CN105021980A - 交流滤波器断路器双断口电压分布特性评估系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种交流滤波器断路器双断口电压分布特性评估系统，其包括由断路器、三联箱、支柱、高压发生器以及控制箱，所述三联箱连接于断路器的中部，断路器的两端形成左断口和右断口，所述三联箱的下侧连接支柱；控制箱的输出端连接高压发生器的控制端以使高压发生器向三联箱输出不同的直流电压信号；所述断路器的两端分别连接一第一微安表和第二微安表。本发明还公开了一种交流滤波器断路器双断口电压分布特性评估方法。本发明可以对预防性试验规程断路器试验项目进行补充，同时，可以帮助生产运行人员掌握交流滤波器小组断路器开断容性负载后两个断口的分压情况。

Description

交流滤波器断路器双断口电压分布特性评估系统及方法

技术领域

本发明涉及直流输电系统运维技术领域，具体涉及一种基于高压直流泄漏的交流滤波器断路器双断口电压分布特性评估方法。

背景技术

直流输电系统交流滤波器断路器一般采用SF₆气体绝缘，双断口串联型式。交流滤波器断路器与普通常规断路器主要区别为：交流滤波器断路器需承受交直流混合电压。

一般来说，应用在交流滤波器组断路器，有220kV以及500kV两个电压等级，均为双断口的布置方式。交流滤波器(以小组为单元)断路器的结构请参照图1所示，每个交流滤波器的断路器1的中部通过三联箱3连接，起绝缘支撑作用的支柱4连接在三联箱3的下侧。断路器1的两端形成左断口和右断口，其中左断口为CT滤波器侧断口，右断口为母线侧断口。交流滤波器小组断路器开断容性负载(即滤波器小组)时，由于电容器组电压不能突变，且电容器组电容量较大(一般大于1μF)，因此时间常数RC相应在1000ms以内衰减很小，相当于断路器的一端(即左断口)承受直流分量，而断路器的另一端连接交流母线，在开断容性负载后，使得右断口承受系统的交流分量，详见图1所示。

目前，断路器生产厂家以及断路器的相关标准，均没有考虑在交直流混合环境下，电容器组直流残压在双断口的分布特性，只是考虑并联电容在纯交流环境下双断口电容量的最大偏差，并以此确定断路器的不均匀系数，一般在1.02-1.05区间，且预防性试验规程并没有检查双断口在直流高压下分布特性的项目。但是，直流残压在断路器两个串联断口的外绝缘电导分布相关，主要由安装位置污秽、湿度、温度及材料体积电阻率决定，如果两个断口在直流高压下电导差别过大，会导致开断容性负载后分压不均匀，其中一个断口承受大部分的直流电压，存在过电压击穿的风险。

因此，本专利提出一种现场评估交流滤波器小组断路器开断容性负载后双断口均压特性的试验方法，可以对预防性试验规程断路器试验项目进行补充。

发明内容

为了解决上述问题，本发明的目的之一在于交流滤波器断路器双断口电压分布特性评估系统，其通过检测断路器双断口在直流高压下的电导特性，计算交流滤波器小组断路器开断容性负载后直流残压在两个断口的分布范围，评估断路器的均压情况，为生产运行提供指导。

为实现上述目的，本发明采取的技术方案是：

一种交流滤波器断路器双断口电压分布特性评估系统，其包括由断路器、三联箱、支柱、高压发生器以及控制箱，所述三联箱连接于断路器的中部，断路器的两端形成左断口和右断口，所述三联箱的下侧连接支柱；控制箱的输出端连接高压发生器的控制端以使高压发生器向三联箱输出不同的直流电压信号；所述断路器的两端分别连接一第一微安表和第二微安表。

所述高压发生器的接地端与一放电棒连接，所述支柱的另一端接地。

所述控制箱由一交流电源供电。

本发明的另一目的在于交流滤波器断路器双断口电压分布特性评估方法，其通过检测断路器双断口在直流高压下的电导特性，计算交流滤波器小组断路器开断容性负载后直流残压在两个断口的分布范围，评估断路器的均压情况，为生产运行提供指导。

为实现上述目的，本发明采取的技术方案是

一种采用上述交流滤波器断路器双断口电压分布特性评估系统进行电压分布特性评估的方法，其包括以下步骤：

步骤1、断路器开断容性负载后，通过控制箱控制高压发生器产生多个直流电压信号，获取每个直流电压信号时，第一微安表和第二微安表的读数；

步骤2、将每个直流电压信号与第一微安表读数间的对应关系在一坐标系中一一标注，并依次连接，形成左断口的U-I₁曲线；将每个直流电压信号与第二微安表读数间的对应关系在所述坐标系中一一标注，并依次连接，形成右断口的U-I₂曲线；其中，所述U为对左断口和右断口施加的直流电压信号，所述I₁和I₂分别为流过左断口和右断口的泄漏电流；

