【正文】 電源濾波電路設(shè)計 電源干擾來自兩個方面 ,一是電源引入干擾 ,另一個是系統(tǒng)引入變頻器實現(xiàn)可控升壓 ,變頻器應(yīng)用脈寬調(diào)制技術(shù) ,運行時包含各種諧波 ,對試驗系統(tǒng)本身就是 一個干擾源 ,上述干擾可能導(dǎo)致控制過程失敗 ,測量結(jié)果誤差大 ,甚至損壞控制系統(tǒng)。 電源電路設(shè)計 電源是各種電子設(shè)備必不可缺的組成部分 ,其性能優(yōu)劣直接關(guān)系到電子設(shè)備的技術(shù)指標(biāo)及能否安全可靠地工作。因無源電路安全可靠受外界干擾性小 ,這里采 用后者。 試驗電壓測量電路設(shè)計 由于試驗電壓為高電壓其測量方法有別于電源電壓和初級電壓 ,首先采用電容分壓器法降壓 ,然后在經(jīng)過變比為的隔離變壓器如圖所示 ,最后試驗電壓信號再依次經(jīng)過分壓 、精密整流、濾波、電壓跟隨器、放大、穩(wěn)壓電路最終把試驗電壓變成 的標(biāo)準(zhǔn)電壓信號 ,送入模塊。 5）穩(wěn)壓 為防止電壓或電流過大而對電路采取的保護措施 ,這樣可保證輸入的電壓 被限制在安全范圍內(nèi)。 4）放大電路 利用運算放大器構(gòu)成反相比例放大電路或同相比例放大電路 ,將電壓和電流按一定比例放大。以消除現(xiàn)場和電路元件等因數(shù)所引起的干擾 ,以免給檢測精度帶來嚴(yán)重的影響。時 ,集成運放的輸出 ,從而導(dǎo)致二極管導(dǎo)通 ,截止 ,電路實現(xiàn)反比例運算 ,輸出電壓 當(dāng)。如何處理采樣進來的交流輸入信號 ,使其準(zhǔn)確反映外部設(shè)備的運行情況 ,而常規(guī)的全波整流或者橋式整流來采集微弱的電壓 ,是無法保證其精度的 ,甚至?xí)z測不到信號。采用腳雙列直插塑料封裝 ,電壓范圍是一犯或士。電流測量電路包括對電源電流、初級電流和次級電流的測量。包括電源指示、一次側(cè)合指示、一次側(cè)分指示、次側(cè)合指示、二次側(cè)分指示、門聯(lián)鎖指示、下限位指示、上限位指示、升壓指示、降壓指示、手動控制指示等等。這過程中 ,若某一步出現(xiàn)故障 ,會作相應(yīng) 記錄。最后 ,依次斷開二次側(cè)開關(guān)、一次側(cè)開關(guān) ,試驗過程結(jié)束。為了防止在升壓過程中發(fā)生達到試品額定電壓之后調(diào)壓器繼續(xù)升壓 ,需要在調(diào)壓器另一端安裝一個上限位行程開關(guān) ,一旦發(fā)生上述情況 ,上限位行程開關(guān)常閉觸點立刻斷開 ,同時發(fā)出報警鈴聲 ,停止升壓檢查故障。 一次側(cè)關(guān)合之后 ,主回路隔離開關(guān)合閘 ,關(guān)合按鈕 ,二次側(cè)線圈得電關(guān)合 ,主回路主觸點閉合 ,試驗變壓器原邊得電 ,二次側(cè)指示燈亮。同樣調(diào)壓器若處在非零位突然斷電 ,在試品上會由于自感電動勢造成過電壓。再選手動擇控制方式 ,關(guān)合按鈕 ,線圈得電 ,常開觸點閉合 ,切換到手動位置。鑰匙開關(guān)控制整個控制回路通斷電 ,打開總電源指示燈亮控制系統(tǒng)直接進入自動控制程序。