一種換流閥飽和電抗器熱特性試驗(yàn)裝置及其試驗(yàn)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種換流閥系統(tǒng)的試驗(yàn)裝置及其試驗(yàn)方法，具體涉及一種換流閥飽和電抗器熱特性試驗(yàn)裝置及其試驗(yàn)方法。
【背景技術(shù)】
[0002]飽和電抗器是換流閥中的關(guān)鍵設(shè)備之一。飽和電抗器的損耗分為線圈發(fā)熱產(chǎn)生的銅損，以及鐵芯發(fā)熱產(chǎn)生的鐵損。雖然飽和電抗器的線圈銅損能夠達(dá)到幾kW，但由于其線圈采用中空的，通有冷卻水的銅管(或鋁管)構(gòu)成，線圈的散熱性能良好；鐵芯損耗為幾百W，但由于現(xiàn)有的飽和電抗器設(shè)計(jì)中，鐵芯并未直接與散熱介質(zhì)接觸，鐵芯將成為飽和電抗器中溫度最高的部件。而飽和電抗器的電氣參數(shù)對(duì)溫度敏感，一般要求飽和電抗器的鐵芯熱點(diǎn)溫度不超過(guò)110°c，因此需要對(duì)飽和電抗器產(chǎn)品的散熱特性進(jìn)行考核。
[0003]運(yùn)行中的飽和電抗器承受的是上萬(wàn)伏的脈沖電壓，在這種周期性的脈沖電壓作用下，電抗器的鐵芯產(chǎn)生的渦流損耗是鐵芯發(fā)熱的主要原因。而在產(chǎn)品生產(chǎn)和檢驗(yàn)過(guò)程中，試驗(yàn)設(shè)備很難產(chǎn)生高壓脈沖電壓，無(wú)法將飽和電抗器的損耗激勵(lì)到與正常工作相同的損耗功率水平，因此飽和電抗器的散熱特性一直無(wú)法在生產(chǎn)過(guò)程中得到檢驗(yàn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]為解決上述現(xiàn)有技術(shù)中的不足，本發(fā)明的目的是提供一種換流閥飽和電抗器熱特性試驗(yàn)裝置及其試驗(yàn)方法，本發(fā)明提供的技術(shù)方案在低電壓條件下將飽和電抗器的鐵芯損耗激勵(lì)到正常工作時(shí)的鐵芯損耗功率上，可以在實(shí)驗(yàn)室中完成飽和電抗器鐵芯熱特性的檢驗(yàn)測(cè)試。
[0005]本發(fā)明的目的是采用下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的:
[0006]本發(fā)明提供一種換流閥飽和電抗器熱特性試驗(yàn)裝置，所述試驗(yàn)裝置包括飽和電抗器、高頻脈沖方波電壓源和水系統(tǒng)，其改進(jìn)之處在于，所述飽和電抗器的數(shù)目為數(shù)只，數(shù)只飽和電抗器電氣上并聯(lián)后連接至高頻脈沖方波電壓源；數(shù)只飽和電抗器水路上采用并聯(lián)連接后連接至水系統(tǒng)(水系統(tǒng)是為試驗(yàn)裝置提供冷卻水循環(huán)的設(shè)備，保證了試驗(yàn)裝置進(jìn)水口的水溫和流速)；每只飽和電抗器表面粘貼有溫度試紙且連接有數(shù)字功率表和紅外測(cè)溫儀(溫度試紙和紅外測(cè)溫儀的測(cè)溫范圍應(yīng)能夠準(zhǔn)確測(cè)量飽和電抗器熱點(diǎn)溫度值，數(shù)字功率計(jì)應(yīng)能實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)飽和電抗器的有功功率)。
[0007]進(jìn)一步地，所述水系統(tǒng)的水溫在室溫至60°C的范圍內(nèi)可調(diào)，水流量在10?14L/min的范圍內(nèi)可調(diào)。
[0008]進(jìn)一步地，所述高頻脈沖方波電壓源的工作頻率為20kHz，可調(diào)輸出電壓為O?600V，輸出功率為O?20kW。
[0009]進(jìn)一步地，所述飽和電抗器的數(shù)目為6?8只。
