一种中压开关设备凝露试验用单/三相老化试验系统的制作方法

1.本发明涉及老化试验系统，特别是一种中压开关设备凝露试验用单/三相老化试验系统。


背景技术：

2.凝露是指当空气温度达到特定湿度下的露点温度时，空气中的水分以液态形式析出并附着在固体表面的一种物理现象。开关设备长期处于凝露状态下会严重降低其外绝缘强度，造成绝缘击穿，甚至诱发短路事故。电网运行数据表明，凝露是导致中压开关设备异常放电，造成供电中断的重要诱因之一。为验证开关设备在凝露工况下的绝缘和抗腐蚀性能，gb/t 3906-2020和dl/t 593-2016分别给出了相应的试验程序、试验方法和判断准测。
3.凝露试验属于典型的综合环境试验（电气+环境），gb/t 3906-2020规定凝露试验时由于泄漏电流增大而导致的试品侧的电压跌落应≤5%，但目前常规的工频试验电源通常为单相、额定工作电流小、短路阻抗较大、低压绕组无抽头而导致规定试验电压下污秽试验时回路的短路电流不满足gb/t 4585-2004的要求。
4.目前常规试验装置或系统的缺点：1.目前未见满足上述标准要求的成熟、完整、系统的凝露试验用单三/相老化试验系统解决方案。
5.2.严格意义上来说，工频试验电源装置的各种特性参数（如电压跌落、最大短路电流、电源容量等）不满足标准要求。


