CN107329068B - 一种串补装置中火花间隙进行恢复电压试验的回路及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种串补装置中火花间隙进行恢复电压试验的回路及方法，包括电源侧调节电抗器及三台短路变压器；三台短路变压器的一次绕组并联后通过电源侧调节电抗器与短路冲击发电机连接，其二次绕组出线端并联后一端经过辅助开关、磁位计和火花间隙，之后返回二次绕组的另一端并接地。升压变压器的一次绕组也与上述三台短路变压器并联通过电源侧调节电抗器与短路冲击发电机连接，其二次绕组出线端经过辅助开关、保护电容、磁位计和阻容分压器将工频恢复电压施加在火花间隙两端。三台短路变压器和一台升压变压器二次绕组低压端连接后接地。该回路实现不同火花间隙对短路电流值和持续时间、恢复电压值和持续时间以及预定的自恢复时间的要求。

Description

一种串补装置中火花间隙进行恢复电压试验的回路及方法

技术领域

本发明属于高压电器设备大容量试验领域，涉及一种串补装置中火花间隙进行恢复电压试验的回路及方法。

背景技术

火花间隙在接收到串补控制保护装置发出的触发指令后导通，通过故障电流，在断流一定时间后，需要能够承受住间隙两端产生的恢复电压。《DL/T1295-2013串联补偿装置用火花间隙》对恢复电压试验进行了规定。目前实施该试验时需要两套电源，短路冲击发电机作为电流源，电容器组作为电压源进行合成试验。试验所需仪器设备较多，造成资源浪费，且试验参数无法方便地调节，试验效率不高。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，本发明提供一种串补装置中火花间隙进行恢复电压试验的回路及方法，该回路仅使用一台短路冲击发电机作为电源，结构简单，设计合理，并且能够通过对试验回路中设备的控制，轻松实现不同火花间隙对短路电流值和持续时间、恢复电压值和持续时间以及预定的自恢复时间的要求。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种串补装置中火花间隙进行恢复电压试验的回路，包括依次连接的发电机系统，电流源回路和电压源回路；

所述的发电机系统包括短路冲击发电机G和调节电抗器；所述的电流源回路包括一组短路变压器、辅助开关FK1、磁位计I1和试品火花间隙Sg；所述的电压源回路包括升压变压器T7、辅助开关FK2、磁位计I2和阻容分压器U；

该组短路变压器和升压变压器T7的一次绕组通过调节电抗器与短路冲击发电机G连接，多个短路变压器的二次绕组出线端并联后一端经过辅助开关FK1、磁位计I1和火花间隙Sg后返回二次绕组的低压端，形成回路；升压变压器T7的二次绕组出线端经过辅助开关FK2、磁位计I2和阻容分压器U将工频恢复电压施加在火花间隙Sg两端，短路变压器和升压变压器的二次绕组低压端连接后接地；

所述的发电机系统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，调节电抗器设置在合闸开关MS和操作断路器MB之间。

一组短路变压器包括三台短路变压器，三台短路变压器与一台升压变压器T7的一次绕组并联，短路变压器二次绕组与火花间隙Sg串联。

所述的电压源回路中还串联一组电容器。

所述的调节电抗器包括七个可调电抗。

一种采用所述的串补装置中火花间隙进行恢复电压试验的回路的试验方法，包括以下步骤：

步骤1，先合保护断路器GB、操作断路器MB和辅助开关FK1，合闸开关MS和辅助开关FK2处于分闸状态，对短路冲击发电机G进行励磁；

步骤2，在发电机G电压稳定后，合上合闸开关MS，火花间隙Sg上流过短路电流；

步骤3，在预定的通流时间后控制辅助开关FK1分闸，切断间隙间的短路电流，在预定的自恢复时间后，控制辅助开关FK2合闸，将预定的工频恢复电压加到间隙上；

步骤4，在火花间隙Sg承受该工频电压达到所要求的持续时间后，由操作断路器MB分闸切断电源侧，此时火花间隙Sg两端将不再承受恢复电压；同时对短路冲击发电机G进行灭磁，试验结束。