在升壓或加壓 1分鐘過程中，若線路中出現(xiàn)過電流現(xiàn)象，則相應(yīng)的過流繼電器KA KA2 或 KA3 動作，停止試驗：若試品出現(xiàn)閃絡(luò)擊穿，則保護裝置 NSP 瞬間動作，將試驗變壓器 T2 的原邊能量瞬間釋放，起到保護試驗變壓器的作用。與試品并聯(lián)的為電容分壓器。 圖中 QSI、 Qs:為隔離開關(guān) ,主要作用是分閘后建立可靠的絕緣間隙 ,將需要檢修的線路或電氣設(shè)備與電源隔開 ,以保證檢修人員及設(shè)備的安全。 (7)耐壓時間在 10 分鐘內(nèi)任意調(diào)改。 (3)在試驗過程中 ,一旦系統(tǒng)發(fā)生過流、試品擊穿或閃絡(luò)時 ,要求能自動切斷試驗變壓器的工作電源。并應(yīng)做到布局合理、排列均勻、圖面清晰、便于看圖。控制電路由三位或三位以下的數(shù)字組成 ,交流控制電路的標(biāo)號一般以主要電器元件線圈為分界 ,左側(cè)用奇數(shù)標(biāo)號 ,右側(cè)用偶數(shù)標(biāo)號。 (2)電氣原理圖中 ,所有電器元件的圖形 ,文字符號必須統(tǒng)一標(biāo)號。 (l)電氣控制線路可分為主電路和控制電路。工頻耐一壓試驗首先需要解 決的一個問題就是試驗電壓測量的問題 ,本文采用電容分壓器法測量高電壓。耐壓時間不應(yīng)過長 ,以免引起不應(yīng)有的絕緣損傷 ,甚至使本來合格的絕緣發(fā)石家莊鐵道大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 22 生熱擊穿。 工頻耐壓試驗過程中應(yīng)注意事項回 : (l)由于交流耐壓試驗是一種破壞性試驗 ,試驗所采用的試驗電壓往往比運行電壓高 ,過高的電壓會使絕緣介質(zhì)損失增大、發(fā)熱、放電 ,會加速絕緣缺陷的發(fā)展 ,故在對設(shè)備進行交流耐壓試驗時應(yīng)根據(jù)絕緣介質(zhì)的不同及設(shè)備的運行狀況的不同 ,按照有關(guān)規(guī)程及試驗標(biāo)準(zhǔn)選取相應(yīng)的試驗電壓。 (2)拆除與耐壓設(shè)備相關(guān)聯(lián)的電子線路部件及其它不能承受此試驗電壓的設(shè)備部件 ,將被試設(shè)備的外殼和非被 試設(shè)備可靠接地。我國試驗變壓器的電壓等級有 : 2 3 50、 100、 150、 500kV 等。 諧波分析結(jié)果如表 所示。林 F范圍之內(nèi)。 每個濾波支路均采用 LC 串聯(lián)諧振回路 ,根據(jù)來選擇三次濾波參數(shù) , 來選擇五次濾波參數(shù) ,。從仿真結(jié)果可以看出 ,該諧波分析算法與被給定信號諧波分量的參數(shù)完成一致 ,可以應(yīng)用該算法進行模擬試驗電壓的諧波分 析。四次諧波分量 6V。仿真時陽 J選擇 ,選用變步石家莊鐵道大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 18 長 ode45 算法 ,Relative to leranee:le7。 求得 a。 b。 可求得 : 式中 :T 為基波周期 。u。由于 FFT算法較 DFT的計算量減少 1到 2個數(shù)量級 ,而且該方法分析諧波時 ,精度高、功能強、使用方便 ,因此目前應(yīng)用 比較廣泛。正弦波發(fā)電機在設(shè)計時采用了特殊繞組 ,可以產(chǎn)生正弦波電壓。變壓器二次側(cè)為容性負載 ,相比于其它性質(zhì)的負載來說 ,會使畸變加劇。