移動式直流積污試驗電源系統的制作方法
【專利摘要】本實用新型涉及一種移動式直流積污試驗電源系統，由集裝箱、操作臺、低壓開關柜、調壓器、雙套管工頻變壓器、整流硅堆、濾波電容、直流保護電阻、直流電阻分壓器、直流引出套管組成，其特征在于：將將直流試驗電源安裝到集裝箱內，可實現移動式現場試驗的要求，集裝箱采用集裝箱箱體與集裝箱底座可分離的設計結構，集裝箱箱體與集裝箱底座采用24個快速集裝箱扣鎖固定。本實用新型的移動式直流積污試驗電源系統，利用50Hz直流電源來獲取高壓電壓，直流電源質量好、容量大，可以滿足積污試驗研究需要。采用集裝箱移動式設計，在現場可以實現快速布局，展開試驗，減輕現場的工作量，可以使用發電機供電，在沒有電力供應的區域也可以使用。
【專利說明】
移動式直流積污試驗電源系統

【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種移動式直流積污試驗電源系統，將直流試驗電源整合到一個集裝箱里，屬于電力高壓測試【技術領域】。

【背景技術】
[0002]直流試驗電源是進行直流耐壓試驗的主要試驗設備。高壓輸電的外絕緣設計主要取決于兩個方面，一方面是空氣間隙方面的問題，另一方面則取決于工作電壓下絕緣子的污穢性能。線路的污穢外絕緣問題通常都是輸電線路外絕緣設計的關鍵控制因素，其顯著影響著線路運行的可靠性。國內外的運行經驗表明，直流線路絕緣子的積污情況與交流線路存在明顯差異，交流線路的積污經驗(污區分布圖)，外絕緣設計、運行及維護經驗不能直接套用。目前絕緣子的污穢外絕緣試驗通常是在試驗室中進行的，通過人工污穢法模擬試驗，但這種試驗與自然情況仍存在差異，而且不能驗證不同污區的實際特點。
[0003]有鑒于此，本實用新型提供一種移動式直流積污試驗電源系統，用于測試不同地區實際自然環境條件下的絕緣子積污特性。


【發明內容】

[0004]本實用新型要解決的技術問題是:為了解決這一問題，本實用新型提出了一種移動式直流積污試驗電源系統，用于測試不同地區實際自然環境條件下的絕緣子積污特性，采用50Hz直流電源供電，將直流積污試驗電源整合到集裝箱中，便于運輸和現場試驗，電源由直流引出套管將電源從集裝箱內部引出到外部，為被測試的絕緣子串提供電源，通過測量系統取得絕緣子運行參數。
[0005]本實用新型所采用的技術方案是:移動式直流積污試驗電源系統，由集裝箱、操作臺、低壓開關柜、調壓器、雙套管工頻變壓器、整流硅堆、濾波電容、直流保護電阻、直流電阻分壓器、直流引出套管組成，其特征在于:將將直流試驗電源安裝到集裝箱內，可實現移動式現場試驗的要求，其中:
[0006]集裝箱采用集裝箱箱體與集裝箱底座可分離的設計結構，集裝箱箱體與集裝箱底座采用24個快速集裝箱扣鎖固定；
[0007]操作臺包含測控工控機、顯示器以及監控系統，能夠通過計算機實現對系統的全部控制功能；
[0008]低壓開關柜內部含有低壓開關、PLC、繼電器、接觸器，是整個系統的控制核心；
[0009]調壓器采用柱式調壓器，直流電機伺服系統調速，電動控制調壓，且升壓速度可調；
[0010]雙套管工頻變壓器采用鐵殼式結構，兩端用絕緣雙套管引出；
[0011]整流硅堆采用模塊化高壓硅堆安裝在絕緣筒內，并加入絕緣油密封的方式；
[0012]濾波電容采用大容量環氧筒式結構，內部有高壓電容，用于減小直流輸出的紋波系數；
[0013]直流保護電阻采用金屬絲繞制而成，用于所接試品閃絡時對于變壓器的保護；
