CN106680702A - 一种隔离开关电流开合能力试验限制电压升高的回路及方法 - Google Patents

Abstract

本发明一种隔离开关电流开合能力试验限制电压升高的回路及方法，能够有效限制因隔离开关进行电流开合能力试验而导致电压升高超出10％的问题。所述回路包括试验电源，并联在试验电源两端的合闸前电容和负载电容，串联在合闸前电容和负载电容之间的隔离开关，以及串联在试验电源和合闸前电容之间的限制电阻。所述方法为进行隔离开关电流开合能力试验时采用如下回路，在GB1985‑2014高压交流隔离开关和接地开关中附录F推荐的试验回路内添加隔离开关合闸后限制电压升高的限制电阻。本发明仅需制作限制电阻即可实现对电流开合能力试验前后电压升高的限制，相比于降低电源变压器阻抗及增加一集中电容的方法，制作成本大大降低。

Description

一种隔离开关电流开合能力试验限制电压升高的回路及方法

技术领域

本发明涉及隔离开关电流开合能力试验回路，具体为一种隔离开关电流开合能力试验限制电压升高的回路及方法。

背景技术

电流开合能力试验为隔离开关开合母线充电电流3种试验方式中的一种，用于说明隔离开关的电流开断能力。但在进行电流开合能力试验时，当隔离开关处于合闸位置时，试验电压可能会明显偏高，这是由于谐振引起的，对于高阻抗的变压器电源更为明显，但这种电压升高会提高隔离开关的考核条件，因此标准规定其电压升高不应超过10％。现有技术中没有有效的限制电压升高的方法，无法对电压升高进行精确控制。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，本发明提供一种隔离开关电流开合能力试验限制电压升高的回路及方法，能够有效限制因隔离开关进行电流开合能力试验而导致电压升高超出10％的问题。

本发明是通过以下技术方案来实现：

一种隔离开关电流开合能力试验限制电压升高的回路，包括试验电源，并联在试验电源两端的合闸前电容C₁和负载电容C_L，串联在合闸前电容C₁和负载电容C_L之间的隔离开关DT，以及串联在试验电源和合闸前电容C₁之间的限制电阻R。

优选的，试验电源采用串联的理想电压源U₁与短路电感L。

进一步，限制电阻R的阻值由如下公式确定，

其中，w＝2πf，f为试验电源的频率，C₁为合闸前电容，C_L为负载电容，L为短路电感。

优选的，限制电阻R采用线绕电阻。

一种隔离开关电流开合能力试验限制电压升高的方法，进行隔离开关电流开合能力试验时采用如下回路，在GB1985-2014高压交流隔离开关和接地开关中附录F推荐的试验回路内添加隔离开关合闸后限制电压升高的限制电阻R。

优选的，GB1985-2014高压交流隔离开关和接地开关中附录F推荐的试验回路包括试验电源，并联在试验电源两端的合闸前电容C₁和负载电容C_L，串联在合闸前电容C₁和负载电容C_L之间的隔离开关DT，限制电阻R串联在试验电源和合闸前电容C₁之间；所述限制电阻R通过改变流过电感L的电流相位，从而限制隔离开关合闸后的电压升高。

进一步，限制电阻R阻值的计算方法如下：

步骤1，采用一理想电压源U₁与短路电感L串联来代替试验电源，并设隔离开关DT合闸前A点处电压为U₂，隔离开关DT合闸后A点处电压为其中，A点为限制电阻R、合闸前电容C₁和隔离开关DT的连接点；

步骤2，采用阻抗变化的方法计算隔离开关合闸前后电压值；

步骤3，根据标准要求，隔离开关DT合闸后电压升高不能超过初始值的n％，n为电压升高限值，为实数，且0≤n≤10；因此得到如下不等式，

步骤4，由不等式得到限制电阻R的阻值范围，通过选取不同电压升高限值对应的限制电阻R，对电压升高进行精确控制。

再进一步，步骤2中，采用阻抗变化的方法计算隔离开关合闸前后电压值分别如下，

再进一步，当n＝10时，限制电阻R的阻值由如下公式确定，

其中，w＝2πf，f为试验电源的频率，C₁为合闸前电容，C_L为负载电容，L为短路电感。

与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：

本发明试验方法成本较低，仅需制作限制电阻即可实现对电流开合能力试验前后电压升高的限制，相比于降低电源变压器阻抗及增加一集中电容的方法，制作成本大大降低。

进一步的，限制电阻一般为线绕电阻，具有制作简单，易于调节的特点，适应于各个电压等级的隔离开关开合电流能力试验。

进一步的，利用所述的限值电阻R阻值的计算公式，能够较为精确的控制试验前后的电压升高比例。

附图说明

图1为本发明实例中所述的标准推荐试验原理图。

图2为本发明实例中所述的限制电压升高的回路原理图。

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。

本发明通过在标准推荐试验回路中添加隔离开关合闸后限制电压升高的限制电阻R，限制因隔离开关进行电流开合能力试验而导致超出标准的电压升高。

具体的，如图2所示，采用一种隔离开关电流开合能力试验限制电压升高的回路，其限制电压升高的方法包括增加限制电阻R及其阻值计算方法。实施步骤如下。

根据变压器短路电感L、合闸前电容C₁及负载电容C_L，按照如下公式计算限制电阻R阻值的计算：

采用一理想电压源U₁与短路电感L串联来代替试验电源，并设隔离开关DT合闸前A点处电压为U₂，隔离开关DT合闸后A点处电压为

采用阻抗变化的方法计算隔离开关合闸前后电压值，计算公式如下：

根据标准要求：隔离开关合闸后电压升高不能超过初始值的10％，因此采用(式3)进行计算：

结合(式1)～(式3)可得出如下R值范围：

当限制电阻R阻值满足(式6)时，可以限制隔离开关合闸后电压升高不能超过初始值的10％，满足标准要求。

其中：w＝2πf，f为电源频率。

(式3)可依据不同电压升高限值进行不等式编写，可精确计算电阻R值范围，从而达到精确控制电压升高的方法。

根据计算所得电阻R阻值，调节限制电阻阻值，实现对电压升高的精确控制；将计算出阻值的限制电阻R接于图2所示回路中即可进行隔离开关电流开合能力试验。图2所示的回路，为在图1标准推荐回路的基础上增加限制电阻R形成。

