應 ,對預防性試驗時的試驗電壓值規(guī)定比出廠時的要低一些 ,而且對不同情況的設備區(qū)別對待。 (3)利用以分壓器作為轉換裝置所組成的測量系統(tǒng)來測量交流高電壓。 測量球隙是由一對相同直徑的金屬球所構成。R:是與球隙串聯(lián)的保護保護電阻。 (2)結構簡單 ,容易自制或購買 ,不易損壞。 (6)一般來說測量球隙不宜使用于室外 ,實踐證明 ,出于強氣流以及灰塵、砂土、 纖維和高濕度的影響 ,球隙法在室外使用時常會產(chǎn)生異常放電。靜電電壓表從電路中吸取的功率相當小 ,當測量交流電壓時 ,表計通過的電容電流的多少決定于被電壓頻率的高低以及儀器本身電容的大小 ,由于儀表的電容一般僅有幾皮法到幾十皮法 ,所以吸取的功率十分的微小 ,因此靜電電壓表的內阻抗極大。 峰值電壓表法測量 峰值電壓表是用來測量交流電壓幅值的。作正弦變化。 被測交流電壓經(jīng)整流管 DI 使電容充電至交流電壓的幅值 ,電容電壓可由靜電電壓表或微安表串聯(lián)電阻來測量。 R 為并聯(lián)在 Q上的一個高電阻 ,可以用它 防止 Q在加壓前或加壓后所存在的殘余電壓 ll0]118]。 (5)分壓器中應無電暈及絕緣泄漏電流 ,或者說即使有極微量的電暈和泄漏 ,它們應對分壓比的影響很小。而高壓電力變壓器的容量都很大。而試驗變壓器則沒有各種附加的散熱裝置 ,或只有簡單的散熱裝置。調壓要均勻 ,前期的調速可以較快 ,但是在放電電壓的后25%時 ,每秒的升一壓不能超過放電電壓的 2%。 3)電動發(fā)電機組 電動發(fā)電機組是由電動機帶動同步發(fā)電機的轉子旋轉 ,通過調節(jié)發(fā)電機的勵磁電流來調節(jié)發(fā)電機的輸出電壓?？刂葡到y(tǒng)中采用的是接觸式調壓器型號為TXZC 250kVA/10kV/0 10kV。由于變壓器的鐵心的基本磁化曲線是非線性的 ,因此若變壓器一次側所加的電壓接近為正弦波時 ,變壓器鐵心中的主磁通也接近為正弦形 ,這樣激磁電流 11 就是非正弦的 ,也就是說除基波分量之外 ,還有三次、五次等諧波分量 ,激磁電流呈尖頂波形。 對于移圈式調壓器來說 ,磁通穿過較大一段非導磁材料 ,鐵心基本上滿足線性的。全波傅里葉算法能有效地求解直流分量和信號中的整數(shù)次諧波分量 .如輸入信號為 :式中 :a 為直流分量 。次諧波的余弦分量 。模型主要包括電源模塊 (Subsystem)如圖 所示、LC濾波元件、電 l 江 t 和顯示元件 (Scope)等。仿真分析結果為 :基波分量 22OV,二次諧波含量 10V,三次諧波含量 SV,四次諧波含量 6V,五次諧波含量 4V。 為了不顯著增加調壓設備的容量 ,選擇濾波電容時 ,要考慮流過濾波回路的石家莊鐵道大學畢業(yè)設計 20 交流電流不要太大 ,各濾波支路的濾波電容 c都應選擇在 6F1。如試驗前應檢查以下幾個方面 : (1)核算試驗設備和電源容量是否滿足試驗要求。 (5)試驗儀器連線正確 ,高壓輸 出部分與被試品的連接應可靠。石家莊鐵道大學畢業(yè)設計 23 本章小結 本章首先介紹了工頻耐壓試驗的工作原理。繪制電氣原理圖時 ,主電路一般排在圖面的左面或上面 ,控制電路或輔助電路排在右面或主電路的下面 ,元器件目錄表排在標題欄上方 ,按倒置順序編寫。 (5)控制電路原則上按照動作先后順序排列 ,自左至右、自上而下按行依次繪出 ,沈陽 _!幾業(yè)大學碩十學位論文也可水平布置或垂直布置 ,一般以水平繪制為宜。 (6)耐壓時電壓值穩(wěn)定誤差控制在 1%一 3%。 NSP 為過電壓保護裝置 ,TI為單相接觸式調壓器 ,T:為試驗變壓器 ,KAIKA3 為過電流繼電器 ,如果發(fā)生過電流 ,過電流繼電 器的觸點通過控制回路斷開主回路的主接觸器觸點 ,保護試驗變壓器。 本文控制系統(tǒng)包括以為核心的自動控制系統(tǒng) ,同時為防止發(fā)生意外情況還設計一套手動繼電控制系統(tǒng) ,能與自動控制系統(tǒng)并行使用 ,是自動控制系統(tǒng)和手動控制系統(tǒng)的轉換按鈕。石家莊鐵道大學畢業(yè)設計 29 當調壓器不為零而從某一位置突然加壓時 ,試驗變壓器的激磁涌流將產(chǎn)生過電壓 ,這是不允許的。 關合按鈕 ,升壓線圈 得電 ,通過變頻調壓系統(tǒng)控制調壓器開始快速升壓。連續(xù)試驗是通過軟件編程將整個試驗從開始到結束由程序連續(xù)地執(zhí)行 ,直到試驗結束。其中 ,測量電路包括對電源電壓、初級電壓和試驗電壓的測量。 1）精密整流 在工業(yè)控制過程中 ,計算機系統(tǒng)對被控對象的測試和對控制條件檢測的準確與 否 ,信號采樣回路是關鍵的一環(huán) ,它決定系統(tǒng)控制的成敗。這樣做使得輸出的波形趨于 平滑。 電路中放大倍數(shù)可調由電阻 ,和阻值決定?；镜牡ぷ儞Q 石家莊鐵道大學畢業(yè)設計 35 有有源和無源兩種 ,如圖 所示。電源電路如圖 所示。通過電力變壓器把的交流電壓轉換為低壓交流電 ,再經(jīng)過整流 ,濾波 ,穩(wěn)壓等環(huán)節(jié) ,就可以獲得裝置工作