步骤3、在所述坐标系中寻找一基准泄漏电流I₀，使得该基准泄漏电流I₀对应的对左断口施加的直流电压信号U₁与对右断口施加的直流电压信号U₂之和为断 路器开断容性负载后的直流残压U_DC，所述直流残压其中，U_m为系统额定电压；

步骤4、计算获得左断口和右断口对于直流残压U_DC的均压特性K，所述均压特性K＝U₁/U₂；

步骤5、根据均压特性K的值对断路器双断口电压分布特性进行评估，当0.8≤K≤1.2时，断路器双断口电压分布特性满足要求。

本发明与现有技术相比，其有益效果在于：本发明提供一种现场评估交流滤波器小组断路器开断容性负载后双断口均压特性的试验方法，可以对预防性试验规程断路器试验项目进行补充，同时，可以帮助生产运行人员掌握交流滤波器小组断路器开断容性负载后两个断口的分压情况。

附图说明

图1为交流滤波器断路器的结构示意图；

图2是本发明交流滤波器断路器双断口电压分布特性评估系统的结构示意图；

图3为本发明交流滤波器断路器双断口电压分布特性评估方法的流程图；

图4为两个断口的第一次测量获得的U-I曲线；

图5为两个断口的第二次测量获得的U-I曲线；

图6断路器开断容性负载后，两个断口的等效电路图；

图7为获得U₁和U₂的方法。

附图标记：1、断路器；2、放电棒；3、三联箱；4、支柱；5、第一微安表；6、第二微安表；7、交流电源；8、控制箱；9、高压发生器。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明的内容做进一步详细说明。

请参照图2所示，一种交流滤波器断路器双断口电压分布特性评估系统，其为对适用于一个交流滤波器小组(即二个交流滤波器)的断路器结构所产生的双断口进行均压特性分析。该评估系统除包括由断路器1、三联箱3、支柱4外，还需要一产生直流高压信号的高压发生器9以及对高压发生器9产生的直流高压 信号进行调节的控制箱8。断路器1的中部通过三联箱3连接，三联箱3的下侧连接支柱4；控制箱8由交流电源7供电，控制箱8的输出端连接高压发生器9的控制端以使高压发生器9向三联箱3输出不同的直流电压信号(为高压)，高压发生器9的接地端与一放电棒2连接，断路器1的两端分别连接一第一微安表5和第二微安表6，支柱4的另一端接地。三联箱3将该直流电压信号分别传送给断路器1的两端形成的左断口和右断口，从而使得第一微安表5和第二微安表6产生一定的读数。

一种交流滤波器断路器双断口电压分布特性评估方法，以某站一组交流滤波器小组500kV SF₆断路器测试实例，对本发明的具体实施方式进行说明，请参照图3所示，主要包括以下五个步骤：

步骤1、试验仪器准备

1)、直流高压发生器一套，300kV，3mA。

2)、指针式微安表两块，量程0-1000μA。

步骤2、试验接线 

断路器开断容性负载后，从断路器1中间的三联箱3部位的输入端加直流高压引线与高压发生器9连接，在断路器1两端串联指针式微安表并接地，接线图可参照图2所示。

步骤3、数据记录 

分别在一天不同时间段(可选择中午及傍晚)，不同的空气温湿度下，对同一组断路器进行测试，直流高压发生器从0V开始升压至250kV，将每个直流电压信号与第一微安表5读数间的对应关系在一坐标系中一一标注，并依次连接，形成左断口的U-I₁曲线；将每个直流电压信号与第二微安表6读数间的对应关系在坐标系中一一标注，并依次连接，形成右断口的U-I₂曲线，其中，U为对左断口和右断口施加的直流电压信号，I₁和I₂分别为流过左断口和右断口的泄漏电流，并计算250kV时，左断口与右断口泄漏电流的比值Q。表格记录如下：

当天中午11：30实测数据如下：

当天傍晚18：30实测数据如下：

步骤4、绘制电压-电流曲线

根据断路器在直流高压0-250kV下，两个断口的电压电流变化情况，绘制曲线图4和5所示，其中图4为当天中午11：30实测数据电压-电流曲线；图5为当天傍晚18：30实测数据电压-电流曲线。

