CN103235201A - 特高压串补火花间隙触发控制箱型式试验方法及试验电路 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种特高压串补火花间隙触发控制箱型式试验方法及试验电路，该方法包括的步骤为：对火花间隙触发控制箱基本功能和性能测试；测试有电源偏差、在环境温度影响下、绝缘性能、在电磁兼容影响下、机械性能振动试验时和在长期带电稳定运行状态下火花间隙触发控制箱的通信状态和触发状态的正确性，本发明提供的试验方法能够提供与实际运行工况相仿的接线方式和运行方式，并且该试验电路简单、灵活，高度仿真特高压现场情况。

Description

特高压串补火花间隙触发控制箱型式试验方法及试验电路

技术领域

本发明属于特高压检测领域，具体涉及一种特高压串补火花间隙触发控制箱型式试验方法及试验电路。

背景技术

在远距离大容量输电系统中使用串联补偿(简称串补)系统能够有效地提高特高压系统稳定运行水平，增加特高压线路输送容量，提升网络实际输送能力。特高压串联补偿系统由地面设备和平台设备组成，特高压串联补偿平台通过绝缘瓷瓶与地连接，以光纤为介质与地面设备完成通信，也即特高压串补平台与大地完全绝缘，特高压串补平台上的设备也完全与地绝缘。火花间隙触发控制箱放置在串补平台上，因此火花间隙触发控制箱也完全与大地完全绝缘。

火花间隙触发控制箱作为整个火花间隙一级点火装置，首先需考虑自身装置的工作稳定性，其次还需要考虑其在串补平台上与大地绝缘的特殊性，因此，必须对火花间隙触发控制箱进行型式试验以检验其功能、性能指标是否符合要求。

发明内容

本发明的目的是提供了一种1000kV特高压串补火花间隙触发控制箱型式试验方法及试验电路，该试验方法考察被测试的火花间隙触发控制箱在正常条件下，不同的电磁兼容环境下、不同的温湿度环境下的火花间隙触发控制箱通信状态、触发状态(正常触发、误触发、拒触发)的正确性，并且该试验电路简单、灵活，高度仿真特高压现场情况。

本发明的目的是采用下述技术方案实现的：

一种特高压串补火花间隙触发控制箱型式试验方法，其改进之处在于，所述方法包括下述步骤：

A、对火花间隙触发控制箱基本功能和性能测试；

B、测试有电源偏差时所述火花间隙触发控制箱的工作状态；

C、测试在环境温度影响下所述火花间隙触发控制箱的工作状态；

D、测试所述火花间隙触发控制箱的绝缘性能；

E、测试电磁兼容影响下所述火花间隙触发控制箱的工作状态；

F、测试机械性能振动试验时所述火花间隙触发控制箱的工作状态；

G、测试所述火花间隙触发控制箱在长期带电稳定运行状态下的工作状态。

本发明提供的一种优选的技术方案是：所述步骤A中，对火花间隙触发控制箱基本功能和性能测试包括在正常电磁兼容环境和正常温湿度环境下所述火花间隙触发控制箱通信状态和触发状态的正确性；所述触发状态包括正常触发、误触发和拒触发。

本发明提供的第二优选的技术方案是：所述步骤B中，测试所述火花间隙触发控制箱供电电源在额定电流40mA-1.2A时的工作状态，包括所述火花间隙触发控制箱通信状态和触发状态的正确性。

本发明提供的第三优选的技术方案是：所述步骤C中，测试所述火花间隙触发控制箱在高温+70℃、低温-40℃影响下的工作状态，包括所述火花间隙触发控制箱通信状态和触发状态的正确性。

本发明提供的第四优选的技术方案是：所述步骤D中，测试所述火花间隙触发控制箱的绝缘电阻、介质强度和湿热影响下绝缘电阻是否满足标准要求；测试冲击电压影响试验后所述火花间隙触发控制箱工作状态是否正常，包括所述火花间隙触发控制箱通信状态和触发状态的正确性。

本发明提供的第五优选的技术方案是：所述步骤E中，将电磁干扰通过耦合或是注入方式接入所述火花间隙触发控制箱，测试在电磁兼容环境下所述火花间隙触发控制箱的工作状态，即所述火花间隙触发控制箱通信状态和触发状态的正确性；测试项目包括：振荡波抗扰度试验、脉冲磁场抗扰度试验、工频磁场抗扰度试验、射频电磁场辐射抗扰度试验、浪涌(冲击)抗扰度试验；、电快速瞬变脉冲群抗扰度试验、静电放电抗扰度试验、阻尼振荡磁场抗扰度试验、射频场感应的传导骚扰抗扰度、电源电压突降和中断抗扰度试验。

