一种用于确定直流支撑电容器外壳耐爆性能的装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种用于确定直流支撑电容器外壳耐爆性能的装置及方法，所述装置包括：直流储能回路，包括：串联连接的直流电源和储能电容器，所述直流电源用于对储能电容器进行充电，使所述储能电容器内部存储能量，以将所述储能电容器作为脉冲放电回路的回路电源；脉冲放电回路，包括：串联后与储能电容器串联的可调电感和试品电容器；所述储能电容器通过脉冲放电将内部存储的能量注入至试品电容器，以对所述试品电容器进行耐爆性试验。本发明专利技术的装置和方法适用于直流支撑电容器，能够保障保障试验人员的人身安全，能够提高试验效率，能够实现高效准确地确定电容器的耐爆性能。实现高效准确地确定电容器的耐爆性能。实现高效准确地确定电容器的耐爆性能。

【技术实现步骤摘要】
一种用于确定直流支撑电容器外壳耐爆性能的装置及方法


[0001]本专利技术涉及高电压试验
，并且更具体地，涉及一种用于确定直流支撑电容器外壳耐爆性能的装置及方法。

技术介绍

[0002]直流支撑电容器是换流器的核心组部件之一，作为储能元件，起到电压支撑、谐波滤波等作用，受防火等级、储能密度等条件限制，通常采用自愈式电容器才能满足要求。自愈式直流支撑电容器具有体积小、重量轻、防火等级高、储能密度大等优点，被广泛引用于柔性直流输电工程、轨道交通、风电光伏等领域。
[0003]直流支撑电容器具有容量大、工作电压高的特点。在运行过程中，直流支撑电容器内部储存了大量的能量。若直流支撑电容器在运行中内部发生金属性短路，其储存的能量将会瞬间释放，在内部产生大量的气体。假如直流支撑电容器外壳强度不够，则容易产生剧烈爆炸，造成设备损坏并威胁人身安全。因此需要对直流支撑电容器的外壳耐爆性能进行测试，保证设备运行时的安全性。
[0004]现行标准中，对频率为50Hz应用于电力系统的高压并联电容器、滤波电容器、串联电容器的外壳耐爆试验的耐受试品、耐受能量、试验回路、试验方法进行了规定。交流用电力电容器与直流支撑电容器内部结构、使用材料、电气参数均不相同。除此以外，交流用电力电容器耐爆试验能量在15KJ左右，直流支撑电容器耐爆试验注入能量可达40KJ以上。现行标准中的试验回路、试验方法等难以直接应用于直流支撑电容器上。除此以外，现行标准中的试品制备方法、试验回路、试验方法等内容并不具体，并未提出具体的实施方案。

