CN107221924B - 一种高压断路器断口感应电压抑制电路、方法和测试系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种高压断路器断口感应电压抑制电路、方法和测试系统，电路中霍尔传感器的VIN‑脚与断口电压输入端相连，VIN+脚经第二电阻接电源正极，输出端经第三电阻接地；以断口电压输入端到霍尔传感器VIN‑脚为主支路，其上依次设有第一泄放回路、第一抑制回路、第二抑制回路和第二泄放回路；第一泄放回路包括一端接主支路另一端接地的第一电阻，第二泄放回路包括一端接主支路另一端接电源正极的电容，第一抑制回路包括一端接主支路另一端接地的压敏电阻，第二抑制回路包括一端接主支路另一端接电源正极的第一二极管，以及一端接主支路另一端接地的第二二极管。本发明能够抑制10kV以上的感应电压，保证测试仪器和人员的安全。
Description
技术领域
本发明涉及断路器动特性测试技术领域，特别涉及一种高压断路器断口感应电压抑制电路及方法，以及包含该抑制电路的测试系统。
背景技术
随着电网的发展壮大，电力走廊密集化程度提高，输电线路采用并行线路和同塔多回线路架设，成为常态。
被测断路器所在输电线路在已停电，两端开路的情况下，由于电容效应，邻近运行线路产生的静电感应电压往往达到10kV，此静电感应电压对测试仪表、人身安全构成严重威胁。
被测断路器所在输电线路在已停电，一端开路、一端接地的情况下，由于邻近运行回路的电磁感应，也会产生电磁感应电压，往往达到1kV，甚至更高。
基于以上实际情况，在现场对断路器进行动特性测试时，该断路器的断口的电磁感应电压会导致测试仪器损坏及人身安全，所以能够有效的抑制感应电压也是断路器动特性测试的重要指标之一。
发明内容
发明目的：为了解决现有技术中测试仪器电压抑制不可靠，在电磁感应电压较高的情况下易导致仪器损坏或人员触电的问题，本发明提供了一种高压断路器断口感应电压抑制电路、方法及测试系统，满足现场不同强度感应电压下对断路器进行动特性测试的需求，保证测试仪器和人员的安全。
技术方案：为实现本发明的目的，采用如下技术方案：
一种高压断路器断口感应电压抑制电路，包括一霍尔传感器，所述霍尔传感器的VIN-脚与断口电压输入端相连，VIN+脚经过第二电阻连接至电源正极，输出端经过第三电阻接地；以断口电压输入端到霍尔传感器VIN-脚为主支路，其上依次设有第一泄放回路、第一抑制回路、第二抑制回路和第二泄放回路；所述第一泄放回路包括一端接主支路、另一端接地的第一电阻，所述第二泄放回路包括一端接主支路、另一端接电源正极的电容，所述第一抑制回路包括一端接主支路、另一端接地的压敏电阻，所述第二抑制回路包括一端接主支路、另一端接电源正极的第一二极管，以及一端接主支路、另一端接地的第二二极管。
作为优选，所述压敏电阻(RV1)的阀值电压为18V，第二抑制回路与主支路连接点的电压在-0.7V～+12.7V之间。
作为优选，所述霍尔传感器的型号为JLB-1/50mA～25mA。
作为优选，所述压敏电阻(RV1)的型号为07d180。
一种高压断路器断口感应电压抑制方法，包括：
(1)电磁感应电压由断口电压输入端进入后，通过设有接地的第一电阻的第一泄放回路泄放到大地；
(2)通过设有接地的压敏电阻的第一抑制回路将超过设定阈值的电压再次泄放，并通过设有接电源的第一二极管和接地的第二二极管的第二抑制回路将电压抑制在阈值范围内，确保后级电路安全；
(3)通过设有接电源的电容的第二泄放回路，以及由霍尔传感器、第二电阻、电源和大地组成的第三泄放回路对电磁感应电压进一步泄放，以防止电压在抑制过程中烧坏后级电路。
作为优选，所述压敏电阻(RV1)的阀值电压为18V，第二抑制回路将电压抑制在-0.7V～+12.7V之间。
作为优选，所述霍尔传感器的型号为JLB-1/50mA～25mA。
作为优选，所述压敏电阻(RV1)的型号为07d180。
一种高压断路器机械特性测试系统，包括上述断口感应电压抑制电路和断路器机械特性测试仪，抑制电路的输出端与测试仪的信号采集端口相连。
