CN106526470A - 一种用于高压交流断路器试验方式t10、t30中的试验回路及其配置方法 - Google Patents

Abstract

本发明一种用于高压交流断路器试验方式T10、T30中的试验回路及其配置方法。所述试验回路，包括第二TRV调节回路和试验方式T10和T30的标准回路；标准回路远离电源侧出线端通过接入第二TRV调节回路进行短接。所述配置方法，包括如下步骤，步骤1，根据标准要求，计算标准回路和第二TRV调节回路中元件参数；步骤2，按照步骤1中的元器件参数和本发明中的试验回路进行回路配置；步骤3，进行试验验证，得到试验参数和测试波形，判断是否符合标准要求，符合则回路配置成功进行相关试验；不符合则重复步骤1。结构简单，设计巧妙，配置方便，简洁高效，能够满足标准中试验方式T10、T30对TRV参数的要求。

Description

一种用于高压交流断路器试验方式T10、T30中的试验回路及 其配置方法

技术领域

本发明涉及高压交流断路器型式试验技术领域，具体为一种用于高压交流断路器试验方式T10、T30中的试验回路及其配置方法。

背景技术

《GB1984-2014高压交流断路器》中条款4.102.3及6.104.5对短路开断后瞬态恢复电压(TRV)的参数(包括峰值U_C、峰值时间t₃、时延t_d)有明确规定，尤其在试验方式T10、T30中，对t₃有更高的要求。目前通常采用如图1所示的标准回路进行三相直接试验T10、T30，由图中R₁、C₁串联构成的第一TRV调节回路回路对TRV参数进行调节，但是由于变压器及母线对地分布电容的影响，该试验回路很难满足较小的t₃(以及相应的t_d)，虽然标准中允许采用能达到的最小值，但此试验参数对产品考核偏松。

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高压交流断路器试验方式T10、T30中的试验回路及其配置方法，能够使试验回路满足标准中TRV参数要求。

本发明是通过以下技术方案来实现：

一种用于高压交流断路器试验方式T10、T30中的试验回路，包括第二TRV调节回路和试验方式T10和T30的标准回路；标准回路远离电源侧出线端通过接入第二TRV调节回路进行短接。

优选的，第二TRV调节回路是由电抗L_L、电阻R₂和电容C₂并联组成。

一种用于高压交流断路器试验方式T10、T30中的试验回路配置方法，包括如下步骤，

步骤1，根据标准要求，计算标准回路和第二TRV调节回路中元件参数；

步骤2，按照步骤1中的元器件参数和本发明中的试验回路进行回路配置；

步骤3，进行试验验证，得到试验参数和测试波形，判断是否符合标准要求，符合则回路配置成功进行相关试验；不符合则重复步骤1。

优选的，步骤1的具体步骤如下，

步骤1.1，固定试验回路中各元件参数，仅改变电容C₂的值，读取两次第二TRV调节回路恢复电压的t₃，得到第二TRV调节回路一侧的对地分布电容C_d；从而得到第二TRV调频回路中实际电容C'₂为对地分布电容C_d与投入电容C₂之和，即C'₂＝C₂+C_d；

步骤1.2，根据步骤1.1中得到的实际电容C'₂，由下式计算电抗L_L，

步骤1.3，由t₃附近时刻第一TRV调节回路与第二TRV调节回路各自振荡产生的恢复电压差分值得到产品断口两端的TRV峰值，根据产品断口两端的TRV峰值以及确定的电阻R₁得到相匹配的电阻R₂。

优选的，步骤1.2中，电抗L_L的取值应占总阻抗L+L_L的50％以上。

优选的，步骤1.1中，由下式得到第二TRV调节回路一侧的对地分布电容C_d；

其中，t_3s为第二次所测峰值时间，t_3f为第一次所测峰值时间，C_2s为第二次投入的电容C₂的值，C_2f为第一次投入的电容C₂的值。

与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：

本发明通过在标准回路远离电源侧出线端通过接入第二TRV调节回路进行短接，从而能够通过选择合适的第二TRV调节回路的元件参数，即电抗L_L、电阻R₂、电容C₂的值，可以得到满足标准要求的t₃及t_d；通过选择与第一TRV调节回路相匹配的电源侧电感L、电阻R₁、电容C₁的值，可以得到满足标准要求的U_C；结构简单，设计巧妙，配置方便，简洁高效，能够满足标准中试验方式T10、T30对TRV参数的要求。

