CN107179501A - 一种单相断路器分闸重击穿模拟实验装置 - Google Patents

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Abstract

一种单相断路器分闸重击穿模拟实验装置，构成中包括真空触发开关、脉冲变压器、IGBT、电压传感器和MCU，所述真空触发开关并接在断路器上；所述脉冲变压器的原边线圈通过IGBT与直流电源连接，副边线圈的输出信号接真空触发开关的触发极；所述IGBT的栅极接MCU的输出端口；所述电流传感器被断路器出口线穿过，输出端接MCU的输入端口。本发明通过真空触发开关的导通来模拟断路器的分闸重击穿，真空触发开关不仅动作速度快，而且流过的电流足够大，动作速度和通流容量都能够满足实验要求，可为避雷器各种特性的实验验证提供技术支持。此外，本发明还具有结构简单，可靠性高等优点。

Description

一种单相断路器分闸重击穿模拟实验装置
技术领域
本发明涉及一种用于模拟单相真空断路器分闸重击穿的实验装置，属于测试技术领域。
背景技术
真空断路器在开断无功补偿电容器组时易发生重击穿,由于开关重击穿或多次重击穿而产生的过电压幅值较高,会损坏电容器，从而影响电容器的寿命。为此，一般将避雷器跨接在电容器电源侧和地之间，限制电容器电源侧过电压的幅值。为了更加有效地保护电容器和合理、经济地选择避雷器，需要做断路器分闸重击穿试验来测试避雷器的各种特性，确定所需避雷器的通流容量和吸收能量。然而断路器的重击穿是偶然发生的不可以控制的现象，因此研究断路器分闸重击穿模拟实验装置具有重要的现实意义。
目前，可以用来做断路器分闸重击穿模拟实验的装置主要分为两大类，一类是机械装置，另一类是电力电子装置。机械装置可以满足电压和电流的要求，但动作速度较慢，很难满足实验要求。电力电子装置动作速度快，但其耐压小，内阻大，通过的电流不能太大。因此设计一种通过电流大且动作速度快的断路器分闸重击穿模拟实验装置就成为有关技术人员的研究课题。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术之弊端，提供一种单相断路器分闸重击穿模拟实验装置，为避雷器各种特性的实验验证提供技术支持。
本发明所述问题是以下述技术方案解决的：
一种单相断路器分闸重击穿模拟实验装置，构成中包括真空触发开关、脉冲变压器、IGBT、电流传感器和MCU，所述真空触发开关并接在断路器上；所述脉冲变压器的原边线圈通过IGBT与直流电源连接，副边线圈输出的高压脉冲接真空触发开关的触发极；所述IGBT的栅极接MCU的输出端口；所述电流传感器被断路器出口线穿过，输出端接MCU的输入端口。
上述单相断路器分闸重击穿模拟实验装置，所述电流传感器采用罗氏线圈。
本发明通过真空触发开关的导通来模拟断路器的分闸重击穿，真空触发开关不仅动作速度快(动作时间可以达到微秒级)，而且流过的电流足够大(可以达到几十kA，是电力电子装置的几十倍)，动作速度和通流容量都能够满足实验要求，可为避雷器各种特性的实验验证提供技术支持。此外，本发明还具有结构简单，可靠性高等优点。
附图说明
图1为本发明的电原理图。
图中各标号分别表示为：QF、断路器；MCU、微控制器；T、脉冲变压器；TVS、真空触发开关；IGBT、绝缘栅双极型晶体管；CT、电流传感器。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步详述。
参看图1，本发明包括MCU、脉冲变压器T、真空触发开关TVS、IGBT和电流传感器CT。
将真空触发开关TVS并联在断路器QF两端，在断路器QF断开后，利用脉冲变压器T产生的脉冲来触发真空触发开关TVS，使回路重新导通，以模拟断路器QF分闸重击穿。真空触发开关TVS动作速度快，动作时间可以达到微秒级，是机械装置难以达到的，流过真空触发开关TVS的电流可以达到几十kA，是电力电子装置允许流过电流的几十倍。用TVS来模拟重击穿，在动作速度和通流容量上均能满足实验要求。
电流传感器CT采用罗氏线圈，用于检测试验回路中电流波形的变化。
MCU内部设有AD转换模块和单片机，AD转换模块能够将电流传感器CT传来的模拟信号转换成数字信号，再将数字信号传给单片机。单片机将AD转换模块传来的数字信号与设定值进行实时比较，当数字信号达到设定值时向IGBT发出控制信号。
IGBT、100V直流电源和脉冲变压器T的原边线圈构成回路，当MCU检测到断路器QF断开后，延时10ms向IGBT发出触发信号(此时断路器触头两端电压达到2Um)，IGBT导通，整个回路闭合接通，脉冲变压器高压侧(副边线圈)产生一个高压脉冲，触发TVS导通，从而达到模拟断路器重击穿的目的。
测试过程中，电流传感器CT将回路电流信号转换成0-5V的电压信号传递给MCU。MCU中的AD将0-5V模拟电压信号转换成0-255数字电压信号传递给单片机。回路中电流信号是不断变化的正弦信号，单片机也将会收到不断变化的数字信号。当断路器收到开断信号，断路器断开，回路中电流变为零，电流传感器(CT)输出电压变为零，单片机在收到回路电流信号归零时刻，延时10ms左右，发出触发IGBT导通信号。脉冲变压器原边侧回路导通，副边侧产生高压脉冲，触发导通TVS，使试验回路重新导通。
MCU开启后，单片机将不断收到0-255数字电压信号，单片机主要通过检测传来的信号是否为零来判断断路器是否已经断开。单片机收到零信号，延时2ms，再次检测信号，若还为零则确定断路器已经断开，然后再延时8ms左右，发出触发IGBT信号。

Claims (2)

1.一种单相断路器分闸重击穿模拟实验装置，其特征是，构成中包括真空触发开关(TVS)、脉冲变压器(T)、IGBT、电流传感器(CT)和MCU，所述真空触发开关(TVS)并接在断路器(QF)上；所述脉冲变压器(T)的原边线圈通过IGBT与直流电源连接，副边线圈的输出信号接真空触发开关(TVS)的触发极；所述IGBT的栅极接MCU的输出端口；所述所述电流传感器(CT)被断路器出口线穿过，输出端接MCU的输入端口。
2.根据权利要求1所述的单相断路器分闸重击穿模拟实验装置，其特征是，所述电流传感器(CT)采用罗氏线圈。
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