有益效果：本发明设计了多条电磁感应电压泄放回路和保护(抑制)回路，能够有效抑制高压断路器断口不低于10kV的电磁感应电压，可适用于基于高压断路器机械特性测试的所有测试环境，能在高强度感应电压下保证测试仪器和测试人员的安全。
附图说明
图1为本发明实施例的电路结构图。
图2为本发明实施例的方法原理图。
图3为本发明实施例的系统原理图。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例，对本发明作详细描述。
如图1所示，本发明实施例公开的一种高压断路器断口感应电压抑制电路，能够有效的抑制高压断路器断口的感应电压，使断路器动特性测试仪器能够更安全的测试各种数据。该感应电压抑制电路主要包括三条泄放回路、两条抑制回路，具体元器件包括电阻三个(R1，R2，R3)，电容一个(C1)，压敏电阻一个(RV1)，霍尔传感器一个，二极管两个(D1，D2)。
本实施例的电路电气元器件布局及连接方式如下：以断口电压输入端到霍尔传感器VIN-脚为主支路，主支路上依次设有第一泄放回路、第一抑制回路、第二抑制回路和第二泄放回路。其中，第一泄放回路上设有第一电阻R1，第一电阻R1一端接主支路，另一端接地；第一抑制回路上设有压敏电阻RV1，压敏电阻RV1一端连接主支路，另一端接地；第二抑制回路上设有第一二极管D1和第二二极管D2，第一二极管D1一端连接主支路，另一端连接电源正极(DC+12V)，第二二极管D2一端连接主支路，另一端接地；第二泄放回路上设有电容C1，电容C1一端连接主支路，另一端连接DC+12V电源。第二电阻R2一端连接DC+12V电源，另一端连接霍尔传感器VIN+脚，霍尔传感器、第二电阻R2和接地的DC+12V电源组成第三泄放回路。电阻R3一端连接霍尔传感器M脚(输出端)，另一端接地。
在本实施例中，各器件的参数或型号为：第一电阻R1的阻值为10KΩ，第二电阻R2的阻值为300Ω，第三电阻R3的阻值为200Ω；电容C1的容值为0.1uF；二极管D1和D2号为1N4007；霍尔传感器的型号为JLB-1/50mA～25mA；压敏电阻的型号为07d180。上述器件的型号或参数是经过现场测试得到的较为优选实施方式，本领域技术人员可以在现有的器件中基于功能或要求进行选型。
下面结合图2对本发明实施例电路的原理进行详细说明：
如图2所示，高压架空线会通过空间耦合电容，在被测断路器的断口测试线上，产生几千伏的感应电压，为此必须把几千伏电磁感应电压泄放到大地，才能保证测试仪器和测试人员的安全。
为达到此目的，本实施例的断路器断口感应电压抑制电路，包括三条电磁感应电压泄放回路：
第一电磁感应电压泄放回路，通过与A点相连的第一电阻R1，泄放到大地。
第二电磁感应电压泄放回路，通过与D点相连的电容C1，电容C1接电源，电源接大地，泄放到大地。
第三电磁感应电压泄放回路在霍尔传感器的采集回路上，由霍尔传感器VIN+脚连接第二电阻R2，第二电阻R2再连接电源，最后电源接大地组成。因为霍尔传感器的内阻为20Ω非常小和电源内阻为0欧姆的原因，让电磁感应电压通过大地完成泄放功能。
霍尔传感器的型号为JLB-1/50mA～25mA，内阻为20欧姆，其输入端最大限制电流为50mA。系统供电电压是DC12V，为了使其正常工作需要加上一个限流电阻R2，需要其电阻值不小于R＝U/I＝12/0.05＝240Ω，为了更安全，本发明电路选用了300Ω的电阻。
为了进一步抑制电磁感应电压，本实施例设计了两条保护(抑制)回路，以确保后级电路安全，不至于被感应电压损坏。
第一保护(抑制)回路，由型号为07d180压敏电阻RV1接地组成,其阀值为18V，当B点电压达到18V时，该电阻导通接地，会使B电压降低。
第二保护(抑制)回路是由型号为1N4007二极管D1和D2组成，根据二极管的特性，使其在C点的电压限定-0.7V～+12.7V之间。