技术实现要素：

6.本发明的目的是提供一中压开关设备凝露试验用单/三相老化试验系统,以便能对3.6~40.5kv中压开关设备能同时满足gb/t 3906-2020和dl/t 593-2016凝露试验的要求。
7.本发明的目的是这样实现的，一种中压开关设备凝露试验用单/三相老化试验系统，其特征是，至少包括：环境试验箱（9）、试品（8）、高压环境单元、凝露环境单元、试验支架（10），试品（8）放置在试验支架（10）上，和地面形成距离，试验支架（10）距中在环境试验箱（9）内，环境试验箱（9）上左端有干式穿墙套管（7），高压环境单元穿过干式穿墙套管（7）引入到环境试验箱（9）中的试品（8）上，环境试验箱（9）上右端有凝露环境单元，凝露环境单元使环境试验箱（9）内形成凝露环境，高压环境单元用于向试品（8）提供3.6~40.5kv中压开关电源，环境试验箱（9）用于控制凝露环境和控制3.6~40.5kv电压，记录凝露环境和3.6~40.5kv变化，输出凝露环境和3.6~40.5kv变化影响试品（8）性能的状态记录。
8.所述的高压环境单元包括：晶闸管电压跌落补偿单元（1）、三相调压器（2）、单/三相老化试验工频试验电源（3）、高压电流表（4）、工频保护电阻（5）、电容分压器（6）；3.6~40.5kv电压通过晶闸管电压跌落补偿单元（1）输入到三相调压器（2），由三相调压器2的输出端接入单/三相老化试验工频试验电源3，单/三相老化试验工频试验电源（3）分三相电
压，三相电压分别经过串接的高压电流表（4）、工频保护电阻（5），再通过电容分压器（6）由三根干式穿墙套管（7）引入环境试验箱（9）内的试品（8）三相端。
9.所述的晶闸管电压跌落补偿单元（1）用于当试品凝露试验时由于泄漏电流增大而导致试品侧的电压跌落时，通过提高晶闸管的导通角度，以ms级响应提高调压器输入侧电压，进而补偿试品侧电压跌落。
10.所述的三相调压器(2)采用一台600kva，10/0～10kv的柱式调压器，其阻抗电压介于3%~12%。
11.所述的单/三相老化试验工频试验电源(3)为三相，容量为500kva、变比为4
×
10/120kv，用于承受单相运行时不平衡电流作用，其低压侧由4组可串、可并的10kv绕组组成。
12.所述的高压电流表（4）为抗干扰型，其测量范围0~50a，表内带电光转换装置，通过光纤将测量结果传送至远方测控计算机。
13.所述的电容分压器（6）其设计变比为1000:1,高低压臂电容分别为：2000pf和2μf。
14.所述的环境试验箱（9）用于给试品提供凝露环境，同时，配合穿墙套可引入高电压，试验箱顶部设计为坡顶，坡度为2
°
，便于凝露试验时顶部雾气凝结，沿坡顶向四周滑下。
15.所述的凝露环境单元包括： ro水处理单元（12）、电热加湿器（13）、热雾喷头（14）、超声波高频雾化发生器（15）和冷雾喇叭喷头（16）；生活用水通过ro水处理单元（12）处理成软水提供给电热加湿器（13），电热加湿器（13）受控提供需要温度的软水给超声波高频雾化发生器（15），由超声波高频雾化发生器（15）形成雾化由冷雾喇叭喷头（16）向环境试验箱输出雾化汽液体，使环境试验箱产生凝露。
16.所述的ro水处理单元（12）将自来水存入原水箱，由增加泵将原水箱的水加压经多介质过滤器、活性炭过滤器、钠离子软化器、精密过滤器过滤后，在由一级高压泵增加经一级反渗透、纯水箱后，再经二级反渗透形成软水；软水的电导率可控制到小于5μs/cm，经混水调节后可满足dl/t 593-2016附录m凝露试验的要求。
17.所述的环境试验箱（9）包括一个泄漏电流测量表（11）连接在环境试验箱（9）和地之间，用于获取环境试验箱（9）的泄漏电流。
18.本发明的优点和关键点1.中压开关设备凝露试验用单三/相老化试验系统可单相、三相试验，该系统能同时满足gb/t 3906-2020和dl/t 593-2016凝露试验的要求。节省了场地和试验设备投资，是中压开关设备成熟的凝露老化试验解决方案。
19.2.设计了特殊单/三相老化试验工频试验电源。高压绕组对地电压为120kv，低压绕组设计分为四组，可串可并，解决了标准规定试验电压下污秽试验时回路短路电流的要求。
20.3.设计的试验系统，严格满足gb/t 3906-2020、dl/t 593-2016及gb/t 4585-2004中关于凝露污秽试验的要求（如电压跌落、最大短路电流、气候环境、凝露条件、雾平均粒径等）4.系统中同时设计了热雾和冷雾。兼顾了热雾起雾效率高、时间短，冷雾粒径小、可用于冷却环境等优势。
21.5.环境试验箱顶部设计为坡顶，坡度为2
°
，便于凝露试验时顶部雾气凝结，沿坡顶向四周滑下，避免屋顶中间水珠滴落至试品上，引发试品放电而使试验无效。
22.6.高压电流表和泄漏电流测量表均采用自动量程切换，且抗干扰能力强、具有隔离作用的光纤传输方案，可提高测量系统安全性。
23.7.设计中给出了各原部件的具体设计参数和选型依据，可用于指导实际生产。
附图说明
24.下面结合实施例及实施例附图对本发明进行进一步说明：图1 是中压开关设备凝露试验用单三/相老化试验系统原理图；图2是三相柱式调压器阻抗特性；图3是单/三相老化试验工频试验电源（a相）；图4a是网状试验支架俯视图；图4b是网状试验主视图；图5是热雾喷头；图6是超声波高频雾化发生器。
25.图中，1、晶闸管电压跌落补偿单元；2、三相柱式调压器；3、单/三相老化试验工频试验电源；4、高压电流表；5、工频保护电阻；6、电容分压器；7、干式穿墙套管；8、试品（户内开关柜）；9、环境试验箱；10、试验支架；11、泄漏电流测量表；12、ro水处理单元；13、电热加湿器；14、热雾喷头；15、超声波高频雾化发生器；16、冷雾喇叭喷头。
具体实施方式