當(dāng)試驗變壓器的前面接有調(diào)壓器而且調(diào)壓器的漏抗較大時 ,如圖 。 以試驗變壓器為供電電源的高壓絕緣試驗系統(tǒng)造成試驗電壓波形畸變 ,含有諧波主要有以下幾個原因 : (l)由于高壓試驗變壓器激磁電流中的高次諧波所造成的電壓波形畸變。 模擬試驗電壓諧波分析 試驗電壓諧波的產(chǎn)生 試驗電壓的波形對各種試驗是有不同程度的影響的。調(diào)壓特性平滑 ,連續(xù) ,線性 。這樣可以均勻平滑的調(diào)壓 ,不受電網(wǎng)的電壓波動的影響 ,并可以供給正弦波形。 2)移圈式調(diào)壓 器移圈式調(diào)壓器是借助一個沿鐵心柱高度方向上下移動的短路線圈 ,改變主回路兩個線圈的阻抗和電壓分配來進行調(diào)壓的。此外還要保持波形的完整和穩(wěn)定性。低壓側(cè) 366A。 控制系統(tǒng)中選用的試驗變壓器參數(shù)為 : 1)容量 2200kVA。而電力變壓器則幾乎終年或多年在額定電壓下滿載運行。 3)試驗變壓器在工作時 ,經(jīng)常要放電 ,電力變壓器在正常運行時 ,發(fā)生短路事故的機會是不多的 ,而且即使發(fā)生 ,繼電保護裝置也會立即將電源跳開。 試驗變壓器在原理上與電力變壓器并沒有區(qū)別 ,只是前者電壓較高 ,變比較大。 (6)分壓器應(yīng)采取適當(dāng)?shù)钠帘未胧?,使它的測量結(jié)果基本上或完全不受周圍環(huán)境的影響。在一定的冷卻條件下 ,分壓器消耗的電 石家莊鐵道大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 13 能所形成的溫升不應(yīng)引起分壓比的變化。假定被測電壓為 U,Q兩端電壓為 根據(jù)電流連續(xù)性原理 : 本文采用電容分壓器法測量試驗電壓 ,其中高壓臂電容量 CI=Zo0PF,低壓臂電容量 Q=1 林 F,額定電壓 550kv,額定頻率 50Hz,分壓比 5000:1。分壓器可以分為電阻分壓器如圖 所示 ,電容分壓器 ,阻容分壓器 ,由于工頻耐壓試驗很多時候電壓會很高 ,在使用電阻分壓器 和阻容分壓器時會產(chǎn)生雜散電容 ,影響測量的精度 ,同時電阻分壓器在工頻耐壓試驗中會消耗很多功率 ,所以在工頻耐壓試驗中 ,往往用到的分壓器是電容分壓器。放電過程中電容兩端電壓為 : 式中 :以 為波動電壓最大值 。故一周期內(nèi)通過檢流計的平均電流幾為 : 此時檢流計的讀數(shù)與電壓峰值成正比。 D,及 D:為兩個二個整流管 ,G 為檢流計。 dtdt。目前應(yīng)用較多的有兩種方法 :一種是利用電容電流整流來測量電壓峰值 。若其安放位置或高壓引線的路徑處置不當(dāng) ,往往會造成顯著的誤差 ,另外它攜帶不方便。通常還可以把它接到分壓器上來擴大其電壓量程 ,目前國內(nèi)已生產(chǎn)有 250500kV 的靜電電壓表。此種測量表測量時可動電極有位移。 靜 電壓表 法測量 靜電壓表法測量原理是加電壓于兩電極 ,由 于兩電極上分別充上異性電荷 ,電極就會受到靜電機械力的作用 ,測量此靜電力的大小或是由靜電力產(chǎn)生的某一極板的偏移 (或是偏轉(zhuǎn) )就能夠反映所加電荷的大小。 (3)實際使用中 ,測量穩(wěn)態(tài)電壓要作校訂曲線 ,測量沖擊電壓要用 50%放電電壓 法 ,手續(xù)都較麻煩。 (3)有一定的準(zhǔn)確度 ,測量交流及沖擊電壓時準(zhǔn)確度在士 3%以內(nèi)。國際電工委員會 (IEC)制定有用球隙測量電 壓的標(biāo)準(zhǔn)數(shù)值表 ,表中給出了不同球徑的球隙在不同距離下的各種形式的放電電壓值。保護電阻凡的作用是限制球隙放電時的電流 ,以免燒傷球的表面及阻尼放電時可能引起的振蕩 ,因此這個電阻應(yīng)盡量大一些 ,但也應(yīng)考慮在球隙擊穿之前流過球隙電容的電流應(yīng)在電阻 R:上引起太大的壓降 ,從而影響測量的準(zhǔn)確度 ,在測量交流電壓時 ,這個壓降不應(yīng)超過 1%,一般按此要求確定保護電阻值如下 : R=K(50/f)Umax() 式中 :Umax 為被測電壓幅值 。要求球徑也越大 .這樣才能保持稍不均勻電場。加壓時 ,球隙間形成稍不均勻石家莊鐵道大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 8 電場?？諝庠谝欢妶鰪姸认?,才能發(fā)生碰撞游離。 (4)利用整流電容電流測量交流高電壓的峰值。但這種方法在高電壓實驗室中用得不多 ,因為高電壓實驗室中所要測的電壓常常比現(xiàn)有電壓互感器的額定電壓高許多 ,特制一個超高壓的電壓互感器比較昂貴 ,而且很高電壓的互感器也比較笨重 ,所以來用別的方法來測量交流高電壓。工頻耐壓試驗的難點之一就是如何準(zhǔn)確的測量試驗電壓 ,并把誤差控制在士 3%以內(nèi)。 石家莊鐵道大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 7 試驗電壓測量方法選擇 工頻耐壓試驗電壓值的確定考慮了電氣設(shè)備運行過程中可能遭受的雷電過電壓和操作過電壓的作用 ,因此它 比電氣設(shè)備的額定電壓要高得多。在高壓測量中要達到達個要求并不是輕而易舉的。 (4)最后 ,對工頻耐壓試驗控制系統(tǒng)進行調(diào)試 ,驗證其綜合性能。采用全波傅里葉算法對模擬試驗電壓諧波分量進行分析。對于試品擊穿或沿試品表面閃絡(luò)產(chǎn)生暫態(tài)恢復(fù)過電壓、出現(xiàn)強烈的電磁干擾和放電電流引起的地電位抬高時 ,應(yīng)用計算機對試驗電壓和試驗電流進行測量 ,相關(guān)文獻做了一些研究工作 ,但對試品擊穿或閃絡(luò)產(chǎn)生暫態(tài)恢復(fù)過電壓時的瞬態(tài)保護研究較少。對高電壓的測量一直是工頻耐壓試驗的難題 ,國外有采用光或光磁技術(shù)對超高壓、特超高壓進行測量的研究 [LBJ。但是它在高壓試驗技術(shù)領(lǐng)域 ,特別是在超高壓試驗技術(shù)中的應(yīng)用比較滯后。三期工程提高了 ,滿足了相關(guān)國家標(biāo)準(zhǔn)和國際 IEC標(biāo)準(zhǔn)及電力部門的特殊要求 ,擴大了試驗領(lǐng)域 ,填補了國內(nèi)空白 ,以新建短路發(fā)電機、短路變壓器系統(tǒng)為電流源 ,與新建成的 SO0kV 斷路器試驗系統(tǒng)聯(lián)合作合成試驗。近 10余年來 ,由于電氣設(shè)備故障診斷的需要以及傳感技術(shù)、光纖技術(shù)、信號處理技術(shù)、計算機技術(shù)等的發(fā)展 ,使電氣試驗中采用的新設(shè)備不斷增多 ,新方法不斷涌現(xiàn) ,新技術(shù)不斷應(yīng)用 ,診斷技術(shù)不斷提高 ,從而出現(xiàn)喜人的新局面。 