[0014]直流電阻分壓器采用電阻分壓形式，由高壓臂電阻和低壓臂電阻組成，通過分壓器將直流高壓降低到10V以下，接入測量系統；
[0015]直流引出套管是用于將集裝箱內部的直流電壓引出到集裝箱外部的專用引出套管。
[0016]如上所述的移動式直流積污試驗電源系統，其特征在于:集裝箱箱體兩端裝設大門，方便使用人員的操作；集裝箱底座加裝防水槽和防水密封膠墊，提高防水性能；集裝箱分為控制室和設備室，將操作人員和高壓設備完全隔離，保證操作人員的安全。
[0017]如上所述的移動式直流積污試驗電源系統，其特征在于，監控系統能夠監測設備室內部和集裝箱外部的視頻圖像，操作臺內含有隔離保護電源，能夠隔離高壓試驗放電對于監控系統的影響，而且保證操作人員的人身安全。
[0018]如上所述的移動式直流積污試驗電源系統，其特征在于，分壓器頂部有均壓罩，用于均壓。
[0019]如上所述的移動式直流積污試驗電源系統，其特征在于，直流引出套管的材質為復合絕緣套管，外表面有復合硅橡膠傘群，直流引出套管具有良好的絕緣性能，尤其是在穿越集裝箱體的部分。
[0020]本實用新型的有益效果是:本實用新型的移動式直流積污試驗電源系統，利用50Hz直流電源來獲取高壓電壓，直流電源質量好、容量大，可以滿足積污試驗研究需要。采用集裝箱移動式設計，在現場可以實現快速布局，展開試驗，減輕現場的工作量，可以使用發電機供電，在沒有電力供應的區域也可以使用。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0021]圖1為本實用新型移動式直流積污試驗電源系統的結構示意圖。

【具體實施方式】
[0022]為了更好地理解本實用新型，下面結合實施例進一步闡明本實用新型的內容，但本實用新型的內容不僅僅局限于下面的實施例。本領域技術人員可以對本實用新型作各種改動或修改，這些等價形式同樣在本申請所列權利要求書限定范圍之內。
[0023]附圖中的符號說明:1-操作臺，2-低壓開關柜，3-調壓器，4-雙套管工頻變壓器，5-整流硅堆，6-濾波電容，7-直流保護電阻，8-直流電阻分壓器，9-集裝箱底座，10-集裝箱箱體，11-監控系統，12-直流引出套管，13-集裝箱。
[0024]移動式直流積污試驗電源，其特征在于:將直流試驗電源安裝到一個集裝箱內，可實現移動式現場試驗的要求。移動式直流積污試驗電源由集裝箱、操作臺、低壓開關柜、調壓器、雙套管工頻變壓器、整流硅堆、濾波電容、直流保護電阻、直流電阻分壓器、直流引出套管組成。
[0025]集裝箱采用箱體與底座可分離的設計結構，便于將集裝箱箱體吊離，對集裝箱底座上安裝的高壓試驗設備進行檢修，集裝箱箱體與底座采用24個快速集裝箱扣鎖，能夠快速地進行集裝箱箱體與底座的連接。集裝箱兩端裝設大門，方便使用人員的進出操作。集裝箱底座加裝了防水槽和防水密封膠墊，提高了防水性能。防水槽高100mm，在防水密封膠墊失效的情況下，仍然能夠抵擋100_以下的水。集裝箱分為控制室和設備室，將操作人員和高壓設備通過鐵板完全隔離，保證了操作人員的安全。控制室內進行了內部裝飾，設有照明設備、監控設備。控制室設置有帶防盜網的推拉塑鋼窗，能夠保證操作人員的通風舒適性。設備室內也裝設了照明和監控設備，能夠方便進入檢修和進行設備狀態監控。