附图说明

图1为现有技术中三相直接试验T10、T30标准回路原理图。

图2为本发明实例中所述三相直接试验T10、T30试验回路原理图。

图3a为本发明实例中所述产品断口靠近电源侧恢复电压波形。

图3b为本发明实例中所述产品断口远离电源侧恢复电压波形。

图3c为本发明实例中所述产品断口两端恢复电压波形。

具体实施方式

下面结合具体的实施例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。

本发明如图2所示，在产品TO的一侧由短路冲击发电机G经合闸开关MS、操作断路器MB、电源侧电感L，连接至短路变压器T原边接头，短路变压器T副边接头连接至产品TO一侧端头，短路变压器副边接头通过电阻R₁、电容C₁后接地，形成标准回路中的电源侧；产品TO另一侧端头连接至电感L_L，三相电感L_L远离产品侧短接，在电感L_L两端并联有电阻R₂，在电感L_L两端并联有电容C₂，形成第二TRV调节回路。在产品TO两侧分别接入电压测量装置U，在产品TO靠近电源侧回路中接入电流测量装置I，产品TO的外壳通过电流测量装置I接地。

由电源侧电感L及电阻R₁、电容C₁构成第一TRV调节回路，由电感L_L及电阻R₂、电容C₂构成第二TRV调节回路。

由于在产品远离电源侧出线端接入另一组第二TRV调节回路，如图2所示。由两套TRV调节回路共同作用，改变TRV参数；其中，第一TRV调节回路是串联阻尼型调频回路，产品断口靠近电源侧恢复电压如图3a所示，简化后表达式为：

其中，

第二TRV调节回路是GLC并联零输入响应电路，产品断口远离电源侧恢复电压如图3b所示，简化后表达式为：

其中，

产品断口两端恢复电压由第一TRV调节回路与第二TRV调节回路各自振荡产生的恢复电压差分所得，如图3c所示，表达式为：

U_r＝U_S-U_L (3)；

通过比较两套TRV调节回路恢复电压表达式，可以得到产品断口两端TRV峰值U_C由t₃附近时刻第一TRV调节回路与第二TRV调节回路的恢复电压差分值决定；峰值时间t₃及时延t_d几乎由第二TRV调节回路决定。

实际实施过程中，变压器及母线对地分布电容的影响不可忽略，尤其是第二TRV调节回路一侧的对地分布电容C_d直接影响峰值时间t₃及时延t_d的调节效果，确定试验回路参数前应首先测算C_d的值。具体步骤如下：固定如图2所示试验回路中各元件参数，仅改变电容C₂的值，读取两次第二TRV调节回路恢复电压的t₃，通过式(4)计算C_d。

其中，t_3s为第二次所测峰值时间，t_3f为第一次所测峰值时间，C_2s为第二次投入的电容C₂的值，C_2f为第一次投入的电容C₂的值。

第二TRV调频回路中实际电容C'₂为对地分布电容C_d与投入电容C₂之和，即

C'₂＝C₂+C_d (5)；

将C'₂代入式(3)后简化可得，

可以看出，实际电容C'₂应尽可能的小来满足较小的t₃。为减小对地分布电容C_d，必须将第二TRV调节回路尽可能的靠近产品。

相应的t₃值可在《GB 1984-2014高压交流断路器》表21、22中查询，在式(6)中代入t₃可得所需电感L_L值。如果计算得到的电感L_L过小，可能会导致第二TRV调节回路一侧的恢复电压由于初始能量太小而呈现出不规则的振荡或者不振荡。L_L应占总阻抗L+L_L的50％以上。

电阻R₂影响第二TRV调节回路一侧恢复电压的振幅系数，从而影响这一侧恢复电压的峰值。产品断口两端TRV峰值U_C由t₃附近时刻第一TRV调节回路与第二TRV调节回路各自振荡产生的恢复电压差分值决定，电阻R₂的取值应与第一TRV调节回路的电阻R₁相匹配。

