CN106443431A - 一种用于超/特高压断路器开合并联电抗器负载的试验回路及方法 - Google Patents

Abstract

本发明一种用于超/特高压断路器开合并联电抗器负载的试验回路及方法，结构简单，设计合理，能够满足超/特高压下的实验要求。所述试验回路，包括依次连接的电源部分，变压器组，主回路部分和负载部分；电源部分包括短路冲击发电机G和电源侧阻抗Ls；所述的变压器组包括两组变压器；主回路部分包括第一辅助开关AB1、第二辅助开关AB2、试品断路器TO、电流互感器I和电压互感器U；负载部分包括高压电抗器L、调频电容C和负载损耗电阻R；调频电容C、负载损耗电阻R分别与高压电抗器L并联；第一组变压器和第二组变压器的一次绕组通过电源侧阻抗Ls与短路冲击发电机G连接。

Description

一种用于超/特高压断路器开合并联电抗器负载的试验回路 及方法

技术领域

本发明涉及高压断路器大容量试验领域，具体为一种用于超/特高压断路器开合并联电抗器负载的试验回路及方法。

背景技术

并联电抗器通常用来限制电网处于较轻负荷时的过电压。当电网负荷较重时，并联电抗器必须全部或部分切断，以避免过分的消耗系统感性功率。当断路器开合感性电流时，通常断路器断口和周围电路交互作用产生高幅度、高频率的暂态电压，对电网造成很大威胁，尤其对超/特高压断路器，感性开合电流大，重燃过电压高。由于试验能力限制，国内试验室现仅能完成额定电压252kV及以下断路器开合并联电抗器负载试验，无法完成550kV～1100kV超/特高压断路器并联电抗器开合试验。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，本发明提供一种用于超/特高压断路器开合并联电抗器负载的试验回路及方法，结构简单，设计合理，能够满足超/特高压下的实验要求。

本发明是通过以下技术方案来实现：

一种用于超/特高压断路器开合并联电抗器负载的试验回路，包括依次连接的电源部分，变压器组，主回路部分和负载部分；所述的电源部分包括短路冲击发电机G和电源侧阻抗Ls；所述的变压器组包括两组变压器；两组变压器一次绕组并联且同名端相反连接，二次绕组串联；所述的主回路部分包括第一辅助开关AB1、第二辅助开关AB2、试品断路器TO、电流互感器I和电压互感器U；所述的负载部分包括高压电抗器L、调频电容C和负载损耗电阻R；调频电容C、负载损耗电阻R分别与高压电抗器L并联；第一组变压器和第二组变压器的一次绕组通过电源侧阻抗Ls与短路冲击发电机G连接；二次绕组串联后，第一组变压器的二次绕组出线端依次与辅助开关AB1、试品断路器TO、电流互感器I、高压电抗器L、辅助开关AB2串联后返回第二组变压器的二次绕组出线端，形成回路；电压互感器设置在形成的回路中。

优选的，高压电抗器L两端并联有金属氧化物避雷器AR。

优选的，两组变压器二次绕组串联且低压端连接后接地，在高压侧负载进、出线两端分别安装有金属氧化物避雷器AR。

优选的，两组变压器低压侧并联；高压侧产生极性相反的电压分别施加在试品两侧，提供所需的试验电压。

优选的，还包括分别用于测量第一、第二组变压器二次绕组输出电压的第一电压互感器U1和第二电压互感器U2，以及设置在负载部分与试品断路器TO共同节点的第三电压互感器U3和电流互感器I。

优选的，所述的电源部分还包括依次设置在短路冲击发电机G输出端的保护断路器GB、合闸开关MS和操作断路器MB，电源侧阻抗Ls设置在合闸开关MS和操作断路器MB之间。

一种用于超/特高压断路器开合并联电抗器负载的试验方法，其特征在于，采用本发明所述的试验回路，包括如下步骤，

步骤1，先合保护断路器GB、操作断路器MB、合闸开关MS和第一、二辅助开关AB1、AB2，试品断路器TO处于分闸位置，对短路冲击发电机G进行励磁，试品断路器TO两端带电压；

步骤2，按试验程序先合试品断路器TO，试品断路器TO关合感性电流，需承受较高电流峰值和频率的关合涌流，此时试验回路接通；

步骤3，试验回路接通200～240毫秒后试品断路器TO分闸，此时试品断路器TO开断感性电流，同时试品断路器TO断口要承受很高的瞬态恢复电压；

步骤4，试品断路器TO分闸300毫秒后第一、二辅助开关AB1、AB2分闸，试品断路器TO两端不承受恢复电压，50毫秒后操作断路器MB分闸，同时对短路冲击发电机G进行灭磁，试验结束。

优选的，还包括如下试验前准备，

准备1，通过计算得出所需设备参数，考虑回路中固有参数的影响得出具体投入时的设备值并搭建试验回路；

准备2，以第一电压互感器U1和第二电压互感器U2读出第一、第二组变压器副边输出电压，差分后得出电源电压；以第三电压互感器U3读出试品电源侧电压，与第二电压互感器U2读数差分后得出试品断口电压；以电流互感器I读取试品试验电流；