[0026]操作臺包含了測控工控機、顯示器、監控系統。能夠通過工業用計算機實現對系統的全部控制功能。監控系統能夠監測設備室內部和集裝箱外部的的視頻圖像。操作臺內含有隔離保護電源，能夠很好的隔離高壓試驗放電對于控制系統的影響，而且保證了操作人員的人身安全。
[0027]低壓開關柜內部含有低壓開關、PLC、繼電器接觸器等控制器件，是整個系統的控制核心。開關柜的額定電壓380V，額定電流300A。
[0028]調壓器采用柱式調壓器，直流電機伺服系統調速，可以電動控制調壓，且升壓速度可調。
[0029]調壓器參數:
[0030]結構單相,感應式
[0031]容量80kVA
[0032]額定輸入電壓380V
[0033]額定輸出電壓0?650V
[0034]額定輸入電流210A
[0035]工作頻率50Hz
[0036]安裝地點戶內
[0037]冷卻方式油浸自冷
[0038]其他裝有零位和高壓限位裝置
[0039]調壓方式采用伺服系統，升壓速度可調。
[0040]雙套管工頻變壓器采用鐵殼式結構，兩端用絕緣雙套管引出。
[0041]雙套管工頻變壓器參數:
[0042]結構單相，鐵殼，雙套管引出線
[0043]容量80kVA
[0044]輸入電壓600V
[0045]額定輸出電壓65kV
[0046]工作頻率50Hz
[0047]安裝地點戶內
[0048]冷卻方式油浸自冷。
[0049]整流硅堆采用模塊化高壓硅堆安裝在絕緣筒內，并加入絕緣油密封的方式。整流硅堆組成橋式整流電路。
[0050]整流硅堆參數:
[0051]額定電壓160kV
[0052]額定電流2A。
[0053]濾波電容采用大容量環氧筒式結構，內部有高壓電容。用于減小直流輸出的紋波系數。
[0054]濾波電容參數:
[0055]額定電壓80kV
[0056]額定容量3uF。
[0057]直流保護電阻采用金屬絲繞制而成，用于所接試品閃絡時對于變壓器的保護，阻值 ΙΟΙ?Ω，長度 800mm。
[0058]直流電阻分壓器采用電阻分壓形式，由高壓臂電阻和低壓臂電阻組成，通過分壓器將直流高壓降低到10V以下，接入測量系統。分壓器頂部有均壓罩，用于均壓。額定電壓80kV,高壓臂300M Ω，低壓臂30K Ω。
[0059]直流引出套管是用于將集裝箱內部的直流電壓引出到集裝箱外部的專用引出套管，其具有良好的絕緣性能，尤其是在穿越集裝箱體的部分。直流引出套管的材質為復合絕緣套管，外表面有復合硅橡膠傘群。
[0060]本實用新型的工作原理是:直流電源380V輸入，通過調壓器可線性調節輸出電壓，調壓器輸出電壓作為雙套管工頻變壓器的輸入電壓，經雙套管工頻變壓器升壓后，產生高壓，經整流硅堆進行橋式整流后，連接到濾波電容上進行綠寶，經過保護電阻連接到直流分壓器上，直流分壓器能夠將高壓電壓分壓出低壓電壓信號，接入測量系統進行電壓測量。從分壓器上端連接到直流引出套管，通過此套管將電壓引出到集裝箱外部，再通過高壓導線連接到被測的絕緣子上。在絕緣子的末端通過取樣電阻將絕緣子的泄露電流通過測量系統采集到操作臺的工控機中進行分析處理，得到絕緣子泄露電流特性與自然積污的關系。
[0061]具體實施方案:
[0062]使用條件:安裝地點戶外
[0063]海拔高度4500m
[0064]環境溫度-35°C ?+35°C
[0065]空氣相對濕度彡90% (20°C)
[0066]耐地震能力地面水平加速度:3m/s2。地面垂直加速度:1.5m/s2。(地震波為正弦波，持續時間三個周波，安全系數1.67)
[0067]其他設有可靠接地點，接地電阻< 0.5 Ω。