步骤5、分析评估 

通过对同个断路器在一天不同时段不同温湿度下进行双断口直流高压泄漏电流测试，可以得到两个断口在250kV的直流高压下，泄漏电流比值Q＝I_左断口/I _右断口的变化范围为(0.38,0.58)，而断口的电导率G∝泄漏电流I，因此两个断口电导比值的变化范围也为(0.38,0.58)。

断路器开断容性负载后，两个断口相当于两个串联的电阻对直流残压进行分压，具体如图6所示。直流残压值按照工频相电压峰值计算，即其中，U_m为系统额定电压550kV，直流残压可以取450kV。

因此，断路器开断容性负载后，两个断口流过泄漏电流I，各自承担的电压需满足：U₁+U₂＝450。以当天傍晚18：30实测数据电压-电流曲线图为例，请参照图7所示，画一横线(垂直于泄漏电流I所在轴的虚线，与纵轴的交点记为I₀)与U-I₁、U-I₂曲线相交，交点做垂线与电压横轴相交的点分别为U₁、U₂，此时只要确保U₁+U₂＝450，即可评估该断路器在特定的温湿度下开断容性负载后，两个 断口对与直流残压的均压特性理论上如果U₁＝U₂＝225kV时为两个断口最理想的电压分布情况，在实际中，可使二者存在一定的偏差，其偏差范围大致是0.8≤K≤1.2，而如果大于该偏差，则说明断路器其中一个断口承受的电压可能会超过绝缘设计值，存在闪络击穿的风险，此时首先需要对断路器的双断口进行清洁后复测，如果复测结果偏差仍不满足0.8≤K≤1.2，应考虑进行断口均压处理，如对瓷表面喷涂RTV涂料，必要时，可能需要更换断路器。在本发明较佳的实施例中，U1＝238kV，U1＝212kV，得到的K＝1.12，符合要求。

上列详细说明是针对本发明可行实施例的具体说明，该实施例并非用以限制本发明的专利范围，凡未脱离本发明所为的等效实施或变更，均应包含于本案的专利范围中。

Claims (4)

1.一种交流滤波器断路器双断口电压分布特性评估系统，其特征在于，其包括由断路器(1)、三联箱(3)、支柱(4)、高压发生器(9)以及控制箱(8)，所述三联箱(3)连接于断路器的中部，断路器(1)的两端形成左断口和右断口，所述三联箱(3)的下侧连接支柱(4)；控制箱(8)的输出端连接高压发生器(9)的控制端以使高压发生器(9)向三联箱(3)输出不同的直流电压信号；所述断路器(1)的两端分别连接一第一微安表(5)和第二微安表(6)。

2.根据权利要求1所述的交流滤波器断路器双断口电压分布特性评估系统，其特征在于，所述高压发生器(9)的接地端与一放电棒(2)连接，所述支柱(4)的另一端接地。

3.根据权利要求2所述的交流滤波器断路器双断口电压分布特性评估系统，其特征在于，所述控制箱(8)由一交流电源(7)供电。

4.一种采用权利要求1-3任一项所述的交流滤波器断路器双断口电压分布特性评估系统进行电压分布特性评估的方法，其特征在于，其包括以下步骤：

步骤1、断路器(1)开断容性负载后，通过控制箱(8)控制高压发生器(9)产生多个直流电压信号，获取每个直流电压信号时，第一微安表(5)和第二微安表(6)的读数；

步骤2、将每个直流电压信号与第一微安表(5)读数间的对应关系在一坐标系中一一标注，并依次连接，形成左断口的U-I₁曲线；将每个直流电压信号与第二微安表(6)读数间的对应关系在所述坐标系中一一标注，并依次连接，形成右断口的U-I₂曲线；其中，U为对左断口和右断口施加的直流电压信号，I₁和I₂分别为流过左断口和右断口的泄漏电流；

步骤3、在所述坐标系中寻找一基准泄漏电流I₀，使得该基准泄漏电流I₀对应的对左断口施加的直流电压信号U₁与对右断口施加的直流电压信号U₂之和为断路器开断容性负载后的直流残压U_DC，所述直流残压其中，U_m为断路器(1)所在直流输电系统的额定电压；

步骤4、计算获得左断口和右断口对于直流残压U_DC的均压特性K，所述均压特性K＝U₁/U₂；

步骤5、根据均压特性K的值对断路器双断口电压分布特性进行评估，当0.8≤K≤1.2时，断路器双断口电压分布特性满足要求。