【正文】 試驗電流及試驗所需的變壓器容量 ,部分試品電容量如表 所示。 工頻耐壓試驗主要設(shè)備 (l)試驗變壓器 交流高 電壓試驗設(shè)備主要是指高電壓試驗變壓器電力系統(tǒng)中的電氣設(shè)備 ,其絕緣不僅經(jīng)常受到工作電壓的作用 ,而且還會受到諸如大氣過電壓和內(nèi)部過電壓的侵襲。 (5)分壓器中應(yīng)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(yīng)對分壓比的影響很小。 (3)由分壓器低壓臂所測得的電壓波形與被測電壓波形相同 ,分壓比在一定的頻帶范圍內(nèi)應(yīng)與被測電壓的頻率和幅值無關(guān)。 (2)分壓器所消耗的電能不能太大。經(jīng)過電容分壓器 , 我們可以得到 0l00V 的電壓信號 ,此電壓信號經(jīng)過分壓、整流、濾波、放大、穩(wěn)壓后變?yōu)?0SV的滿足 57300 的 A/D輸入模塊要求的標(biāo)準(zhǔn)電壓信號。 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]。用電容分壓器測量高電壓的原理是 ,將被測電壓通過串聯(lián)的電容分壓器進(jìn)行分壓 ,測出其中低阻抗電容器上的電壓 ,再用分壓比算出被測電壓 ,如圖 所示 ,圖中 C,、 Q分別代表高電壓臂和低電壓臂的電容 ,測量儀表接在 Q 兩端 ,可以用高阻抗的交流電壓表或靜電電壓表測量電壓的有效值 ,也可以用峰值表測量電壓的峰值 。通過分壓器 石家莊鐵道大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 12 可以解決低壓儀器測量高壓峰值以及波形的問題。最小值為 Ue,平均電壓為 : 因為 TRC,故 因此 分壓器法測量 分壓器是一種將高電壓波形轉(zhuǎn)換成低電壓波形的轉(zhuǎn)換裝置 ,它由高壓臂和低壓臂組成。 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。可以通過測量檢流計指示的平均電流幾來求得電壓的峰值。為負(fù)半波時 D:導(dǎo)通 ,電流不經(jīng)過檢流計。 i。作正弦變化。 U隨時間作正弦變化 ,i。 被測高壓為 U,隨時間變化時 ,流過電容 C 的電流 ic_c 業(yè)。另一種是利用電容上的整流充電電壓來測量電壓峰值。 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。否則活動電極會被風(fēng)吹動 ,造成較大的測量誤差。 (2)靜電電壓表的準(zhǔn)確等級通常在 級左右 ,有一定的測量誤差。 石家莊鐵道大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 10 靜電電壓表的優(yōu)點是它基本上不從電路里吸取功率 ,或是只吸取極小量的功率。靜電電壓表從電路中吸取的功率相當(dāng)小 ,當(dāng)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(nèi)阻抗極大?？蓜与姌O移動時 ,張絲所產(chǎn)生的扭矩或是彈簧的彈力產(chǎn)生了反力矩 ,當(dāng)反力矩和靜電場的力矩相平衡時 ,可動電極的位移達(dá)到一個穩(wěn) 定值。量程可達(dá) IO00kV。 靜電電壓表有兩種類型 ,一種是絕對靜電電壓表 ,另一種是非絕對的靜電電壓表 ,由于絕對靜電電壓表結(jié)構(gòu)和應(yīng)用都非常復(fù)雜。 (6)一般來說測量球隙不宜使用于室外 ,實踐證明 ,出于強(qiáng)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。 (4)要校訂大氣條件。且升壓過程中的升壓速度應(yīng)較緩慢 ,使低壓表計在球隙放電瞬間能準(zhǔn)確讀數(shù) ,測量較費時間。 球隙法測量的缺點是 : (1)測量時必須放電 ,放電時將破壞穩(wěn)定狀態(tài)可能引起過電壓。 (2)結(jié)構(gòu)簡單 ,容易自制或購買 ,不易損壞。 最后 ,我們對測量球隙作為一種高電壓測量方法的優(yōu)缺點進(jìn)行比較。 測量時通過保護(hù)電阻將高電壓加在球隙上 ,調(diào)節(jié)球隙距離 ,使球隙恰好在被測電 壓下放電 ,根據(jù)放電距離 ,查相應(yīng)的曲線制定球隙擊穿電壓表 ,即可求得所加電 壓的幅值。