一种电容器测量装置及电抗器特性测试方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及电容器测量装置及电抗器特性测试方法，尤其是三相相互关联的电容器装置和电抗器及紧凑型电容器装置的特性测试方法。本发明专利技术采用三相对称变频电源为试验电源，通过频率控制测量系统改变频率获得不同的电流、电压下的激励与响应，建立系列方程解决串联电抗器为三相一体式的电容器装置，而且除三相外接点A1、B1、C1及O1点可接入外，无其他可接入点的一体式电容器装置和紧凑型电容器装置的性能参数的测量和试验方法及计算方法。本发明专利技术的方法可以测得电容器装置或电抗器是否存在故障、配置是否合理、同时还可用于测量无串联电抗器的三相电容器装置的电容量及阻抗特性，三相一体式电抗器的电感、电阻及电感、电阻随频率变化的特性。

Capacitor measuring device and reactor characteristic testing method

The invention relates to a capacitor measuring device and a reactor characteristic testing method, in particular to a three-phase interconnected capacitor device, a reactor and a characteristic test method of a compact capacitor device. The invention adopts three-phase variable frequency power supply for power supply test, through the frequency control measurement system change frequencies for the excitation and response of current and voltage under different, set up a series of equations to solve series reactor for the capacitor device of three-phase integrated, and in addition to A1, B1, three phase external contacts C1 and O1 point access, and measurement test method of integral capacitor device no other access points and the performance parameters of the compact capacitor device and calculation method. The capacitance and impedance characteristics of the method of the invention can measure the capacitor or reactor whether there is fault, configuration is reasonable, but also can be used to measure the three-phase capacitor device of series reactor, characteristics of three-phase integrated reactor inductance, resistance and inductance and resistance with frequency variation.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及电容器测量装置及电抗器特性测试方法，尤其是三相相互关联的电容器装置和电抗器及紧凑型电容器装置的特性测试方法。
技术介绍