本发明提供的第六优选的技术方案是：所述步骤F中，将所述火花间隙触发控制箱按照标准要求进行机械性能振动试验，试验后测试所述火花间隙触发控制箱通信状态和触发状态的正确性。

本发明提供的第七优选的技术方案是：所述步骤G中，测试所述火花间隙触发控制箱在长期带电稳定运行状态下的工作状态，包括所述火花间隙触发控制箱通信状态和触发状态的正确性。

本发明基于另一目的提供的一种如上述所说火花间隙触发控制箱型式试验方法的试验电路，其改进之处在于，所述电路包括通信监视设备、火花间隙触发控制箱、模拟点火装置；所述通信监视设备和花间隙触发控制箱通过光纤连接；所述火花间隙触发控制箱和模拟点火装置通过电缆连接。

本发明提供的一种优选的技术方案是：对所述火花间隙触发控制箱进行电磁兼容试验接地方式；所述火花间隙触发控制箱在变电站现场安装于特高压串补控制平台上，所述特高压串补控制平台与大地完全绝缘，并且火花间隙触发控制箱与所述模拟点火装置通过一定长度(3米-5米)电缆连接，在火花间隙触发控制箱放电点火瞬间或是电磁干扰时，高频信号通过电缆产生的感抗在电缆两端产生一定的压差(施加不同的电磁干扰会产生的不同的压差，根据实际工况来定)；所述电磁兼容接地方式的研究通过计算比对分析得到各种不同导线的电感值，进而确定试验导线长短和导线截面积。

与现有技术相比，本发明达到的有益效果是：

1、本发明提供的试验方法用于1000kV特高压串补火花间隙触发控制箱型式试验，火花间隙触发控制箱是首次在1000kV特高压上应用，因此针对1000kV特高压串补火花间隙触发控制箱没有完整的型式试验方法，本发明首次提出了1000kV特高压串补火花间隙触发控制箱的完整试验方案，为1000kV特高压火花间隙触发控制箱型式试验提供了理论依据和指导文件。

2、本发明提供的试验方法最大程度的模拟现场情况，能够提供与实际运行工况相仿的接线方式和运行方式，通过辅助的模拟点火装置及相关的通信信号辅助设备，全面检测了火花间隙触发控制箱的功能和性能。

3、本发明提供的试验方法中针对电磁兼容试验接地方式分析，提出了直接接地和通过细导线接地两种方式。

附图说明

图1是依据本发明1000kV特高压串补火花间隙触发控制箱型式试验电路原理图；

图2是依据本发明1000kV特高压串补火花间隙触发控制箱电磁兼容试验接地方式研究原理图；

图3是依据本发明1000kV特高压串补火花间隙触发控制箱型式试验方法流程图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式做进一步的详细说明。

本发明1000kV特高压串补火花间隙触发控制箱型式试验原理图如图1所示，该试验电路包括通信监视设备、火花间隙触发控制箱、模拟点火装置、供电电源CT；其中，模拟点火装置是使用车用火花塞。

测试时利用供电电源CT给火花间隙触发控制箱提供恒定的电流，保证火花间隙触发控制箱能够正常工作；火花间隙触发控制箱通过光纤与通信监视设备连接，接收触发命令和发送状态信号；模拟点火装置负责确定触发的正确性。

在进行电磁兼容接地试验时，分别对火花间隙触发控制箱机壳通过扁平铜网线完全接地和通过细导线(长为1米、截面积为1.5平方毫米)接地，分别进行测试。

通信监视设备负责接收火花间隙触发控制箱输出的信号，发送触发命令，判断火花间隙触发控制箱信息通信功能的正确性，从而检验在各种温湿度、电磁兼容环境下火花间隙触发控制箱的通信状态和触发状态。

模拟点火装置负责判断火花间隙触发控制箱接收触发命令至点火瞬间的正确性，从而检验在各种温湿度、电磁兼容环境下火花间隙触发控制箱的触发正确性。

本发明1000kY特高压串补火花间隙触发控制箱电磁兼容试验接地方式研究原理图如图2所示，该试验电路包括辅助测试设备、带高压探头的示波器、电磁干扰源；其中，电磁干扰源包括：快速瞬变脉冲群干扰源、阻尼振荡波干扰源和浪涌干扰源。