7)大型 PLC還可以采用由雙 CPU構(gòu)成冗余系統(tǒng)或有三個 CPU構(gòu)成表決系統(tǒng)，使可靠性更進一步提高。 3)各模塊均采用屏蔽措施 ,以防止輻射干擾。對于試品擊穿或沈陽〔業(yè)大學(xué)碩十學(xué)位論文可靠性高 ,抗干擾能力是電氣控制設(shè)備的關(guān)鍵性能。對高電壓的測量一直是工頻耐壓試驗的難題 ,國外有采用光或光磁技術(shù)對超高壓、特超高壓進行測量的研究 [LBJ。但是它在高壓試驗技術(shù)領(lǐng)域 ,特別是在超高壓試驗技術(shù)中的應(yīng)用 比較滯后。三期工程提高了 高壓斷路器直接試驗?zāi)芰退?,滿足了相關(guān)國家 標(biāo)準(zhǔn)和國際 IEC 標(biāo)準(zhǔn)及電力部門的特殊要求 ,擴大了試驗領(lǐng)域 ,填補了國內(nèi)空白 ,以新建短路發(fā)電機、短路變壓器系統(tǒng)為電流源 ,與新建成的 SO0kV 斷路器試驗系統(tǒng)聯(lián)合作合成試驗。近 10 余年來 ,由于電氣設(shè)備故障診斷的需要以及傳感技術(shù)、光纖技術(shù)、信號處理技術(shù)、計算機技術(shù)等的發(fā)展 ,使電氣試驗中采用的新設(shè)備不斷增多 ,新方法不斷涌現(xiàn) ,新技術(shù)不斷應(yīng)用 ,診斷石家莊鐵道大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 3 技術(shù)不斷提高 ,從而出現(xiàn)喜人的新局面。 本課題的研究目的和意義就在于利用可編程控制器 (PLC)控制技術(shù)設(shè)計出一套硬件和軟件兼容度較好的控制系統(tǒng) ,這套控制系統(tǒng)的實踐應(yīng)用若能成功實現(xiàn) ,那對于高壓電器型式試驗來說 ,可以提高試驗的自動化程度 ,減輕勞動強度 ,提高試驗的數(shù)據(jù)收集 ,處理系統(tǒng)的性能 ,所以這方面的研究潛力是相當(dāng)大的 ,也有 很高的實際價值。 試驗方面的技術(shù)革新驚人的速度和試驗設(shè)備的日新月異 ,使傳統(tǒng)的手動控制系統(tǒng)相比之下十分的落后 ,工作效率低 ,勞動量大。 工頻耐壓試驗控制系統(tǒng)研究的目的及意義石家莊鐵道大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 2 為了檢驗電氣設(shè)備的絕緣強度 ,使其不僅能在正常的工作電壓下安全可靠的運行 ,而且還必須具備耐受各種過電壓的能力。因此 ,必須正確選擇試驗電壓和耐壓時間。工頻耐壓試驗會使原來可能存在的絕緣弱點進一步發(fā)展 (但又不至于在耐壓時擊穿 ),使絕緣強度逐漸衰 減 ,形成絕緣內(nèi)部劣化的積累效應(yīng)。工頻耐壓試驗?zāi)苡行У匕l(fā)現(xiàn)電氣設(shè)備存在的絕緣缺陷 ,是考驗電力設(shè)備絕緣承受各種過電壓能力最嚴(yán)格、最有效的方法 ,是保證設(shè)備安全運行的重 要手段。 關(guān)鍵詞 : 工頻耐壓試驗 ,可編程控制器 ,控制系統(tǒng)設(shè)計 ,WINCC石家莊鐵道大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 II Abstract The r