[0068]直流積污試驗電源測控系統，本系統采用進口 PLC作為核心控制器件，可靠性高，可滿足設備長期帶電使用的要求，設備有操作按鈕進行操作和采用直流峰值表進行顯示，操作界面采用LABVIEW軟件編制，可同時在界面上進行操作和顯示，并且可以記錄直流電壓和泄露電流。可以方便的調用記錄的數據，生成報告。另外根據設備長期帶電的要求，為了便于更好的測控設備運行狀態，減輕運行人員的工作負擔，本設備增加了短信遠程監控功能，測控系統可實時或者定期將設備運行狀態和各路泄露電流數據發送到客戶指定的移動電話上，如果設備發生了故障或者遇到系統斷電，也會將報警信息發送到用戶指定的手機上，以實現無人值守。系統的運行參數及測量結果以數字量形式在計算機界面上進行實時顯示。在計算機上可以完成試驗系統所有設定、運行、測量等參數，監控其運行狀態。該計算機測量與控制系統是專門為現場移動式直流積污試驗電源系統設計的智能化控制及測量系統，所有的控制功能均可由軟件實現。運用屏蔽技術和成熟的組態軟件，很好地解決了高電壓試驗中的空間、地電位和電源等干擾問題，優化了人機界面和通訊方式，使整個控制系統不但具有抗干擾能力強，穩定性好，可靠性高等特點，而且具有很大的可擴展性以及強大的編程和通訊能力，徹底改變了傳統控制系統操作既費時又費力的現象，而且大大提高了試驗數據的重復性和穩定性。
[0069]測量系統采用多通道NI采集卡，自動多量程切換，能夠精確測量微安、毫安和安培級的泄露電流，并能夠進行長時間的記錄和數據趨勢分析。結合氣象系統，可以分析絕緣子積污特性與氣象條件的關系，為電力試驗研究機構提供數據支持。
[0070]控制系統技術參數:
[0071]直流電壓
[0072]整定范圍0?±80kV
[0073]工作電壓0?±80 kV連續可調
[0074]調節精度1 kV
[0075]顯示精度0.1 kV
[0076]配備直流峰值表
[0077]直流電流
[0078]顯示范圍0?1000mA
[0079]顯示精度0.1mA
[0080]升壓速度
[0081]調節范圍20%?100%連續可調
[0082]調節精度1%
[0083]電壓測量不確定度彡±3 %
[0084]電流測量不確定度(±3 %。
[0085]控制系統主要功能:
[0086]輸出電壓可以自動或手動方式調節；
[0087]輸出電壓可以連續調節，包含自動和手動兩種方式；
[0088]主電源開關的操作(調壓器兩側開關合、跳按鈕及指示燈);
[0089]調壓器升、降壓及指示燈；
[0090]升壓值、升壓速度、耐壓時間的預設及顯示，升壓方式可實現自動程序化方式；
[0091]升壓操作警鈴提示；
[0092]控制臺配備過電壓保護裝置，通過合理的布線和接地布置防止試品閃絡時控制臺內元器件損壞；
[0093]控制臺具有過壓自動跳閘功能；
[0094]調壓器采用直流調速系統，可以靈活的調整升壓速度；
[0095]具有過壓、過流硬件軟件雙重保護功能。
[0096]測量系統參數:
[0097]量程:0.1mA?10A ；
[0098]采樣頻率:500Hz?ΙΟΟΚΗζ可調；
[0099]測量誤差為:〈0.5% ；
[0100]測量精度:0.1mA ;
[0101]數據存儲:>5T;
[0102]通道:支持多通道同時采集，通道數可擴展，可提供電壓測量通道；
[0103]傳感器采用三級系統保護，最快保護速度可達ns級。具有絕緣子閃絡時的保護功能，在80kV試驗電壓下能確保系統安全穩定運行；