测试时利用电磁干扰源将干扰通过耦合和注入方式加入辅助测试设备，将示波器的两个表笔分别接在接地线的两端，通过示波器捕捉接地线上的电压变化，进行如下实验：

a、使用快速瞬变脉冲群信号干扰仪向测控装置施加幅值为500V，频率为5kHz、100kHz的干扰，通过示波器测试5种不同直径接地线两端电压波形；

b、使用阻尼振荡波信号干扰仪向测控装置施加共模幅值为2500V、差模1250V，频率为1MHz的干扰，通过示波器测试5种不同直径接地线两端电压；

c、使用浪涌信号干扰仪向测控装置施加共模幅值为2000V，1.2/50us的干扰，通过示波器测试5种不同直径接地线两端电压。

通过对以上实验所获得波形进行分析可得出以下结论：

①不同直径的导线在干扰时的电压差不同，一般来讲，直径越小的压差越大；

②不同频率的干扰在相同直径导线上产生的电压差也不同，频率越高的压差越大；

③直径不同的导线在快速瞬变脉冲群干扰时产生的压差变化最明显，在浪涌干扰时压差变化不大；

长度为1(单位为cm)，直径为d(单位为cm)的导线的电感值近似公示为：

$L=2l\×[\ln \frac{4l}{d}-0.75]\mathrm{nH}$

电感值为L，高频信号频率为f的感抗公式为：XL＝2πLf

可以看出导线间电压差随导线直径、导线长度及信号频率有关，相对来讲，信号频率影响要更大，这与试验波形基本相符合。

图3是依据本发明1000kV特高压串补火花间隙触发控制箱型式试验方法流程图，该试验方法的具体步骤和测试内容如下：

1)基本功能和性能测试：

将被测火花间隙触发控制箱按图1所示接线，测试在正常电磁兼容环境、正常温湿度环境下火花间隙触发控制箱通信状态、触发状态(正常触发、误触发、拒触发)的正确性；

2)电源影响：

将被测火花间隙触发控制箱按图1所示接线，测试火花间隙触发控制箱供电电源在额定电流40mA-1.2A时的工作状态，包括火花间隙触发控制箱通信状态和触发状态(正常触发、误触发、拒触发)的正确性。

3)环境影响：

将被测火花间隙触发控制箱放入高低温箱并按图1所示接线，测试所述火花间隙触发控制箱在高温+70℃、低温-40℃影响下的工作状态，包括所述火花间隙触发控制箱通信状态和触发状态(正常触发、误触发、拒触发)的正确性。

4)绝缘性能：

测试被测火花间隙触发控制箱的绝缘电阻、介质强度、湿热影响下绝缘电阻是否满足标准要求，冲击电压影响试验后火花间隙触发控制箱工作状态是否正常，火花间隙触发控制箱通信状态、触发状态(正常触发、误触发、拒触发)的正确性；所述的标准要求：绝缘电阻≥100MΩ；介质强度：加2500V无击穿与闪络；冲击电压：施加1.2/50μs、开路试验电压为5kV的标准雷电波；恒定温度+40℃±2℃，相对湿度93％±3％的环境条件下，绝缘电阻≥1.5MΩ。

5)电磁兼容影响：

将被测火花间隙触发控制箱按图1所示接线，将电磁干扰通过耦合或是注入方式接入被测装置，分别测试在电磁兼容环境下火花间隙触发控制箱完全接地和通过细导线接地的通信状态、触发状态(正常触发、误触发、拒触发)的正确性；主要测试项目有：振荡波抗扰度试验、脉冲磁场抗扰度试验、工频磁场抗扰度试验、射频电磁场辐射抗扰度试验、浪涌(冲击)抗扰度试验、电快速瞬变脉冲群抗扰度试验、静电放电抗扰度试验、阻尼振荡磁场抗扰度试验、射频场感应的传导骚扰抗扰度、电源电压突降和中断抗扰度试验；

6)机械性能试验：

将被测火花间隙触发控制箱按照标准要求进行机械性能振动试验，试验后测试火花间隙触发控制箱通信状态、触发状态(正常触发、误触发、拒触发)的正确性；所述的标准要求：《GB/T2423.10-2008电工电子产品环境试验第2部分：试验方法试验Fc：振动(正弦)》。

7)稳定性试验：

测试被测火花间隙触发控制箱在长期带电稳定运行状态下，火花间隙触发控制箱通信状态、触发状态(正常触发、误触发、拒触发)的正确性。

本发明提供了一种1000kV特高压串补二次设备火花间隙触发控制箱型式试验方法及试验电路，该试验方法考察被试火花间隙触发控制箱在正常条件下，不同的电磁兼容环境下、不同的温湿度环境下的火花间隙触发控制箱通信状态、触发状态(正常触发、误触发、拒触发)的正确性，针对电磁兼容试验接地方式分析，提出了直接接地和通过细导线接地两种方式，并且该试验电路简单、灵活，高度仿真特高压现场情况。