电力电容器装置及电抗器广泛应用于电力系统和工矿企业无功功率补偿。电力电容器装置通常由电力电容器，串联电抗器，放电线圈等设备构成，原理电路如：图1为串联电抗器前置结构，图2为串联电抗器后置结构。LA，LB，LC为A、B、C三相串联电抗器，CA、CB、CC为三相电容器组，TA、TB、TC为三相放电线圈。以图1结构为例。电力电容器装置中A1，B1，C1点是用于与外部三相电源点连接的，A2，B2，C2点及O1点都是连接点，因此在测量和试验电容器CA，CB，CC和放电线圈TA，TB，TC时，将单相试验电源和测量仪器分别可接入A2、B2、C2点和O1点即可完成，而测量串联电抗器则可分别将电源和测量仪器接入A1、B1、C1和A2、B2、C2点即可完成。当串联电抗器或电抗器是三相式结构，这些接点虽仍存在的。但三相电抗器的电感LA、LB、LC因磁场耦合而相互影响。这时，用单相试验电源进行电感测量，会因单相电源所建的磁通走向与三相电源建立的完全不同，测量时单相电源下建立的磁通无法反映三相磁场的作用而无法测准电感。可见常用的单相试验电源可完成配无互感的三相电感串联电抗器的电容器装置的试验测量，但无法完成三相一体式串联电抗器或电抗器的电抗测量。由于三相一体式电容器装置通常只有A1、B1、C1和O1点外露可以与试验电源连接，A2、B2、C2是不外露的。因此，对这类电容器装置采用单相电源是无法完成电容器装置内部的电容、电感等设备的试验与测量。若采用三相对称电源，即A、B、C三相电压幅值相等、电相位角互差120°的电源进行电容器装置的电容、电感的试验和测量，当电容器装置的外接点A1、B1、C1和A2、B2、C2及O1点外露时，以图1为例，将电源和仪器接入A1—A2、B1—B2和C1—C2就可以完成LA、LB、LC的试验和测量的。但此时由于要求电源的输出电流、电压必须是正弦波，这对于三相对称电源并不是一件容易的事。由于变压器和电抗都存在铁芯物质,在中性点不接地系统中如无中性点回线的设备中，由于励磁所需要的频率为额定频率三的倍数的励磁电流无法流通，而使测量系统中电压为正弦波时，电流则是畸变的波形，这将导致LA、LB、LC的测量不准确，这也是现场试验多不用三相试验电源的原因。就算通过技术措施，保证三相电源的电压、电流都是正弦波，但若电力电容器装置除A1、B1、C1和中性点O1外的其他点均是绝缘的，这时由于电源无法接到电抗器或电容器上，将无法采用电压电流的信号直接完成电容串联电抗器等设备的性能参数的试验和测量。目前为适应土地资源越来越紧张的现实所发展起来的一体式电容器装置、紧凑型电容器装置，都是只有A1、B1、C1及O1四个外接点外，无其他接入点的电容器装置。这类电容器装置为了小型化串联电抗器都采用三相一体的铁心电抗器。因此，这时单相试验电源无论如何努力都无法完成电容器、串联电抗器的性能参数的试验和测量。如何在此条件下完成电容器、电抗器性能参数的测试，及时发现电容器装置内部故障，避免电容器装置带故障运行而发展成扩大性故障，就成为保障这类电容器装置安全可靠运行的重要措施。如中国专利技术专利《一种单相可控并联电抗器动态特性测试系统》(申请号201510150181.0)公开了电抗器动态特性测试系统，其实时记录晶闸管控制变压器型单相可控并联电抗器的相关动态电流和电压，但无法具体分析其电抗器的详细特征参数。
技术实现思路
针对现有技术的不足，本专利技术提供了一种电容器测量装置及电抗器特性测试方法。本专利技术利用电感、电容的阻抗随频率变化的特点，采用三相对称变频电源为试验电源，通过频率控制测量系统改变频率获得不同的电流、电压下的激励与响应，由此建立系列方程而计算出电容、电感等参数，解决串联电抗器为三相一体式的电容器装置，特别是不仅串联电抗器为三相一体式，而且除A1、B1、C1及O1点可接入外，无其他可接入点的一体式电容器装置和紧凑型电容器装置的性能参数的测量和试验方法及计算方法。本专利技术的方法可以测得电容器装置中的电容器和串联电抗器的电容、电感、电阻、谐振频率等参数，达到判断设备是否存在故障，以及电容器装置的电抗器配置是否合理之目的。本专利技术的技术方案是：一种电抗器特性测试方法，采用三相对称变频电源为试验电源；其特征在于：包括以下步骤：利用电容、电感在不同频率下阻抗不同，通过调整频率，获得不同频率下的电压值和响应电流值而建立不同的阻抗方程；求解一组或多组不同频率下的阻抗方程而测得所测电路的各元件参数。根据如上所述的电抗器特性测试方法，其特征在于：所述的不同频率包括电容、电感的谐振频率，此时电容器支路表现为容抗与感抗相等，回路呈纯电阻,通过该谐振频率条件下的电压和电流之比可直接得出该电容器支路的等值电阻。其有益效果是：通过该谐振频率下容抗等于感抗可简化方程求解过程，而更容易计算得到电容值和电感值等参数。根据如上所述的电抗器特性测试方法，其特征在于：还包括通过对电源频率的调整，获得不同阻抗方程而完成纯电容器、电抗器的参数测量的步骤。根据如上所述的电抗器特性测试方法，其特征在于：还包括通过对电源频率的调整，得到对应频率下的阻抗，而得到所测试电路的阻抗随频率变化的规律和曲线。