Claims (9)

1.一种隔离开关电流开合能力试验限制电压升高的回路，其特征在于，包括试验电源，并联在试验电源两端的合闸前电容C₁和负载电容C_L，串联在合闸前电容C₁和负载电容C_L之间的隔离开关DT，以及串联在试验电源和合闸前电容C₁之间的限制电阻R。

2.根据权利要求1所述的一种隔离开关电流开合能力试验限制电压升高的回路，其特征在于，试验电源采用串联的理想电压源U₁与短路电感L。

3.根据权利要求2所述的一种隔离开关电流开合能力试验限制电压升高的回路，其特征在于，限制电阻R的阻值由如下公式确定，

$\frac{-\[0.1w^2{C}_{1}L+1.1w^2{C}_{L}L-0.1\]\[2.1w^2{C}_{1}L+1.1w^2{C}_{L}L-2.1\]}{w^2(1.1C_L+0.1C_1)(2.1C_1+1.1C_L)}\≤R^2\≤\frac{2L}{2C_1+C_L}-{\left(wL\right)}^2;$

其中，w＝2πf，f为试验电源的频率，C₁为合闸前电容，C_L为负载电容，L为短路电感。

4.根据权利要求1所述的一种隔离开关电流开合能力试验限制电压升高的回路，其特征在于，限制电阻R采用线绕电阻。

5.一种隔离开关电流开合能力试验限制电压升高的方法，其特征在于，进行隔离开关电流开合能力试验时采用如下回路，在GB1985-2014高压交流隔离开关和接地开关中附录F推荐的试验回路内添加隔离开关合闸后限制电压升高的限制电阻R。

6.根据权利要求5所述的一种隔离开关电流开合能力试验限制电压升高的方法，其特征在于，GB1985-2014高压交流隔离开关和接地开关中附录F推荐的试验回路包括试验电源，并联在试验电源两端的合闸前电容C₁和负载电容C_L，串联在合闸前电容C₁和负载电容C_L之间的隔离开关DT，限制电阻R串联在试验电源和合闸前电容C₁之间；所述限制电阻R通过改变流过电感L的电流相位，从而限制隔离开关合闸后的电压升高。

7.根据权利要求6所述的一种隔离开关电流开合能力试验限制电压升高的方法，其特征在于，限制电阻R阻值的计算方法如下：

步骤1，采用一理想电压源U₁与短路电感L串联作为试验电源，并设隔离开关DT合闸前A点处电压为U₂，隔离开关DT合闸后A点处电压为其中，A点为限制电阻R、合闸前电容C₁和隔离开关DT的连接点；

步骤2，采用阻抗变化的方法计算隔离开关合闸前后电压值；

步骤3，根据标准要求，隔离开关DT合闸后电压升高不能超过初始值的n％，n为电压升高限值，为实数，且0≤n≤10；因此得到如下不等式，

$1\≤\frac{\left|\stackrel{\·}{U_2}\right|}{\left|U_2\right|}\≤1+\frac{n}{100};$

步骤4，由不等式得到限制电阻R的阻值范围，通过选取不同电压升高限值对应的限制电阻R，对电压升高进行精确控制。

8.根据权利要求7所述的一种隔离开关电流开合能力试验限制电压升高的方法，其特征在于，步骤2中，采用阻抗变化的方法计算隔离开关合闸前后电压值分别如下，

$U_2=\frac{\frac{1}{{\mathrm{jwC}}_1}}{jwL+R+\frac{1}{{\mathrm{jwC}}_1}}{U}_1=\frac{-(w^2{C}_{1}L-1)-{\mathrm{jwC}}_{1}R}{{\left({\mathrm{wC}}_{1}R\right)}^2+{(w^2{C}_{1}L-1)}^2}{U}_1;$

$\stackrel{\·}{U_2}=\frac{\frac{1}{jw(C_1+C_L)}}{jwL+R+\frac{1}{jw(C_1+C_L)}}{U}_1=\frac{-\[w^2(C_1+C_L)L-1\]-jw(C_1+C_L)R}{{\[w(C_1+C_L)R\]}^2+{\[w^2(C_1+C_L)L-1\]}^2}{U}_1.$

9.根据权利要求7所述的一种隔离开关电流开合能力试验限制电压升高的方法，其特征在于，当n＝10时，限制电阻R的阻值由如下公式确定，

$\frac{-\[0.1w^2{C}_{1}L+1.1w^2{C}_{L}L-0.1\]\[2.1w^2{C}_{1}L+1.1w^2{C}_{L}L-2.1\]}{w^2(1.1C_L+0.1C_1)(2.1C_1+1.1C_L)}\≤R^2\≤\frac{2L}{2C_1+C_L}-{\left(wL\right)}^2;$

其中，w＝2πf，f为试验电源的频率，C₁为合闸前电容，C_L为负载电容，L为短路电感。