f為被測電壓頻率 Hz。R:是與球隙串聯(lián)的保護(hù)保護(hù)電阻。由于測量球并不是處在無限大空間里 ,而是有外物及大地對球間電場發(fā)生影響 ,所以很難用靜電場理論來計算球間的電場強(qiáng)度和擊穿電壓 ,因此測量球隙放電的電壓主要靠試驗來決定。被測電壓越高、間隙距離越大。當(dāng)其余 條件相同時 ,球間隙在大氣中的擊穿電壓決定于球間隙的距離。 測量球隙是由一對相同直徑的金屬球所構(gòu)成。均勻電場下空氣間隙的放電電壓與間隙距離具有一定的關(guān) 系。 球隙法測量 球隙法測量高電壓是試驗室比較常用的方法之一。 (5)利用整流充電電壓測量交流高電壓的峰值。 (3)利用以分壓器作為轉(zhuǎn)換裝置所組成的測量系統(tǒng)來測量交流高電壓。 在高壓實驗室中用來測量交流高電壓的方法很多 ,目前最常用的有下列幾種 : (1)利用測量球隙氣體放電來測量未知電壓的峰值。就可得被測電壓值。電力運行部門測量交流高電壓 ,是通過電壓互感器和電壓表來實現(xiàn)的。一般考慮到運行中絕緣的老化及累積效應(yīng) ,對預(yù)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(shè)備區(qū)別對待。工頻耐壓試驗?zāi)苡行У匕l(fā)現(xiàn)絕緣中危險的集中性缺陷 ,是檢驗電氣設(shè)備絕緣強(qiáng)度最有效和最直接的方法 ,但工頻耐壓試驗也會使有機(jī)絕緣中存在的絕緣弱點進(jìn)一步發(fā)展。所示對試驗方法的選擇是試驗成功的關(guān)鍵。因此必須對測量系統(tǒng)的每個環(huán)節(jié)的誤差加以限制。根據(jù)目前高壓測量技術(shù)達(dá)到的水平 ,我國國家標(biāo)準(zhǔn)和國際電工委員會的推薦標(biāo)準(zhǔn)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(yīng)在士 3%以內(nèi)。 第二章 試驗原理及模擬試驗電壓諧波分析 第二章 試驗原理及模擬試驗電壓諧波分析 工頻耐壓試驗原理 工頻耐壓試驗接線圖如圖 所示。制作 WINCC 組態(tài)界面 ,配合硬件實現(xiàn)實時監(jiān)控試驗過程的功能。 (2)控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計 :包括控制系統(tǒng)主回路、手動控制回路、 PLC 控制系統(tǒng)、電壓電流測量電路、電源電路、電源濾波電路設(shè)計等。課題主要完成以下幾個方面的研究 : 石家莊鐵道大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 6 (1)通過對常用高電壓測量方法進(jìn)行分析比較 ,選擇合適的測量高電壓方法 。鑒于國內(nèi)外的發(fā)展現(xiàn)狀 ,認(rèn)為工頻耐壓控制系的設(shè)計與研究很有其實際意義。通過查看相關(guān)文獻(xiàn)看出 :對于試驗過程的計算機(jī)控制 (包括計算機(jī)系統(tǒng)和單片機(jī) )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。美國 Microchip 公司生產(chǎn)的Plc16c57 單片機(jī)進(jìn)行了工頻絕緣試驗控制系統(tǒng)的研 究開發(fā) ,論文主要論述了應(yīng)用單片機(jī)完成試驗過程的自動控制。也有關(guān)于高壓電氣設(shè)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(shè)備的絕緣狀況 ,并對監(jiān)測程序的方法進(jìn)行了探討 11“ ]。國外在工頻絕緣試驗中應(yīng)用計算機(jī)控制系統(tǒng)的報道還比 較少。計算機(jī)及其應(yīng)用技術(shù)在近二十年得到了特別快的發(fā)展 ,廣泛地應(yīng)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(lǐng)域。試驗?zāi)芰_(dá)到 550kv、 63kA 整極和 SO0kV、 63kVI/2 極 ,使大容量試驗?zāi)芰_(dá)到世界先進(jìn)水平。