[0010]本發(fā)明提供一種應(yīng)用換流閥飽和電抗器熱特性試驗(yàn)裝置進(jìn)行試驗(yàn)的試驗(yàn)方法，其改進(jìn)之處征在于，所述方法包括下述步驟:
[0011](I)將6?8只飽和電抗器電氣上并聯(lián)后連接至高頻脈沖方波電壓源；6?8只飽和電抗器電氣上并聯(lián)水路上并聯(lián)后連接至水系統(tǒng)；每只飽和電抗器表面粘貼有溫度試紙；
[0012](2)室溫下，將水系統(tǒng)水流量調(diào)節(jié)至6L/min，將高頻脈沖方波電壓源頻率至20kHz ；
[0013](3)調(diào)節(jié)水系統(tǒng)水溫至50度；
[0014](4)將高頻脈沖方波電壓源的輸出電壓緩慢升高，測(cè)試每只飽和電抗器的功率；
[0015](5)當(dāng)每只飽和電抗器的功率達(dá)到IkW時(shí)，記錄高頻脈沖方波電壓源的輸出電壓和電流，并持續(xù)通電4個(gè)小時(shí)；
[0016](6)試驗(yàn)期間記錄飽和電抗器表面溫度試紙的溫度，并通過(guò)紅外測(cè)溫儀記錄飽和電抗器表面最高的溫度。
[0017]進(jìn)一步地，所述試驗(yàn)方法的試驗(yàn)判據(jù)為:在水系統(tǒng)的進(jìn)水溫50°C，水流量為6L/min，每只飽和電抗器損耗IkW的條件下，每只飽和電抗器鐵心最高溫度小于110°C，且飽和電抗器無(wú)變形，裂縫異?，F(xiàn)象試驗(yàn)即為通過(guò)。
[0018]本發(fā)明提供的技術(shù)方案具有的優(yōu)異效果是:
[0019]本發(fā)明可以檢驗(yàn)飽和電抗器的鐵芯散熱特性，以及飽和電抗器生產(chǎn)過(guò)程中的彈性體澆注等工藝。本發(fā)明提供的高頻脈沖方波電壓源產(chǎn)生高壓脈沖電壓，將飽和電抗器的損耗激勵(lì)到與正常工作相同的損耗功率水平，因此飽和電抗器的散熱特性在生產(chǎn)過(guò)程中得到檢驗(yàn)，具有安全性。
【附圖說(shuō)明】
[0020]圖1是本發(fā)明提供的鐵芯損耗等效原理圖；
[0021]圖2是本發(fā)明提供的飽和電抗器熱特性試驗(yàn)裝置拓?fù)鋱D。
【具體實(shí)施方式】
[0022]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】作進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明。
[0023]以下描述和附圖充分地示出本發(fā)明的具體實(shí)施方案，以使本領(lǐng)域的技術(shù)人員能夠?qū)嵺`它們。其他實(shí)施方案可以包括結(jié)構(gòu)的、邏輯的、電氣的、過(guò)程的以及其他的改變。實(shí)施例僅代表可能的變化。除非明確要求，否則單獨(dú)的組件和功能是可選的，并且操作的順序可以變化。一些實(shí)施方案的部分和特征可以被包括在或替換其他實(shí)施方案的部分和特征。本發(fā)明的實(shí)施方案的范圍包括權(quán)利要求書(shū)的整個(gè)范圍，以及權(quán)利要求書(shū)的所有可獲得的等同物。在本文中，本發(fā)明的這些實(shí)施方案可以被單獨(dú)地或總地用術(shù)語(yǔ)“發(fā)明”來(lái)表示，這僅僅是為了方便，并且如果事實(shí)上公開(kāi)了超過(guò)一個(gè)的發(fā)明，不是要自動(dòng)地限制該應(yīng)用的范圍為任何單個(gè)發(fā)明或發(fā)明構(gòu)思。
[0024]試驗(yàn)原理:
[0025]飽和電抗器電抗器在運(yùn)行中承受脈沖高電壓作用，鐵芯中產(chǎn)生渦流損耗；在高頻方波電壓的作用下，鐵芯磁疇高速反轉(zhuǎn)產(chǎn)生磁滯損耗。當(dāng)兩者的BH回線(磁滯回線)面積與頻率的乘積相等時(shí)，鐵芯的平均發(fā)熱損耗一致(如圖1所示)。利用此原理開(kāi)發(fā)了高頻加熱電源，實(shí)現(xiàn)了在低電壓小電流下進(jìn)行飽和電抗器電抗器的鐵芯熱特性試驗(yàn)。