具体工作流程如下：当电磁感应电压由断口电压输入端进入后，先由A点泄放一部分电磁感应电压，再利用两条保护(抑制)回路在C点把电压抑制在-0.7V～+12.7V之间。在抑制过程中会大约30nS的延时，为了在抑制过程中不会因为高压而烧坏电路，D点使用另外两条泄放回路进行泄放。最后电流信号通过霍尔传感器，隔离感应到M输出端，再由电阻R3转换为电压信号，至此整个流程完毕。
本发明实施例公开的一种高压断路器断口感应电压抑制方法，包括：
(1)电磁感应电压由断口电压输入端进入后，通过设有接地的第一电阻R1的第一泄放回路泄放到大地；
(2)通过设有接地的压敏电阻RV1的第一抑制回路将超过设定阈值的电压再次泄放，并通过设有接电源的第一二极管D1和接地的第二二极管D2的第二抑制回路将电压抑制在阈值范围内，确保后级电路安全；
(3)通过设有接电源的电容C1的第二泄放回路，以及由霍尔传感器、第二电阻R2、电源和大地组成的第三泄放回路对电磁感应电压进一步泄放，以防止电压在抑制过程中烧坏后级电路。
如图3所示，本发明实施例公开的一种高压断路器机械特性测试系统，包括上述断口感应电压抑制电路和断路器机械特性测试仪，抑制电路的输出端与测试仪的信号采集端口相连。
对于上述实施例，需要说明的是：上述所有电子元器件。均来自于现有技术，无需对其改装，即可在本实施例中直接使用，因此在本实施例中，没有具体公开上述电器元件的内部具体电路结构。
以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种高压断路器断口感应电压抑制电路，其特征在于，包括一霍尔传感器，所述霍尔传感器的VIN-脚与断口电压输入端相连，VIN+脚经过第二电阻（R2）连接至电源正极，输出端经过第三电阻（R3）接地；以断口电压输入端到霍尔传感器VIN-脚为主支路，其上依次设有第一泄放回路、第一抑制回路、第二抑制回路和第二泄放回路；所述第一泄放回路包括一端接主支路、另一端接地的第一电阻（R1），所述第二泄放回路包括一端接主支路、另一端接电源正极的电容（C1），所述第一抑制回路包括一端接主支路、另一端接地的压敏电阻（RV1），所述第二抑制回路包括一端接主支路、另一端接电源正极的第一二极管（D1），以及一端接主支路、另一端接地的第二二极管（D2）。
2.根据权利要求1所述的高压断路器断口感应电压抑制电路，其特征在于，所述压敏电阻（RV1）的阀值电压为18V，第二抑制回路与主支路连接点的电压在-0.7V~+12.7V之间。
3.根据权利要求1所述的高压断路器断口感应电压抑制电路，其特征在于，所述霍尔传感器的型号为JLB-1/50mA~25mA。
4.根据权利要求1所述的高压断路器断口感应电压抑制电路，其特征在于，所述压敏电阻（RV1）的型号为07d180。
5.一种高压断路器断口感应电压抑制方法，其特征在于，包括如下步骤：
（1）电磁感应电压由断口电压输入端进入后，通过设有接地的第一电阻（R1）的第一泄放回路泄放到大地；
（2）通过设有接地的压敏电阻（RV1）的第一抑制回路将超过设定阈值的电压再次泄放，并通过设有接电源的第一二极管（D1）和接地的第二二极管（D2）的第二抑制回路将电压抑制在阈值范围内；
（3）通过设有接电源的电容（C1）的第二泄放回路，以及由霍尔传感器、第二电阻（R2）、电源和大地组成的第三泄放回路对电磁感应电压进一步泄放。
6.根据权利要求5所述的高压断路器断口感应电压抑制方法，其特征在于，所述压敏电阻（RV1）的阀值电压为18V，第二抑制回路将电压抑制在-0.7V~+12.7V之间。
7.根据权利要求5所述的高压断路器断口感应电压抑制方法，其特征在于，所述霍尔传感器的型号为JLB-1/50mA~25mA。
8.根据权利要求5所述的高压断路器断口感应电压抑制方法，其特征在于，所述压敏电阻（RV1）的型号为07d180。
9.一种高压断路器机械特性测试系统，其特征在于，包括如权利要求1-4任一项所述的断口感应电压抑制电路和断路器机械特性测试仪，断口感应电压抑制电路的霍尔传感器的输出端与断路器机械特性测试仪的信号采集端口相连。
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