专利名称：直流输电工程用电容器不平衡电流的高频测量法的制作方法
技术领域：
本发明专利涉及一种直流输电工程用电容器的不平衡电流测量方法，特别适用于 高电压等级和大容量的电容器。
背景技术：
电容器是直流输电工程的重要标志性设备。直流输电工程电压等级高(一般大于 等于500kV)，电容器的容量很大(一般在20MVAR左右)，因此电容器由许多相同的电容器 单元串联后再并联组成(多的需要上百台组合，高度达到20米，参见附图1)。这些电容器 单元通常组合成对称的H型，H型的连接中点设置电流测量装置(参见附图2)。给电容器 两端加工频电压(频率50Hz)，当所有电容器单元都正常时，电流测量装置测得的电流理论 上应该为零，若有电容器单元出现故障，相应的电容值就会发生改变，导致H型的电容器各 支路阻抗不再平衡，从而电流测量装置测得的电流就不再为零，故障越严重，测得的电流就 越大。基于以上原理，通过测量连接中点的电流就可以测试电容器单元是否发上故障。 但是由于电容器容量大，在设备验收和检修试验时，需要一个能量很大、电压很高的工频电 压源给电容器施加电压，否则测量的电流信号会非常微弱(一般情况下，IOOOkV的电压测 得的电流在10微安级别)，这样导致电压源非常庞大，且较高的电压对人体危险性大，提高 成本的同时也增大了试验的困难。而且由于工频电压设备及线路普遍存在，导致试验的电 压信号也容易受到干扰，影响测量精度。

发明内容
为了克服现有试验方法需要庞大的电压源、电压高、危险性强和测量结果容易受 干扰的不足，本发明专利提出了一种新的测试方法，该测试方法大大降低了测试时的电压 水平，简化了测试条件，降低了危险性，而且彻底解决了工频电压源容易受干扰的问题。本发明解决其技术问题所采用的技术方案是根据电路的基本原理，电容的阻抗 值与频率是成反比，频率越大阻抗值越小，而得到同样的电流，测试时需要的电压与阻抗是 成正比的，推导可得，测试时需要的电压与频率是成反比的，频率越高，需要的电压就越小。推导的公式如下因为所以ZOC^(1)又因为=￥所以U ^ Z (2)综合(1)与⑵可得Vcc 4(3)
即结论电压与频率成反比因为整个电容器是成对称的H型关系，在相同的故障下，为得到相同的测量电流， 所加的电压与频率满足反比的关系，也就是说，只要加大测试的信号频率，就可以降低测试 的电压。假设测试信号的频率是工频的20倍(1000Hz)，则所需的电压就降低为工频电压 的20分之1，也就是说如果需要工频电压为1000V，则20倍工频的电压就只需要50V。可见 增加测试信号的频率可以大大降低测试时所需的电压，实际中降低测试电压的要求可以降 低测试设备的体积和质量，而且较低的电压也降低了对人员的危险性，从而降低了试验的 难度。同时信号的频率远离了工频段，能够极大地降低干扰，提高测试的准确度。四、实施方法给电容器塔两端加高频电压信号，测量H型连接中点处的电流，观察电流的变化， 理论上当电容器单元都是完好的，电流应该为零，如果有损坏的电容器单元，则电流就会有 明显的增加。实际测试中，曾经给电容器塔施加50V/1000HZ的电压信号，在电容器单元都 是完好时，测得中点处的电流为5 μ Α,当一个电容器单元损坏时，测得的电流为300 μ Α。测 试的效果非常明显。五、有益效果实际当中，采用传统的工频电压进行电容器不平衡电流的测试，需要用专门的运 输工具搬运测试用的电压源等设备，且试验属于高压试验，需要进行严格的隔离保护，整个 测试过程是复杂而困难的。如果采用提高频率的测试方法，因为电压很低，则变频信号源的 体积和质量不大，只需要一个人就可以携带，同时试验属于低压试验，不需要隔离，整个测 试过程简单快捷。而且一般工程现场的工频干扰非常大，传统的试验方法为了克服干扰，需 要采取严格的屏蔽措施，同时还要关闭工程的其它电气作业，而本发明方法则能很好地规 避工频干扰，不需要特别的抗干扰措施。本发明的测试方法，可以大大降低测试试验的电压、简化测试设备、提高测试效 率，同时具有很高的抗干扰性。本方法已经在向家坝-上海士SOOkV特高压直流输电工程用电容器的现场验收中 得到应用，80套左右的电容器，传统工频试验方法需要2个月的工期，采用本发明方法后， 只需要15天时间。整个测试过程方便、快捷、安全，且准确度大大地提高。
六

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。图1是电容器塔架的结构2是电容器不平衡电流的测量原理电路图在图1中可以看出，电容器是由许多的电容器单元串联后再并联而成，电容器单 元的数量很多，且组合一定是对称的。整套电容器的容量很大，因此采用传统的测量方法， 需要很大的电压信号源来产生一个很高的电压。图2表明了电容器不平衡电流测量的基本原理。图中电容器的结构成H型对称分 布，为了简化表示，仅用4个电容器符号代表了多台电容器单元串联后再并联的结构。H型电路结构的连接中点，有一个微安表符号，代表了电流测量装置，可调式的变压器符号代表 了测量时的电压源信号。当所有的电容器单元都是完好的，给电容器加电压信号，由于H型 的对称结构，理论上测得的电流应该为零，但当有电容器单元故障损坏时，H型的电容器的 对称关系就会被破坏，理论上就会测出一个明显的电流信号。
权利要求
直流输电工程用电容器不平衡电流的高频测量法，适用用于直流输电工程用电容器的不平衡电流测试，其特征是改变传统方法中的工频电压信号为高频电压信号，从而极大降低测试电压。
2.根据权利要求1所述，其特征是在电容器两端加非工频的高频电压信号。
3.根据权利要求2所述，其特征是有效抵抗周边工频干扰。
全文摘要
直流输电工程用电容器不平衡电流的高频测量法，适用用于直流输电工程用电容器的不平衡电流测试，通过给电容器两端施加高频电压信号，测量电容器连接中点处的不平衡电流值，从而判断电容器单元是否发生故障，与传统工频电压信号测量方法相比，极大地降低了测试电压值，使测量变得安全简便、并具有很强的抗工频干扰能力。
文档编号G01R19/00GK101963630SQ20101016028
公开日2011年2月2日 申请日期2010年4月30日 优先权日2010年4月30日
发明者张凯, 聂定珍, 马为民 申请人:北京网联直流工程技术有限公司