26.如图1所示，一种中压开关设备凝露试验用单/三相老化试验系统，其特征是，至少包括：环境试验箱9、试品8、高压环境单元、凝露环境单元、试验支架10和试品8，试品8放置在试验支架10上，和地面形成距离，试验支架10距中在环境试验箱9内，环境试验箱9上左端有干式穿墙套管7，高压环境单元穿过干式穿墙套管7引入到环境试验箱9中的试品8，环境试验箱9上右端有凝露环境单元，凝露环境单元用于使环境试验箱9内形成凝露环境，高压环境单元用于向试品8提供3.6~40.5kv中压开关电源，环境试验箱9用于控制凝露环境和控制3.6~40.5kv电压，记录凝露环境和3.6~40.5kv变化，输出凝露环境和3.6~40.5kv变化影响试品8性能的状态记录。
27.所述的高压环境单元包括：晶闸管电压跌落补偿单元1、三相（柱式）调压器2、单/三相老化试验工频试验电源3、高压电流表4、工频保护电阻5、电容分压器6；3.6~40.5kv电压通过晶闸管电压跌落补偿单元1输入到三相（柱式）调压器2，由三相（柱式）调压器2的输出端接入单/三相老化试验工频试验电源3，单/三相老化试验工频试验电源3分三相电压，三相电压分别经过串接的高压电流表4、工频保护电阻5，在通过电容分压器6由三根干式穿墙套管7引入环境试验箱9内的试品8三相端。
28.所述的晶闸管电压跌落补偿单元1用于当试品凝露试验时由于泄漏电流增大而导致试品侧的电压跌落时（可能超过5%），通过提高晶闸管的导通角度，以ms级响应提高调压器输入侧电压，进而补偿试品侧电压跌落。克服调压器调整电压时间较长不能及时补偿此跌落的问题。
29.晶闸管电压跌落补偿单元1其参数见表2。
30.如图2所示，三相柱式调压器2采用一台600kva，10/0～10kv的柱式调压器，其阻抗
电压特性较移圈式、感应式调压器优良，适宜于作为污秽试验成套装置的调压部件，根据二次侧输出电压百分比，其阻抗电压介于3%~12%。
31.所述的单/三相老化试验工频试验电源3为三相，容量为500kva、变比为4
×
10/120kv，可承受单相运行时不平衡电流作用。其低压侧由4组可串、可并的10kv绕组组成。由于低压绕组的连接方式不同，变压器低/高压绕组的额定电压和短路阻抗百分数亦有所不同，见图3和表1：表1 单/三相老化试验工频试验电源与调压器匹配表u
20
(%)—调压器的二次输出电压百分比，z
kt
(%)—调压器短路阻抗百分数，zk(%)—污秽试验变压器的短路阻抗百分数。
32.高压电流表4为抗干扰型，其测量范围0~50a，共有3个量程范围（0.1~5a、1~20a、1~50a），量程可自动完成切换，表内带电光转换装置，可通过光纤将测量结果传送至远方测控计算机。
33.所述的工频保护电阻5其电阻值需经验算以满足短路电路电流≥15a和电阻/电抗比(r/x)大于0.1，根据试验电压取值为2.0kω、1.0kω和0.5kω，具体见表2。
34.表2 试验回路在典型试验电压下的短路电流及r/x值验算
电容分压器6其设计变比为1000:1,高低压臂电容分别为：2000pf和2μf，高压臂选为2000pf是为提高工频试验电源“惯性”，有利于进一步减少泄露电流较大时试品侧电源跌落。
35.干式穿墙套管7其额定电压为72.5kv，额定电流630a，耐污秽型。
36.环境试验箱9用于给试品提供凝露环境，同时，配合穿墙套可引入高电压。试验箱顶部设计为坡顶，坡度为2
°
，目的是便于凝露试验时顶部雾气凝结，沿坡顶向四周滑下，避免屋顶中间水珠滴落至试品上，引发试品放电而使试验无效。
37.主要技术指标为：温度范围：20~60℃（偏差
±
1℃）相对湿度范围：20~100%（偏差
±
5%）环境箱内净尺寸：长宽高：4
×5×
4.5m（体积：90m
³
）升温速率：1.0℃～2.0℃/min加热方式：电热鼓风循环加热传感器：3处铂电阻pt100（上、中、下）除湿器：加热除湿所述的凝露环境单元包括： ro水处理单元12、电热加湿器13、热雾喷头14、超声波高频雾化发生器15和冷雾喇叭喷头16；生活用水通过ro水处理单元12处理成软水提供给电热加湿器13，电热加湿器13受控提供需要温度的软水给超声波高频雾化发生器15，由超声波高频雾化发生器15形成雾化由冷雾喇叭喷头16向环境试验箱输出雾化汽液体，使环境试验箱产生凝露。
38.所述的ro水处理单元12将自来水存入原水箱，由增加泵将原水箱的水加压经多介
质过滤器、活性炭过滤器、钠离子软化器、精密过滤器过滤后，在由一级高压泵增加经一级反渗透、纯水箱后，再经二级反渗透形成软水。软水的电导率可控制到小于5μs/cm，经混水调节后可满足dl/t 593-2016附录m凝露试验的要求。
39.所述的环境试验箱9包括一个泄漏电流测量表11连接在环境试验箱9和地之间，用于获取环境试验箱9的泄漏电流。
40.泄漏电流测量表11用于测量经过试品金属外壳入地的泄露电流，其主要技术参数为：测量电流类型：交流测量量程：0~200μa、0~2ma、0~250ma，分辨率：1μa量程切换：自动切换抗干扰设计：外壳金属材料全屏蔽如图4a和图4b所示，所述的试验支架10其高度按gb/t 3906-2020为0.65m（≥0.5m），不锈钢材质，长宽高尺寸为：3.3m
×
2.3m
×
0.65m。内部为网格，目的是不遮挡试验产生的雾气，利于试品表面凝露快速形成。网格中心间距为0.5m，用镀铝锌方钢管焊接而成，方钢管规格为50
×
50
×
8mm，支架整体称重为3t，满足40.5kv及以下户内高压开关设备的凝露试验需求。
41.电热加湿器13用于加热ro水处理单元12产生的软水以产生蒸汽热雾。蒸汽雾的平均粒径为10~30μm，蒸汽雾输入量满足gb/t 4585-2004要求（（0.05
±
0.01)kg/h
·m³
）：因此设计满足本环境试验箱的蒸气雾量为：4.5kg/h。
42.如图5所示，热雾喷头14为不锈钢材质，蜂窝孔状（每个孔径5mm），布置于环境试验箱底部，利于热雾蒸腾。
43.如图6所示，超声波高频雾化发生器15包括压缩空气源、超声波发生器雾化喷嘴等组成，其利用超声波振动产生高振荡，从而能够产生极细的液滴，也称为“干雾或冷雾”。超声波高频雾化发生器可以较为精确地控制液滴尺寸，一方面满足标准规定的雾滴平均直径＜20μm的要求，另外一方面还可以用于给环境试验箱降温，从而满足dl/t593-2016要求的试验环境温度≤40℃的要求。
44.本实施例没有详细叙述的部件和结构属本行业的公知部件和常用结构或常用手段，这里不一一叙述。