[0104]全系統采用了屏蔽措施，具有很強的抗干擾能力；
[0105]系統可將整個污穢試驗的泄漏電流波形分割成多個文件完全記錄下來；
[0106]系統會自動統計和存儲泄漏電流峰值分別超過設定閾值的數目，會自動存儲每分鐘內最大的泄漏電流峰值、持續時間和電量，還會統計累計的電荷量；
[0107]系統能夠對存儲的特征量數據進行事后讀取，并可以畫出趨勢線；
[0108]系統能夠對存儲的數據進行頻率譜分析，基波提取等功能。
[0109]以上僅為本實用新型的實施例而已，并不用于限制本實用新型，因此，凡在本實用新型的精神和原則之內，所做的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本實用新型的權利要求范圍之內。
【權利要求】
1.移動式直流積污試驗電源系統，由集裝箱、操作臺、低壓開關柜、調壓器、雙套管工頻變壓器、整流硅堆、濾波電容、直流保護電阻、直流電阻分壓器、直流引出套管組成，其特征在于:將將直流試驗電源安裝到集裝箱內，可實現移動式現場試驗的要求，其中: 集裝箱采用集裝箱箱體與集裝箱底座可分離的設計結構，集裝箱箱體與集裝箱底座采用24個快速集裝箱扣鎖固定； 操作臺包含測控工控機、顯示器以及監控系統，能夠通過計算機實現對系統的全部控制功能； 低壓開關柜內部含有低壓開關、PLC、繼電器、接觸器，是整個系統的控制核心； 調壓器采用柱式調壓器，直流電機伺服系統調速，電動控制調壓，且升壓速度可調； 雙套管工頻變壓器采用鐵殼式結構，兩端用絕緣雙套管引出； 整流硅堆采用模塊化高壓硅堆安裝在絕緣筒內，并加入絕緣油密封的方式； 濾波電容采用大容量環氧筒式結構，內部有高壓電容，用于減小直流輸出的紋波系數； 直流保護電阻采用金屬絲繞制而成，用于所接試品閃絡時對于變壓器的保護； 直流電阻分壓器采用電阻分壓形式，由高壓臂電阻和低壓臂電阻組成，通過分壓器將直流高壓降低到1V以下，接入測量系統； 直流引出套管是用于將集裝箱內部的直流電壓引出到集裝箱外部的專用引出套管。
2.根據權利要求1所述的移動式直流積污試驗電源系統，其特征在于:集裝箱箱體兩端裝設大門，方便使用人員的操作；集裝箱底座加裝防水槽和防水密封膠墊，提高防水性能；集裝箱分為控制室和設備室，將操作人員和高壓設備完全隔離，保證操作人員的安全。
3.根據權利要求2所述的移動式直流積污試驗電源系統，其特征在于，監控系統能夠監測設備室內部和集裝箱外部的視頻圖像，操作臺內含有隔離保護電源，能夠隔離高壓試驗放電對于監控系統的影響，而且保證操作人員的人身安全。
4.根據權利要求1所述的移動式直流積污試驗電源系統，其特征在于，分壓器頂部有均壓罩，用于均壓。
5.根據權利要求1所述的移動式直流積污試驗電源系統，其特征在于，直流引出套管的材質為復合絕緣套管，外表面有復合硅橡膠傘群，直流引出套管具有良好的絕緣性能，尤其是在穿越集裝箱體的部分。
【文檔編號】G01R1/28GK204142784SQ201420594407
【公開日】2015年2月4日 申請日期:2014年10月15日 優先權日:2014年10月15日
【發明者】康鈞, 曲全磊, 王生富, 馮敬華, 姚飛, 李秋陽, 李淵, 彭潔, 胡夢晨, 于鑫龍, 包正紅, 李占林, 馬驥, 劉敬之 申請人:國家電網公司, 國網青海省電力公司, 國網青海省電力公司電力科學研究院, 北京華天機電研究所有限公司, 青海電研科技有限責任公司