[0026]本發(fā)明提供一種換流閥飽和電抗器熱特性試驗(yàn)裝置，其拓?fù)鋱D如圖2所示，包括:
[0027](I)高頻脈沖方波電壓源，工作頻率20kHz，可調(diào)輸出電壓O?600V，輸出功率O?20kff ；
[0028](2)數(shù)字功率表；
[0029](3)水系統(tǒng)(水溫在室溫至60°C的范圍內(nèi)可調(diào)，水流量在10?14L/min的范圍內(nèi)可調(diào))；
[0030](4)溫度試紙和紅外測(cè)溫儀；
[0031]其中:飽和電抗器的數(shù)目為6?8，6?8只飽和電抗器電氣上并聯(lián)后連接至高頻脈沖方波電壓源；6?8只飽和電抗器水路上并聯(lián)后連接至水系統(tǒng)；每只飽和電抗器表面粘貼有溫度試紙且連接有數(shù)字功率表和紅外測(cè)溫儀。
[0032]本發(fā)明提供一種換流閥飽和電抗器熱特性試驗(yàn)裝置的試驗(yàn)方法，包括下述步驟:
[0033](I)如圖1所示，將6?8只飽和電抗器電氣上并聯(lián)，連接到高頻電源；水路上并聯(lián)，連接到水系統(tǒng)；飽和電抗器表面粘貼溫度試紙；
[0034](2)室溫下，水系統(tǒng)調(diào)節(jié)水流量至6L/min，高頻電源調(diào)節(jié)頻率至20kHz ;
[0035](3)調(diào)節(jié)水系統(tǒng)水溫至50度；
[0036](4)緩慢升高高頻電源的輸出電壓，測(cè)試每只電抗器的功率；
[0037](5)當(dāng)每只電抗器的功率達(dá)到IkW時(shí)，記錄高頻電源的輸出電壓和電流，并持續(xù)通電4個(gè)小時(shí)；
[0038](6)試驗(yàn)期間記錄飽和電抗器表面溫度試紙的溫度，通過(guò)紅外測(cè)溫儀記錄飽和電抗器表面最高的溫度；
[0039]試驗(yàn)判據(jù):進(jìn)水溫50°C，水流量為6L/min，每臺(tái)電抗器損耗IkW的條件下，鐵心最高溫度小于110°C，且飽和電抗器無(wú)變形，裂縫等異?，F(xiàn)象試驗(yàn)即為通過(guò)。
[0040]實(shí)施例:
[0041]本發(fā)明所述的試驗(yàn)裝置和試驗(yàn)方法已經(jīng)在中電普瑞電力工程有限公司生產(chǎn)換流閥的過(guò)程中得以應(yīng)用，使用本發(fā)明篩選的飽和電抗器已經(jīng)在多個(gè)特高壓直流輸電工程中得以應(yīng)用，通過(guò)限定飽和電抗器在額定工況下表面溫度不超過(guò)85°C，保證了特高壓直流輸電換流閥的長(zhǎng)期安全運(yùn)行。
[0042]以上實(shí)施例僅用以說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)方案而非對(duì)其限制，盡管參照上述實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說(shuō)明，所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員依然可以對(duì)本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】進(jìn)行修改或者等同替換，這些未脫離本發(fā)明精神和范圍的任何修改或者等同替換，均在申請(qǐng)待批的本發(fā)明的權(quán)利要求保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種換流閥飽和電抗器熱特性試驗(yàn)裝置，所述試驗(yàn)裝置包括飽和電抗器、高頻脈沖方波電壓源和水系統(tǒng)，其特征在于，所述飽和電抗器的數(shù)目為數(shù)只，數(shù)只飽和電抗器電氣上并聯(lián)后連接至高頻脈沖方波電壓源；數(shù)只飽和電抗器水路上采用并聯(lián)連接后連接至水系統(tǒng)；每只飽和電抗器表面粘貼有溫度試紙且連接有數(shù)字功率表和紅外測(cè)溫儀。