准备3，试验开始前，以半电压小检方式检验试验回路完好性并验证标准要求各参数值；根据小检参数，对调频电容C、负载损耗电阻R及高压电抗器L和电源阻抗Ls进行调整，确保全电压下TRV、电压和电流所有参数满足要求。

与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：

本发明通过设置的两组变压器在一次绕组并联，二次绕组串联后产生极性相反的电压分别施加在试品两侧提供所需的试验电压，其中一组采用多台变压器串联的接线方式提高输出电压，两组变压器副边低压端串联位置接地；由于高压侧采用双端加压方式，高压侧产品两端悬浮，降低单套电源回路中高压侧对地电压等级及回路各设备绝缘条件，，提高了试验安全系数。根据标准参数要求，及试验回路特性计算，在降低成本的前提下，以试验回路中的固有电抗，布置相应调频电容、负载损耗电阻与所选取高压电抗器共同控制瞬态恢复电压。

进一步的，通过高压侧产生极性相反的电压分别施加在试品两侧，提供所需的试验电压；降低单套电源回路中高压侧对地电压等级及回路各设备绝缘条件，提高回路安全系数。

进一步的，通过测量系统设置在第一、第二组变压器二次绕组输出电压端的第一、二电压互感器，以及设置在负载损耗电阻与试品断路器共同节点的第三电压互感器和电流互感器。能够通过三台电压互感器的相互差分得到电源电压、断口电压和负载电压。

附图说明

图1为本发明实例中所述试验回路的结构原理图。

图中：1为电源部分，G为短路冲击发电机，GB为保护断路器，MS为合闸开关，MB为操作断路器，Ls为电源侧阻抗；2为变压器组；3为主回路部分，AB1、AB2为第一、二辅助开关，TO为试品断路器，AR为金属氧化物避雷器，U1、U2为第一、第二电压互感器，U3为第三电压互感器，I为电流互感器；4为负载部分，C为调频电容，R为负载损耗电阻，L为高压电抗器。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步的详细说明，所述是对本发明的解释而不是限定。

本发明提出了一种不同于标准中提供的试验回路，来达到超/特高压断路器开合并联电抗器负载的试验，且满足标准试验参数要求，此发明极大的提升了我国试验室的试验技术能力，为国内制造行业自主开发具备开合并联电抗器能力的特高压断路器提供试验平台，打破国外企业在特高压领域的垄断局面，加快我国特高压开关设备的自主研制及国产化进程，为我国后续特高压工程的如期投运、安全运行具有重要的战略意义，为我国后续进一步制定特高压断路器并联电抗器开合试验相关国家标准提供了试验依据。

本发明一种用于超/特高压断路器开合并联电抗器负载的试验回路，包括作为电源的短路冲击发电机G、电源侧阻抗LS，变压器组2，依次串接成回路的辅助开关、试品断路器TO、电流互感器I、电压互感器，高压电抗器L、调频电容C和负载损耗电阻R。变压器组2包括两组变压器，第一、第二组变压器的一次绕组通过电源侧阻抗LS与短路冲击发电机G连接，其二次绕组串联后，第一组变压器的二次绕组出线端与第一辅助开关AB1、试品断路器TO、高压电抗器L、第二辅助开关AB2串联后返回第二组变压器的二次绕组出线端。调频电容C、负载损耗电阻R分别与高压电抗器L并联，高压电抗器L两端并联有金属氧化物避雷器AR。两组变压器二次绕组出线端对地，在高压侧负载进、出线两端分别安装有金属氧化物避雷器AR。两组变压器二次绕组串联位置的非同名端节点接地。其中优选的，第一、第二组变压器为第一、第二组短路变压器。

两组变压器低压侧并联，高压侧产生极性相反的电压分别施加在试品两侧提供所需的试验电压，其中一组变压器采用多台串联的接线方式提高输出电压，如图1所示，其中一组变压器采用T1-T6串联的接线方式，另外一组为独立的变压器T7。由于高压侧采用双端加压方式，使得作为高压侧产品的试品断路器TO两端电位悬浮，降低保护限制值，提高了试验安全系数。

根据回路特性、电抗器参数及标准要求，由试验回路中的固有电抗、调频电容C、负载损耗电阻R及高压电抗器L共同控制瞬态恢复电压。

其中，还包括分别测量第一、第二组变压器二次绕组输出电压的第一、二电压互感器U1、U2，以及设置在负载部分4与试品断路器TO共同节点的第三电压互感器U3和电流互感器I。试验电压、断口电压、负载电压分别为三台电压互感器相互差分所得。