根据如上所述的电抗器特性测试方法，其特征在于：所述的三相对称变频电源作为单相试验电源使用，完成单相电容、电感在不同频率下阻抗不同，通过调整频率，获得不同频率下的电压值和响应电流值而建立不同的阻抗方程；求解一组或多组不同频率下的阻抗方程而测得所测电路的各元件参数。根据如上所述的电抗器特性测试方法，其特征在于：还包括通过三相对称变频电源频率的调整，得到对应频率下的阻抗，而得到所测试电路的阻抗随频率变化的规律和曲线的步骤。根据如上所述的电抗器特性测试方法，其特征在于：所述的通过调整频率，获得不同频率下的电压值和响应电流值而建立不同的阻抗方程具体步骤为：使电源频率f1为角频率，获得分别为试验电源在f1下的三相输出电压值，为在频率为f1时由激励下输出的三相电流值，将电源频率f调整到f2及f3时则分别有(8)—(10)和(11)—(13)式：式中ω1＝2πf1、ω2＝2πf2、ω3＝2πf3、分别为试验电源在f2下的三相输出电压值，为在频率为f2时由激励下输出的三相电流值，分别为试验电源在f3下的三相输出电压值，为在频率为f3时由激励下输出的三相电流值，均为为已知值，通过求解获得电容、电感和电抗值。根据如上所述的电抗器特性测试方法，其特征在于：还包括在每个频率点测得三相的电流、电压，由(5)—(7)式计算得到各频率点下的阻抗值以获得三相电容器支路的阻抗与电源频率间的关系曲线的步骤，并通过曲线中的阻抗最小值获得调振频率fX的步骤；式中和分别为对应三相支路发生谐振时的各支路电压和电流值；根据(17)—(19)式获得电容器装置三相支路的等值电阻。本专利技术还公开了一种电容器测量装置，包括三相对称变频电源，频率控制测量系统，电流传感器，电压测量系统，综合分析计算系统，其中三相对称变频电源分别设置A、B、C和O四个输出端子，其特征在于：所述的电流传感器分别测量A、B、C相的电流，电压测量本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电抗器特性测试方法，采用三相对称变频电源为试验电源；其特征在于：包括以下步骤：利用电容、电感在不同频率下阻抗不同，通过调整频率，获得不同频率下的电压值和响应电流值而建立不同的阻抗方程；求解一组或多组不同频率下的阻抗方程而测得所测电路的各元件参数。

【技术特征摘要】
1.一种电抗器特性测试方法，采用三相对称变频电源为试验电源；其特征在于：包括以下步骤：利用电容、电感在不同频率下阻抗不同，通过调整频率，获得不同频率下的电压值和响应电流值而建立不同的阻抗方程；求解一组或多组不同频率下的阻抗方程而测得所测电路的各元件参数。2.根据权利要求1所述的电抗器特性测试方法，其特征在于：所述的不同频率包括电容、电感的谐振频率，此时电容器支路表现为容抗与感抗相等，回路呈纯电阻,通过该谐振频率条件下的电压和电流之比可直接得出该电容器支路的等值电阻。3.根据权利要求1所述的电抗器特性测试方法，其特征在于：还包括通过对电源频率的调整，获得不同阻抗方程而完成纯电容器、电抗器的参数测量的步骤。4.根据权利要求1所述的电抗器特性测试方法，其特征在于：还包括通过对电源频率的调整，得到对应频率下的阻抗，而得到所测试电路的阻抗随频率变化的规律和曲线。5.根据权利要求1所述的电抗器特性测试方法，其特征在于：所述的三相对称变频电源作为单相试验电源使用，完成单相电容、电感在不同频率下阻抗不同，通过调整频率，获得不同频率下的电压值和响应电流值而建立不同的阻抗方程；求解一组或多组不同频率下的阻抗方程而测得所测电路的各元件参数。6.根据权利要求1所述的电抗器特性测试方法，其特征在于：还包括通过三相对称变频电源频率的调整，得到对应频率下的阻抗，而得到所测试电路的阻抗随频率变化的规律和曲线的步骤。7.根据权利要求1所述的电抗器特性测试方法，其特征在于：所述的通过调整频率，获得不同频率下的电压值和响应电流值而建立不同的阻抗方程具体步骤为：使电源频率f1为角频率，获得ZA1=RA-j(1ω1CA-ω1LA)=U·A1dI·A1(5)ZB1=RB-j(1ω1CB-ω1LB)=U·B1dI·B1(6)ZC1=RC-j(1ω1CC-ω1LC)=U·C1dI·C1(7)]]>分别为试验电源在f1下的三相输出电压值，为在频率为f1时由激励下输出的三相电流值，将电源频率f调整到f2及f3时则分别有(8)—(10)和(11)—(13)式：ZA2=RA-j(1ω2CA-ω2LA)=U·A2dI·A2(8)ZB2=RB-j(1ω2CB-ω2LB)=U...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘瑞云，倪明珏，林宏杰，刘常颖，雷莎，
申请(专利权)人：武汉电联电力电气技术有限公司，
类型：发明
国别省市：湖北;42