[发明专利]一种桥臂电抗器交直流叠加温升试验拓扑与装置

权利要求书

1.一种桥臂电抗器交直流叠加温升试验拓扑与装置，其特征在于所述拓扑设计与装置包括交直流叠加电源、桥臂电抗器以及NTC热敏电阻测温系统，其中：

交直流叠加电源由交流电源、直流电源以及电流耦合单元等部分组成，该电源利用并联谐振原理输出试验电流进行桥臂电抗器温升试验，当调节电路到谐振频率时，谐振回路的阻抗成倍增大，电路支路中电流成倍增大；针对桥臂电抗器工作电流有效值可达KA以上的特殊工况，通过调节输入电压频率及谐振电容、电感大小使交流电源与直流电源分别输出符合试验条件的交流电流和直流电流，再经由电流耦合单元输出贴近桥臂电抗器工况的交直流叠加电流进行温升试验，同时，该电源采用集成电路进行驱动和保护；

为输出有效值在KA以上的试验电流，根据并联谐振原理相关理论，发生谐振时电感支路的电流模值为：

式中ω₀为谐振角频率，Q为品质因数，Z₀为谐振阻抗；

交直流叠加电源的交流电源部分可通过调节输入电压频率及谐振电容、电感大小以实现输出试验所需电流：对于交流电源，其通过电压源输入起始电流，经过逆变输入到并联谐振电路发生谐振，最后经由隔离变压器隔离及电容器滤波后得到试验所需交流电流；直流电源部分可通过调节输入电压频率及谐振电容、电感大小以实现输出试验所需电流：对于直流电源，其通过电压源输入起始电流，经过逆变输入到并联谐振电路发生谐振，最后经由隔离变压器隔离、整流及电感器滤波后得到试验所需直流电流；电流耦合单元部分由隔交电感和隔直电容组成，隔直电容一方面可以将交流电源输出的交流电流耦合，另一方面，可以防止直流电流入侵到交流电源侧干扰其正常工作；隔交电感一方面可以防止交流电流入侵到直流电源侧干扰其正常工作，另一方面，可以对直流电源输出的直流电源滤波，电源所产生直流电流和交流电流经电流耦合单元耦合成为交直流叠加电流，施加至桥臂电抗器进行温升试验；

NTC热敏电阻测温系统由NTC热敏电阻、取样电阻、放大器、A/D转换电路以及单片机等部分组成，用于测量温升试验中桥臂电抗器各包封温度，桥臂电抗器具备在各个包封中布置NTC热敏电阻传感器的结构特点，NTC热敏电阻测温系统中取样电阻将热敏电阻传感器所测温度变化以电压信号输出，经过放大电路放大送入A/D转换器转换为数字量，送入单片机计算得到热敏电阻阻值，最后根据NTC热敏电阻阻值-温度特性，结合数值分析方法进行非线性拟合得出所测桥臂电抗器内部温度值，测量精度可达 0.01 ℃。

2.根据权利要求1所述的桥臂电抗器交直流叠加温升试验拓扑与装置，其特征在于以某±800kV柔性直流输电系统中的桥臂电抗器为例设计温升试验，其额定运行的主要电流成分为：直流1042A、工频交流1472A，通过计算，对于交直流叠加电源的直流电源部分，调节输入电压380V，频率1453Hz，谐振电容3mF谐振电感0.4mH；对于交直流叠加电源的交流电源部分，调节输入电压380V，频率1368Hz，谐振电容45mF谐振电感3mH；按照计算参数进行仿真，直流电源部分输出电流1001A，误差为3.93%；交流电源部分输出电流1413A，误差为4.01%，交直流叠加电源输出电流为2291A。

3.一种利用权利要求1、2任意权利要求所述系统进行的桥臂电抗器交直流叠加温升试验，其特征在于所述方法包括如下步骤：

1）根据预期输出试验电流数值计算并调节交直流叠加电源输入电压频率、谐振电感大小以及谐振电容大小；

2）将NTC热敏电阻传感器布置在桥臂电抗器各包封中，经放大器、A/D转换器连接到单片机；

3）记录桥臂电抗器铭牌或使用说明书中的电气参数，连接交直流叠加电源、NTC热敏电阻测温系统并进行上电调试；

4）将试验电流迅速升至额定试验电流，保持一段时间直至温升数据稳定；

5）迅速切断试验电流，观察并记录试品各包封绝缘有无异常。