具体的，参见图1所示，试验电源由短路冲击发电机G经保护断路器GB、合闸开关MS、操作断路器MB接至第一组变压器和第二组变压器的一次绕组，第一组变压器和第二组的一次绕组并联，其中第一组为六台变压器串联，第一组变压器的二次绕组出线端与辅助开关AB1、试品TO、高压侧负载、辅助开关AB2串联后返回第二组变压器的二次绕组出线端。高压侧调频电容C、电阻R及高压电抗器L相互并联。两组变压器二次绕组出线端对地，在高压侧负载进、出线两端分别安装有金属氧化物避雷器AR。两组变压器副边低压端串联位置接地。试验时，先合保护断路器GB、操作断路器MB、合闸开关MS、辅助开关AB1/AB2，试品断路器TO处于分闸位置，对短路冲击发电机G进行励磁，试品断路器TO两端带电压。然后，按试验程序先合试品断路器TO，试品断路器TO关合感性电流，需承受较高电流峰值和频率的关合涌流，此时试验回路接通，200～240毫秒后试品断路器TO分闸，此时试品断路器TO开断感性电流，同时试品断路器TO断口要承受很高的瞬态恢复电压。300毫秒后辅助开关AB1/AB2分闸，试品断路器TO两端不承受恢复电压，50毫秒后操作断路器MB分闸，同时对发电机进行灭磁，试验结束。

Claims (8)

1.一种用于超/特高压断路器开合并联电抗器负载的试验回路，其特征在于，包括依次连接的电源部分(1)，变压器组(2)，主回路部分(3)和负载部分(4)；

所述的电源部分(1)包括短路冲击发电机G和电源侧阻抗Ls；

所述的变压器组(2)包括两组变压器；两组变压器一次绕组并联且同名端相反连接，二次绕组串联；

所述的主回路部分(3)包括第一辅助开关AB1、第二辅助开关AB2、试品断路器TO、电流互感器I和电压互感器U；

所述的负载部分(4)包括高压电抗器L、调频电容C和负载损耗电阻R；调频电容C、负载损耗电阻R分别与高压电抗器L并联；

第一组变压器和第二组变压器的一次绕组通过电源侧阻抗Ls与短路冲击发电机G连接；二次绕组串联后，第一组变压器的二次绕组出线端依次与辅助开关AB1、试品断路器TO、电流互感器I、高压电抗器L、辅助开关AB2串联后返回第二组变压器的二次绕组出线端，形成回路；电压互感器设置在形成的回路中。

2.根据权利要求1所述的一种用于超/特高压断路器开合并联电抗器负载的试验回路，其特征在于，高压电抗器L两端并联有金属氧化物避雷器AR。

3.根据权利要求1所述的一种用于超/特高压断路器开合并联电抗器负载的试验回路，其特征在于，两组变压器二次绕组串联且低压端连接后接地，在高压侧负载进、出线两端分别安装有金属氧化物避雷器AR。

4.根据权利要求1所述的一种用于超/特高压断路器开合并联电抗器负载的试验回路，其特征在于，两组变压器低压侧并联；高压侧产生极性相反的电压分别施加在试品两侧，提供所需的试验电压。

5.根据权利要求1所述的一种用于超/特高压断路器开合并联电抗器负载的试验回路，其特征在于，还包括分别用于测量第一、第二组变压器二次绕组输出电压的第一电压互感器U1和第二电压互感器U2，以及设置在负载部分(4)与试品断路器TO共同节点的第三电压互感器U3和电流互感器I。

6.根据权利要求1所述的一种用于超/特高压断路器开合并联电抗器负载的试验回路，其特征在于，所述的电源部分还包括依次设置在短路冲击发电机G输出端的保护断路器GB、合闸开关MS和操作断路器MB，电源侧阻抗Ls设置在合闸开关MS和操作断路器MB之间。

7.一种用于超/特高压断路器开合并联电抗器负载的试验方法，其特征在于，采用如权利要求6所述的试验回路，包括如下步骤，

步骤1，先合保护断路器GB、操作断路器MB、合闸开关MS和第一、二辅助开关AB1、AB2，试品断路器TO处于分闸位置，对短路冲击发电机G进行励磁，试品断路器TO两端带电压；

步骤2，按试验程序先合试品断路器TO，试品断路器TO关合感性电流，需承受较高电流峰值和频率的关合涌流，此时试验回路接通；

步骤3，试验回路接通200～240毫秒后试品断路器TO分闸，此时试品断路器TO开断感性电流，同时试品断路器TO断口要承受很高的瞬态恢复电压；

步骤4，试品断路器TO分闸300毫秒后第一、二辅助开关AB1、AB2分闸，试品断路器TO两端不承受恢复电压，50毫秒后操作断路器MB分闸，同时对短路冲击发电机G进行灭磁，试验结束。

8.根据权利要求7所述的一种用于超/特高压断路器开合并联电抗器负载的试验方法，其特征在于，还包括如下试验前准备，

准备1，通过计算得出所需设备参数，考虑回路中固有参数的影响得出具体投入时的设备值并搭建试验回路；

准备2，以第一电压互感器U1和第二电压互感器U2读出第一、第二组变压器副边输出电压，差分后得出电源电压；以第三电压互感器U3读出试品电源侧电压，与第二电压互感器U2读数差分后得出试品断口电压；以电流互感器I读取试品试验电流；

准备3，试验开始前，以半电压小检方式检验试验回路完好性并验证标准要求各参数值；根据小检参数，对调频电容C、负载损耗电阻R及高压电抗器L和电源阻抗Ls进行调整，确保全电压下TRV、电压和电流所有参数满足要求。