技术实现思路

[0005]本专利技术提出一种用于确定直流支撑电容器外壳耐爆性能的装置及方法，以解决如何对电容器外壳的耐爆性能进行试验的问题。
[0006]为了解决上述问题，根据本专利技术的一个方面，提供了一种用于确定直流支撑电容器外壳耐爆性能的装置，所述装置包括：相连接的直流储能回路和脉冲放电回路；其中，
[0007]所述直流储能回路，包括：串联连接的直流电源和储能电容器，所述直流电源用于对储能电容器进行充电，使所述储能电容器内部存储能量，以将所述储能电容器作为脉冲放电回路的回路电源；
[0008]所述脉冲放电回路，包括：串联后与储能电容器串联的可调电感和试品电容器；所述储能电容器通过脉冲放电将内部存储的能量注入至试品电容器，以对所述试品电容器进行耐爆性试验。
[0009]优选地，其中所述直流储能回路，还包括：充电开关，所述充电开关的一端与直流电源的正极相接，所述充电开关的另一端与储能电容器的正极相连接，所述直流电源的负极与储能电容器的负极相连接且接地；通过导通充电开关控制所述直流电源给储能电容器进行充电，其中储能电容器储存的充电能量为试品电容器在额定电压下的能量。
[0010]优选地，其中所述直流储能回路，还包括：泄能开关泄能电阻，所述泄能开关的一端分别与直流电源的正极和储能电容器的正极相连接，所述泄能开关的另一端与所述泄能电阻的一端相连接，所述泄能电阻的另一端接入地线；通过导通泄能开关控制所述储能电容器内部储存的能量通过泄能电阻进行释放。
[0011]优选地，其中所述直流储能回路，还包括：与所述储能电容器并联的高精度电压表，所述高精度电压表用于获取储能电容器两端的电压数据，并将所述电压数据返回至直流电源，以使得直流电源根据所述电压数据控制是否对所述储能电容器进行充电。
[0012]优选地，其中所述脉冲放电回路，还包括：脉冲放电开关和短路开关；其中，
[0013]所述脉冲放电开关的一端与所述储能电容器的正极相连接，所述脉冲放电开关的另一端与所述试品电容器的一端相连接，所述可调电感的一端分别与储能电容器的负极和地相连接，所述可调电感的另一端与所述试品电容器的另一端相连接；通过导通所述脉冲放电开关控制所述储能电容器将内部存储的能量注入至试品电容器；
[0014]所述短路开关与所述试品电容器并联，通过短路开关将试品电容器两端短接，以进行回路放电。
[0015]优选地，其中所述短路开关内置有电阻铜导体。
[0016]优选地，其中所述脉冲放电开关，包括：钨铜电极和触发铜针，触发铜针置于钨铜电极上方；当需要给试品电容注入能量时，控制钨铜电极上方的铜针掉落，电极的间隙减小，形成放电回路，使得储能电容器储存能量注入试品电容中。
[0017]优选地，其中所述装置还包括：波形采集回路，包括：电流传感器和电压传感器；其中，
[0018]所述电流传感器串联于所述脉冲放电回路中，并与波形采集设备相连接，用于对脉冲放电的电流信号进行测量，并输出电流信号至所述波形采集设备；
[0019]所述电压传感器一端分别与所述储能电容器的正极和试品电容器的一端相连接，另一端与所述波形采集设备相连接，用于对脉冲放电的电压信号形进行测量，并输出电压信号至所述波形采集设备；
[0020]优选地，其中所述电流传感器为罗氏线圈；所述电压传感器为高压探头。
[0021]根据本专利技术的另一个方面，提供了一种基于如上所述的用于确定直流支撑电容器外壳耐爆性能的装置确定电容器外壳耐爆性能的方法，所述方法包括：
[0022]将试品电容器接入至试验回路，利用直流储能回路对储能电容器进行充电，使所述储能电容器内部存储能量，以将所述储能电容器作为脉冲放电回路的回路电源；
[0023]利用脉冲放电回路使得储能电容器通过脉冲放电将内部存储的能量注入至试品电容器，以对所述试品电容器进行耐爆性试验；
[0024]根据所述试品电容器的状态确定电容器外壳的耐爆性能。
[0025]优选地，其中所述方法还包括：在将试品电容器接入至试验回路之前，
[0026]确定试品电容器的额定爆破能量，包括：
[0027][0028]其中，W0为所述额定爆破能量；C0和U0分别为所述试品电容器的电容值和额定电压；
[0029]按照储能电容器储存的能量在充电电压不超过1.1U0时，达到试品电容器的额定爆破能量，计算满足要求的储能电容器参数；
[0030]按照试验回路的基准放电波形相邻峰值之比大于等于预设比值，基准放电波形振荡频率大于等于预设频率阈值的要求，根据储能电容器的容量，计算可调电感的电感值，以使放电波形满足试验要求。
[0031]优选地，其中所述方法还包括：在将试品电容器接入至试验回路之前，
[0032]在试品电容器中心距顶部预设高度位置处预置一个极间金属性短路的短路故障元件，所述短路故障元件为两端由软铜排短接的电容器元件制作而成，短路铜排阻抗大于等于0.1mΩ。
[0033]优选地，其中所述方法还包括：在将试品电容器接入至试验回路之前，
[0034]导通与试品电容器并联的短路开关，短接所述试品电容器，根据试品电容器的额定爆破能量，计算储能电容器的充电电压，通过直流电源对储能电容器充电，达到储能电容器的充电电压后，断开直流电源；并利用脉冲放电开关进行放电，使储能电容器内部储存能量通过短路开关处放电，并记录基准放电波本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于确定直流支撑电容器外壳耐爆性能的装置，其特征在于，所述装置包括：相连接的直流储能回路和脉冲放电回路；其中，所述直流储能回路，包括：串联连接的直流电源和储能电容器，所述直流电源用于对储能电容器进行充电，使所述储能电容器内部存储能量，以将所述储能电容器作为脉冲放电回路的回路电源；所述脉冲放电回路，包括：串联后与储能电容器串联的可调电感和试品电容器；所述储能电容器通过脉冲放电将内部存储的能量注入至试品电容器，以对所述试品电容器进行耐爆性试验。2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述直流储能回路，还包括：充电开关，所述充电开关的一端与直流电源的正极相接，所述充电开关的另一端与储能电容器的正极相连接，所述直流电源的负极与储能电容器的负极相连接且接地；通过导通充电开关控制所述直流电源给储能电容器进行充电，其中储能电容器储存的充电能量为试品电容器在额定电压下的能量。3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述直流储能回路，还包括：泄能开关泄能电阻，所述泄能开关的一端分别与直流电源的正极和储能电容器的正极相连接，所述泄能开关的另一端与所述泄能电阻的一端相连接，所述泄能电阻的另一端接入地线；通过导通泄能开关控制所述储能电容器内部储存的能量通过泄能电阻进行释放。4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述直流储能回路，还包括：与所述储能电容器并联的高精度电压表，所述高精度电压表用于获取储能电容器两端的电压数据，并将所述电压数据返回至直流电源，以使得直流电源根据所述电压数据控制是否对所述储能电容器进行充电。5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述脉冲放电回路，还包括：脉冲放电开关和短路开关；其中，所述脉冲放电开关的一端与所述储能电容器的正极相连接，所述脉冲放电开关的另一端与所述试品电容器的一端相连接，所述可调电感的一端分别与储能电容器的负极和地相连接，所述可调电感的另一端与所述试品电容器的另一端相连接；通过导通所述脉冲放电开关控制所述储能电容器将内部存储的能量注入至试品电容器；所述短路开关与所述试品电容器并联，通过短路开关将试品电容器两端短接，以进行回路放电。6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述短路开关内置有电阻铜导体。7.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述脉冲放电开关，包括：钨铜电极和触发铜针，触发铜针置于钨铜电极上方；当需要给试品电容注入能量时，控制钨铜电极上方的铜针掉落，电极的间隙减小，形成放电回路，使得储能电容器储存能量注入试品电容中。8.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：波形采集回路，包括：电流传感器和电压传感器；其中，所述电流传感器串联于所述脉冲放电回路中，并与波形采集设备相连接，用于对脉冲放电的电流信号进行测量，并输出电流信号至所述波形采集设备；所述电压传感器一端分别与所述储能电容器的正极和试品电容器的一端相连接，另一端与所述波形采集设备相连接，用于对脉冲放电的电压信号形进行测量，并输出电压信号
至所述波形采集设备。9.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，所述电流传感器为罗氏线圈；所述电压传感器为高压探头。10.一种基于如权利要求1
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9中任一项所述的用于确定直流支撑电容器...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨伟敏，周姣，黄想，严飞，何慧雯，
申请(专利权)人：中国电力科学研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：