三期工程建設(shè)期間 ,西高所自主設(shè)計研制了 15kV、 10OkA 真空斷路器這一具有世界領(lǐng)先水平的設(shè)備 ,以及合閘開關(guān)、 TRV 裝置、調(diào)節(jié)電抗器、過電壓保護(hù)裝置、多種隔離 石家莊鐵道大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 5 開關(guān)等非標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備 ,共計 11種 203臺 (套 ),多數(shù)設(shè)備參數(shù)達(dá)到國際或國內(nèi)先進(jìn)水平 ,不僅滿足了試驗裝備需要 ,而且大大降低了工程建設(shè)成本。西安高壓電器研究所大容 量試驗室三期工程項目已通過國家驗收。在中國 ,有西安高壓電器研究所試驗室、武漢高壓試驗所、沈陽虎石臺試驗站、上海華通開關(guān)廠試驗站和北京清河試驗站等。 國內(nèi) 研究的現(xiàn)狀 高壓電器試驗的能力和水平 反映一個國家高壓電器的發(fā)展水平。 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(kuò)大。 4)采用性能優(yōu)良的開關(guān)電源。 石家莊鐵道大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 4 2)各輸入端均采用 RC 濾波器 ,其濾波時間常數(shù)一般為 10ZOmS。 PLC由于采用現(xiàn)代大規(guī)模集成電路技術(shù) ,采用嚴(yán)格的生產(chǎn)工藝制造 ,內(nèi)部電路采取了先進(jìn)的抗干擾技術(shù) ,具有很高的可靠性 ,主要表現(xiàn)在以下幾個方面 ]。通過查看相關(guān)文獻(xiàn)看出 :對于試驗過程的計算機(jī)控制 (包括計算機(jī)系統(tǒng)和單片機(jī) )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。美國 Microchip公司 生產(chǎn)的 Plc16c57 單片機(jī)進(jìn)行了工頻絕緣試驗控制系統(tǒng)的研究開發(fā) ,論文主要論述了應(yīng)用單片機(jī)完成試驗過程的自動控制。也有關(guān)于高壓電氣設(shè)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(shè)備的絕緣狀況 ,并對監(jiān)測程序的方法進(jìn)行了探討 11“ ]。國外在工頻絕緣試驗中應(yīng)用計算機(jī)控制系統(tǒng)的報道還比較少。計算機(jī)及其應(yīng)用技術(shù)在近二十年得到了特別快的發(fā)展 ,廣泛地應(yīng)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(lǐng)域。試驗?zāi)芰_(dá)到 550kv、 63kA 整極和 SO0kV、 63kVI/2 極 ,使大容量試驗?zāi)芰_(dá)到世界先進(jìn)水平。三期工程建設(shè)期間 ,西高所自主設(shè)計研制了 15kV、 10OkA 真空斷路器這一具有世界領(lǐng)先水平的設(shè)備 ,以及合閘開關(guān)、 TRV 裝置、調(diào)節(jié)電抗器、過電壓保護(hù)裝置、多種隔離開關(guān)等非標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備 ,共計 11種 203臺 (套 ),多數(shù)設(shè)備參數(shù)達(dá)到國際或國內(nèi)先進(jìn)水平 ,不僅滿足了試驗裝備需要 ,而且大大降低了工程建設(shè)成本。西安高壓電器研究所大容量試驗室三期工程項目已通過國家驗收。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(jī)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(fù)雜、體積大、功耗大 ,系統(tǒng)構(gòu)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(guān)廠試驗站和北京清河試驗站等。 PLC 控制系統(tǒng)與傳統(tǒng)電氣控制系統(tǒng)的比較有許多相對獨道之處 ,主要表現(xiàn)在以下幾個方面。 而以工控機(jī)為核心的工頻耐壓控制系統(tǒng)具有編程復(fù)雜、價格昂貴、抗干擾能力差的弱點。