2.如權(quán)利要求1所述的飽和電抗器熱特性試驗(yàn)裝置，其特征在于，所述水系統(tǒng)的水溫在室溫至60°C的范圍內(nèi)可調(diào)，水流量在10?14L/min的范圍內(nèi)可調(diào)。3.如權(quán)利要求1所述的飽和電抗器熱特性試驗(yàn)裝置，其特征在于，所述高頻脈沖方波電壓源的工作頻率為20kHz，可調(diào)輸出電壓為O?600V，輸出功率為O?20kW。4.如權(quán)利要求1所述的飽和電抗器熱特性試驗(yàn)裝置，其特征在于，所述飽和電抗器的數(shù)目為6?8只。5.一種應(yīng)用權(quán)利要求1-4中任一項(xiàng)所述的換流閥飽和電抗器熱特性試驗(yàn)裝置進(jìn)行試驗(yàn)的試驗(yàn)方法，其特征在于，所述方法包括下述步驟: (1)將6?8只飽和電抗器電氣上并聯(lián)后連接至高頻脈沖方波電壓源；6?8只飽和電抗器電氣上并聯(lián)水路上并聯(lián)后連接至水系統(tǒng)；每只飽和電抗器表面粘貼有溫度試紙； (2)室溫下，將水系統(tǒng)水流量調(diào)節(jié)至6L/min，將高頻脈沖方波電壓源頻率至20kHz; (3)調(diào)節(jié)水系統(tǒng)水溫至50度； (4)將高頻脈沖方波電壓源的輸出電壓緩慢升高，測(cè)試每只飽和電抗器的功率； (5)當(dāng)每只飽和電抗器的功率達(dá)到IkW時(shí)，記錄高頻脈沖方波電壓源的輸出電壓和電流，并持續(xù)通電4個(gè)小時(shí)； (6)試驗(yàn)期間記錄飽和電抗器表面溫度試紙的溫度，并通過(guò)紅外測(cè)溫儀記錄飽和電抗器表面最高的溫度。6.如權(quán)利要求5所述的試驗(yàn)方法，其特征在于，所述試驗(yàn)方法的試驗(yàn)判據(jù)為:在水系統(tǒng)的進(jìn)水溫50°C，水流量為6L/min，每只飽和電抗器損耗IkW的條件下，每只飽和電抗器鐵心最高溫度小于110°C，且飽和電抗器無(wú)變形，裂縫異?，F(xiàn)象試驗(yàn)即為通過(guò)。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種換流閥飽和電抗器熱特性試驗(yàn)裝置及其試驗(yàn)方法，試驗(yàn)裝置包括飽和電抗器、高頻脈沖方波電壓源和水系統(tǒng)，飽和電抗器的數(shù)目為6～8，6～8只飽和電抗器電氣上并聯(lián)后連接至高頻脈沖方波電壓源；6～8只飽和電抗器水路上并聯(lián)后連接至水系統(tǒng)；每只飽和電抗器表面粘貼有溫度試紙且連接有數(shù)字功率表和紅外測(cè)溫儀；本發(fā)明提供的技術(shù)方案在低電壓條件下將飽和電抗器的鐵芯損耗激勵(lì)到正常工作時(shí)的鐵芯損耗功率上，可以在實(shí)驗(yàn)室中完成飽和電抗器鐵芯熱特性的檢驗(yàn)測(cè)試。
【IPC分類】G01R31/00, G01N25/18
【公開(kāi)號(hào)】CN105182123
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510557805
【發(fā)明人】紀(jì)鋒, 高沖, 曹均正, 于海玉, 藍(lán)元良
【申請(qǐng)人】國(guó)網(wǎng)智能電網(wǎng)研究院, 國(guó)家電網(wǎng)公司
【公開(kāi)日】2015年12月23日
【申請(qǐng)日】2015年9月2日