電容器極間工頻交流耐壓試驗(yàn)裝置PLC控制程序設(shè)計(jì)

劉靜，王蔚

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電容器極間工頻交流耐壓試驗(yàn)裝置PLC控制程序設(shè)計(jì)

劉靜，王蔚

（長(zhǎng)春工業(yè)大學(xué)電氣與電子工程學(xué)院，吉林 長(zhǎng)春 130012）

為了解決大容量設(shè)備在工頻交流耐壓試驗(yàn)時(shí)存在的“變壓器和調(diào)壓器體積大及笨重”問(wèn)題，將諧振技術(shù)和PLC控制技術(shù)[1]應(yīng)用到工頻交流串聯(lián)諧振試驗(yàn)裝置中。研究表明，此試驗(yàn)裝置可以實(shí)現(xiàn)大容量設(shè)備在較小的電源容量下進(jìn)行耐壓試驗(yàn)，還能提高試驗(yàn)便捷性和靈活性。

耐壓試驗(yàn)；PLC；工頻串聯(lián)諧振；變壓器

電容器是電力系統(tǒng)中的一種重要設(shè)備[2]，影響著電網(wǎng)的安全運(yùn)行。之前出廠前的測(cè)試[3]基本上都是手動(dòng)的，效率低、不安全，在此設(shè)計(jì)一個(gè)自動(dòng)PLC控制的測(cè)試程序。

本文先對(duì)諧振狀態(tài)展開分析，提出用PLC控制調(diào)壓器方法。利用PLC柱式調(diào)壓器的滑動(dòng)觸頭，使試品能夠在較低的輸入電壓下實(shí)現(xiàn)工頻交流耐壓試驗(yàn)。

1 極間耐壓試驗(yàn)的方案選擇

目前主要可以通過(guò)2種方法來(lái)獲得工頻交流試驗(yàn)電壓[5]：①主要利用試驗(yàn)變壓器；②主要依據(jù)不同試品的試驗(yàn)特點(diǎn)，分別采用串聯(lián)諧振[6]、并聯(lián)諧振或串并聯(lián)諧振的方法來(lái)獲得工頻交流試驗(yàn)電壓。本文采用方法②。

2 設(shè)計(jì)方案論述

2.1 電容器極間工頻耐壓試驗(yàn)

電容器極間工頻交流耐壓實(shí)驗(yàn)接線情況如圖1所示。

在圖1中，T3為圖1柱式調(diào)壓器，其輸入電壓為L(zhǎng)31和L32，其中心抽頭由1臺(tái)三相交流異步電動(dòng)機(jī)控制。T4為勵(lì)磁變壓器，根據(jù)實(shí)際需要選擇1個(gè)抽頭連接到可調(diào)電抗器L的輸入端，作為L(zhǎng)的輸入電壓。

圖1 電容器極間工頻交流耐壓接線圖

L輸出電感量有5檔，根據(jù)實(shí)際需要選擇其中一檔連接到CX上。通過(guò)1臺(tái)三相異步電動(dòng)機(jī)控制L的鐵芯運(yùn)動(dòng)，控制電感進(jìn)而控制其輸出電壓。CX為被測(cè)試電容器，PV5為電壓傳感器，其輸出信號(hào)為4～20 mA。TA8和TA10輸出信號(hào)為4～20 mA。該控制系統(tǒng)適用于產(chǎn)品容量100～800 Kvar，額定電壓3～24 kV，試驗(yàn)電壓為額定電壓的2.15倍下的極間耐壓試驗(yàn)。

2.2 電容器極間工頻耐壓試驗(yàn)步驟

2.2.1 接線

根據(jù)接線圖將試驗(yàn)中所需設(shè)備連接起來(lái)，電容器一端接高壓，另一端可靠接地。檢查無(wú)誤，關(guān)柵欄，開警示燈，禁止入場(chǎng)。

2.2.2 開啟電源

合上柱式調(diào)壓器操作臺(tái)電源閘（QF7），使其處于“ON”，GPXZ-5000電容綜合實(shí)驗(yàn)控制臺(tái)電源接通；打開控制臺(tái)的電源鑰匙開關(guān)，“電源”燈亮。調(diào)壓器自動(dòng)到零電壓，“調(diào)壓復(fù)零”燈亮；進(jìn)行高壓試驗(yàn)。

2.2.3 手動(dòng)操作

按下“報(bào)警”鍵，“報(bào)警”燈亮，并發(fā)出警報(bào)聲，提示試驗(yàn)即將開始；按下“啟動(dòng)”鍵，“啟動(dòng)”燈亮，試驗(yàn)開始；按下“升壓”鍵或“降壓”鍵，調(diào)壓器輸出電壓為電容器額定電壓的2.15倍，在調(diào)節(jié)電壓的過(guò)程中，監(jiān)視原邊和試品的電壓和電流值；當(dāng)試驗(yàn)電壓達(dá)到要求值，按下“耐壓計(jì)時(shí)”鍵，數(shù)字計(jì)時(shí)器開始10 s計(jì)時(shí)。當(dāng)計(jì)時(shí)到0時(shí)，調(diào)壓器自動(dòng)降壓到最小值，“調(diào)壓復(fù)零”燈亮；按“停止”鍵，“停止”燈亮；試驗(yàn)結(jié)束。

3 PLC控制程序總梯形圖

圖2所示為PLC控制程序的總梯形圖。

在PLC控制程序的基礎(chǔ)上，通過(guò)各種控制按鈕，采集到各個(gè)開關(guān)量和模擬量的信息，根據(jù)控制臺(tái)的指令執(zhí)行相應(yīng)的試驗(yàn)測(cè)試程序，來(lái)達(dá)到測(cè)試電容器的目的。

4 結(jié)論

本文將諧振技術(shù)和PLC控制技術(shù)應(yīng)用到工頻交流串聯(lián)諧振試驗(yàn)裝置中，提出用PLC的控制調(diào)壓器方法，使試品能夠在較低的輸入電壓下實(shí)現(xiàn)工頻交流耐壓試驗(yàn)。結(jié)果表明，設(shè)計(jì)的PLC控制測(cè)試程序不僅能順利完成測(cè)試，還能提高效率。

圖2 PLC控制程序的總梯形圖

［1］向曉漢.西門子S7-200PLC完全精通教程［M］.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2012.

［2］納塔拉楊.電力電容器［M］.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2007.

［3］關(guān)汝杰.影響電力電容器安全運(yùn)行的因素［J］.硅谷，2011（19）.

［4］范希林.電力電容器常見故障及其診斷研究［J］.科協(xié)論壇，2008（2）.

［5］劉曉輝，陳鳳偉.關(guān)于大容量電力電容器極間交流耐壓試驗(yàn)的探討［J］.中國(guó)科技信息，2006（22）.

［6］李莉.梁光恒.變頻串聯(lián)諧振法在并聯(lián)電容器組交流耐壓試驗(yàn)中的應(yīng)用［J］.電氣應(yīng)用，2007（10）.

［7］雷斌，呂鳳玉，馬殷元.基于PLC和組態(tài)王的農(nóng)村水廠監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)［J］.自動(dòng)化技術(shù)與應(yīng)用，2010（12）.

2095－6835（2018）18－0037－02

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10.15913/j.cnki.kjycx.2018.18.037

〔編輯：嚴(yán)麗琴〕