其余试验回路元件参数，包括电源侧电感L，电阻R₁、电容C₁的值与通常采用的三相直接试验T10、T30标准回路的计算方法相同，此处不再赘述。变压器的变比及连接组别(Y型或△型)由产品电压等级决定。

具体的，在产品远离电源侧出线端接入另一组第二TRV调节回路后，产品断口两端的恢复电压由两套TRV调节回路共同作用。第一TRV调节回路是串联阻尼型调频回路，第二TRV调节回路是GLC并联零输入响应电路，产品断口两端TRV峰值U_C由t₃附近时刻断口两端恢复电压差分值决定；峰值时间t₃及时延t_d几乎由第二TRV调节回路决定。通过选择合适的第二TRV调节回路的元件参数，即电抗L_L、电阻R₂、电容C₂的值，可以得到满足标准要求的t₃及t_d；通过选择与第二TRV调节回路相匹配的电源侧电感L、电阻R₁、电容C₁的值，可以得到满足标准要求的U_C。

以额定电压12kV，额定短路开断电流31.5kA，额定频率50Hz的被试产品进行试验方式T10为例，依据本发明得到的试验回路各主要元件参数如表1所示。

表1试验方式T10中各主要元件参数

采用电力系统仿真软件EMTDC/PSCAD对此试验回路进行模拟仿真，得到的TRV波形如图3所示，各参数及GB1984子条款6.104.5短路开断电流的瞬态恢复电压标准值见表2。

表2仿真结果与标准值对比

	仿真结果	标准值
			Uc kV	24	22
T3 μs	13	13
			Td μs	2	2
RRRV kV/μs	1.85	1.70

Claims (6)

1.一种用于高压交流断路器试验方式T10、T30中的试验回路，其特征在于，包括第二TRV调节回路和试验方式T10和T30的标准回路；标准回路远离电源侧出线端通过接入第二TRV调节回路进行短接。

2.据权利要求1所述的一种用于高压交流断路器试验方式T10、T30中的试验回路，其特征在于，第二TRV调节回路是由电抗L_L、电阻R₂和电容C₂并联组成。

3.一种用于高压交流断路器试验方式T10、T30中的试验回路配置方法，其特征在于，包括如下步骤，

步骤1，根据标准要求，计算标准回路和第二TRV调节回路中元件参数；

步骤2，按照步骤1中的元器件参数和权利要求2中的试验回路进行回路配置；

步骤3，进行试验验证，得到试验参数和测试波形，判断是否符合标准要求，符合则回路配置成功进行相关试验；不符合则重复步骤1。

4.根据权利要求3所述的一种用于高压交流断路器试验方式T10、T30中的试验回路配置方法，其特征在于，步骤1的具体步骤如下，

步骤1.1，固定试验回路中各元件参数，仅改变电容C₂的值，读取两次第二TRV调节回路恢复电压的t₃，得到第二TRV调节回路一侧的对地分布电容C_d；从而得到第二TRV调频回路中实际电容C'₂为对地分布电容C_d与投入电容C₂之和，即C'₂＝C₂+C_d；

步骤1.2，根据步骤1.1中得到的实际电容C'₂，由下式计算电抗L_L，

$2\mathrm{\π}\frac{1}{2t_3}=\sqrt{\frac{1}{L_L{C}_2^{\′}}};$

步骤1.3，由t₃附近时刻第一TRV调节回路与第二TRV调节回路各自振荡产生的恢复电压差分值得到产品断口两端的TRV峰值，根据产品断口两端的TRV峰值以及确定的电阻R₁得到相匹配的电阻R₂。

5.根据权利要求4所述的一种用于高压交流断路器试验方式T10、T30中的试验回路配置方法，其特征在于，步骤1.2中，电抗L_L的取值应占总阻抗L+L_L的50％以上。

6.根据权利要求4所述的一种用于高压交流断路器试验方式T10、T30中的试验回路配置方法，其特征在于，步骤1.1中，由下式得到第二TRV调节回路一侧的对地分布电容C_d；

$t_{3s}/t_{3f}=\sqrt{C_d+C_{2s}}/\sqrt{C_d+C_{2f}};$

其中，t_3s为第二次所测峰值时间，t_3f为第一次所测峰值时间，C_2s为第二次投入的电容C₂的值，C_2f为第一次投入的电容C₂的值。