目前 ,國內(nèi)在高壓電器產(chǎn)品型式試驗方面的自動化水平大多數(shù)都較落后。為了確保各種高壓電氣設(shè)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]。這就需要使用交流、直流、沖擊電流等各種波形的高電壓對電氣設(shè)備絕緣進(jìn)行耐壓試驗。另一方面又不至于因時間過長而引起不應(yīng)有的擊穿 [3]。國家根據(jù)各種設(shè)備的絕緣材質(zhì)和可能遭受的過電壓倍數(shù) ,規(guī)定了相應(yīng)的試驗電壓和時間標(biāo)準(zhǔn)。絕緣擊穿電壓值不但與所加電壓有關(guān) ,而且還與加壓的持續(xù)時間有關(guān) ,尤其以有機(jī)絕緣特別明顯 ,其擊穿電壓隨加壓時間的增加而逐漸下降。試驗電壓越高 ,發(fā)現(xiàn)絕緣缺陷的有效性越高 ,但被試品被擊穿的可能性越大 ,積累效應(yīng)也越嚴(yán)重。如在這些試驗中已查明有絕緣缺陷 ,則應(yīng)設(shè)法消除 ,并重新試驗合格后進(jìn)行工頻耐壓試驗 ,以免在工頻耐壓試驗過程中 ,發(fā)生絕緣擊穿 ,擴(kuò)大絕緣缺陷 ,延長檢修時間 ,增加檢修工作量 [2]。其他的試驗方法 ,例如 :絕緣電阻試驗、吸收比試驗、泄漏電流和直流耐壓試驗以及介質(zhì)損失角正切值測量試驗等 ,雖然也能發(fā)現(xiàn)很多絕緣缺陷 ,但因其試驗電壓低于被測試品的工作電壓 ,往往對一些絕緣缺陷不能及時發(fā)現(xiàn)。工頻耐壓試驗就是對電力設(shè)備施加一定的電壓 ,并保持一定時間 ,以考察電力設(shè)備絕緣承受各種電壓的能力。而在電力系統(tǒng)所發(fā)生的事故中 ,很大一部分都是由于設(shè)備或線路的絕緣遭到破壞所造成的。 本文通過軟、硬件的設(shè)計滿足了相關(guān)試驗標(biāo)準(zhǔn)規(guī)程要求 ,提高了試驗的準(zhǔn)確性、科學(xué)性 ,通過調(diào)式達(dá)到了預(yù)期的效果。最后 ,使用西門子 S7300 編程軟件進(jìn)行包括數(shù)字信號、模擬信號的處理以及整個控制系統(tǒng)的軟件編程與調(diào)試。設(shè)計電壓、電流、試驗電壓測量電路。設(shè)計了工頻耐壓控制系統(tǒng)的主回路包括接觸式調(diào)壓器、試驗變壓器、 NSP 保護(hù)裝置等。針對上述情況 ,本文提出了以可編程控制器 (PLC)為核心 ,同時又能與手動控制系統(tǒng)并行使用的新型工頻耐壓控制系統(tǒng)。 以往的工頻耐壓試驗控制線路一般均為繼電器、接觸器所組成的手動繼電控制系統(tǒng) ,實現(xiàn)操作順序和升降壓速度變化、升降壓過程等均由人工控制 ,容易出錯 ,且精度得不到保證 ,若試驗過程中出現(xiàn)故障還需技術(shù)人員進(jìn)行分析查找 ,很是費時 ,對試驗人員來說 ,工作量很大 ,而且手動操作的過程 ,對試驗的準(zhǔn)確性 ,也有影響。石家莊鐵道大學(xué)畢業(yè)設(shè)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(shè)備絕緣不可靠而引起事故所帶來的損失遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過電氣設(shè)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(shè)備絕緣能否在現(xiàn)場安全可靠運行的重要手段。因此對于交流高壓電氣設(shè)備 ,工頻耐壓試驗在高電壓技術(shù)中具有非常重要和不可替代的地位和作用。以工控機(jī)為核心的工頻耐壓控制系統(tǒng)具有編程復(fù)雜、價格昂貴、抗干擾能力差的弱點。 本文通過對常用的幾種高電壓測量方法進(jìn)行分析比較 ,選擇電容分壓器法測量試驗電壓 ,同時采用全波傅立葉算法分析諧波分量并設(shè)計濾波電路消除試驗電壓中的諧波。同時設(shè)計控制回 路包括 :工作方式設(shè)定、動作順序控制、耐壓時間設(shè)定、調(diào)壓器位置檢測與報警、試驗電路過電流保護(hù)等。 研究了暫態(tài)恢復(fù)過電壓保護(hù)系統(tǒng)。同時制作WINCC 界面 ,配合硬件控制系統(tǒng)實現(xiàn)了監(jiān)控試驗過程的功能。 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