最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本申请的技术方案而非对其保护范围的限制，尽管参照上述实施例对本申请进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：本领域技术人员阅读本申请后依然可对申请的具体实施方式进行种种变更、修改或者等同替换，这些变更、修改或者等同替换，其均在其申请待批的权利要求范围之内。

Claims (10)

1.一种特高压串补火花间隙触发控制箱型式试验方法，其特征在于，所述方法包括下述步骤：

A、对火花间隙触发控制箱基本功能和性能测试；

B、测试有电源偏差时所述火花间隙触发控制箱的工作状态；

C、测试在环境温度影响下所述火花间隙触发控制箱的工作状态；

D、测试所述火花间隙触发控制箱的绝缘性能；

E、测试电磁兼容影响下所述火花间隙触发控制箱的工作状态；

F、测试机械性能振动试验时所述火花间隙触发控制箱的工作状态；

G、测试所述火花间隙触发控制箱在长期带电稳定运行状态下的工作状态。

2.如权利要求1所述的火花间隙触发控制箱型式试验方法，其特征在于，所述步骤A中，对火花间隙触发控制箱基本功能和性能测试包括在正常电磁兼容环境和正常温湿度环境下所述火花间隙触发控制箱通信状态和触发状态的正确性；所述触发状态包括正常触发、误触发和拒触发。

3.如权利要求1所述的火花间隙触发控制箱型式试验方法，其特征在于，所述步骤B中，测试所述火花间隙触发控制箱供电电源在额定电流40mA-1.2A时的工作状态，包括所述火花间隙触发控制箱通信状态和触发状态的正确性。

4.如权利要求1所述的火花间隙触发控制箱型式试验方法，其特征在于，所述步骤C中，测试所述火花间隙触发控制箱在高温+70℃、低温-40℃影响下的工作状态，包括所述火花间隙触发控制箱通信状态和触发状态的正确性。

5.如权利要求1所述的火花间隙触发控制箱型式试验方法，其特征在于，所述步骤D中，测试所述火花间隙触发控制箱的绝缘电阻、介质强度和湿热影响下绝缘电阻是否满足标准要求；测试冲击电压影响试验后所述火花间隙触发控制箱工作状态是否正常，包括所述火花间隙触发控制箱通信状态和触发状态的正确性。

6.如权利要求1所述的火花间隙触发控制箱型式试验方法，其特征在于，所述步骤E中，将电磁干扰通过耦合或是注入方式接入所述火花间隙触发控制箱，测试在电磁兼容环境下所述火花间隙触发控制箱的工作状态，即所述火花间隙触发控制箱通信状态和触发状态的正确性；测试项目包括：振荡波抗扰度试验、脉冲磁场抗扰度试验、工频磁场抗扰度试验、射频电磁场辐射抗扰度试验、浪涌抗扰度试验；、电快速瞬变脉冲群抗扰度试验、静电放电抗扰度试验、阻尼振荡磁场抗扰度试验、射频场感应的传导骚扰抗扰度、电源电压突降和中断抗扰度试验。

7.如权利要求1所述的火花间隙触发控制箱型式试验方法，其特征在于，所述步骤F中，将所述火花间隙触发控制箱按照标准要求进行机械性能振动试验，试验后测试所述火花间隙触发控制箱通信状态和触发状态的正确性。

8.如权利要求1所述的火花间隙触发控制箱型式试验方法，其特征在于，所述步骤G中，测试所述火花间隙触发控制箱在长期带电稳定运行状态下的工作状态，包括所述火花间隙触发控制箱通信状态和触发状态的正确性。

9.一种如权利要求1所述的火花间隙触发控制箱型式试验方法的试验电路，其特征在于，所述电路包括通信监视设备、火花间隙触发控制箱、供电电源CT和模拟点火装置；所述通信监视设备和火花间隙触发控制箱通过光纤连接；所述火花间隙触发控制箱和模拟点火装置通过电缆连接。

10.如权利要求9所述的试验电路，其特征在于，对所述火花间隙触发控制箱进行电磁兼容试验接地方式；所述火花间隙触发控制箱在变电站现场安装于特高压串补控制平台上，所述特高压串补控制平台与大地完全绝缘，并且火花间隙触发控制箱与所述模拟点火装置通过电缆连接，在火花间隙触发控制箱放电点火瞬间或是电磁干扰时，高频信号通过电缆产生的感抗在电缆两端产生的压差；所述电磁兼容接地方式的研究通过计算比对分析得到导线的电感值，进而确定试验导线长短和导线截面积。

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