试验中将辅助开关FK2的合闸相角选在合闸电压的零点处。

还包括以下准备步骤：

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设备值并搭建试验回路；

准备2，以阻容分压器U读出试品所承受的恢复电压；以磁位计I1读取试品电弧熄灭前的短路电流；以磁位计I2读取由于试品击穿而产生的短路电流；

准备3，试验前，将火花间隙用裸铜丝短接，供合闸时刻在间隙间起弧；

准备4，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，对调节电抗器、电压整定值的参数进行调整。

本发明与现有技术相比，具有以下优点：

本发明的回路仅使用一台短路冲击发电机作为电源，结构简单，设计合理，并且能够通过对试验回路中设备的控制，轻松实现不同火花间隙对短路电流值和持续时间、恢复电压值和持续时间以及预定的自恢复时间的要求。是一种更为简单且有效的试验方法，来进行串补用火花间隙的恢复电压试验，通过对试验回路中设备的控制使得试验参数满足不同火花间隙的要求，参数调节灵活方便。本发明显著提升了试验效率，对串联补偿装置的安全运行及串补用火花间隙标准的制订具有重要意义。

进一步，短路变压器二次绕组与火花间隙串联提供试验电流，升压变压器的二次绕组通过电压源回路将恢复电压施加于火花间隙两端，实现了仅使用一台短路冲击发电机作为电源进行合成试验。

进一步，在电压源回路中串联了一组电容器，用来限制由于火花间隙在试验中被击穿而产生的短路电流，以免短路电流过大对系统回路造成损害。

进一步，所需短路电流大小、持续时间，恢复电压的大小、持续时间和自恢复时间均可根据不同的试验需求进行调节。可以通过调整调节电抗器来实现不同间隙试验时所需的短路电流值，通过辅助开关来控制该短路电流的持续时间；通过改变升压变压器的变比来调整试验所需的恢复电压值，通过辅助开关来控制预定的自恢复时间和恢复电压的持续时间。

本发明的试验方法，先对冲击发电机进行励磁，等发电机电压稳定后发出控制命令，合闸使得火花间隙间就通过需要的短路电流，再分闸，切断间隙间的短路电流，控制辅助开关合闸，将预定的工频恢复电压加到间隙上，间隙承受该工频电压达到所要求的持续时间后由操作断路器切断电源侧，试验结束。该方法操作简单，显著提升了试验效率，对串联补偿装置的安全运行及串补用火花间隙标准的制订具有重要意义。

进一步，试验中将辅助开关的合闸相角选在合闸电压的零点处，以此来防止在合闸时产生的振荡的TRV使得火花间隙直接被击穿，试验无效。

进一步，根据小检参数，对调节电抗器、电压整定值等参数进行调整，确保全电压下所有参数满足要求。

附图说明

图1是本发明的试验回路原理图。

其中，1为发电机系统，2为电流源回路，3为电压源回路；G为短路冲击发电机，GB为保护断路器，MS为合闸开关，LR1～LR7为调节电抗器，MB为操作断路器；T1、T2、T3为三台短路变压器，采用并联连接；T7为一台升压变压器；FK1、FK2为两台辅助开关，Sg为试品即火花间隙，I1、I2为两台磁位计，U为阻容分压器，C为保护电容。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作详细描述，以下分别以装置结构和方法分别说明：

参见图1所示，一种串补装置中火花间隙进行恢复电压试验的回路及方法，包括依次连接的发电机系统1，电流源回路2和电压源回路3；发电机系统1包括短路冲击发电机G和调节电抗器LR1～LR7。发电机系统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。调节电抗器LR1～LR7设置在合闸开关MS和操作断路器MB之间。电流源回路2包括一组短路变压器(T1、T2、T3)、第一辅助开关FK1、磁位计I1和试品火花间隙Sg。电压源回路3包括一台升压变压器(T7)、第二辅助开关FK2、磁位计I2、阻容分压器U和保护电容C。

其中，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接至三台短路变压器T1、T2、T3的一次绕组，T1、T2、T3的一次绕组并联。它们的二次绕组出线端并联后一端经过辅助开关FK1、磁位计I1和火花间隙Sg后返回二次绕组的另一端。升压变压器T7的一次绕组也与上述三台短路变压器并联通过电源侧调节电抗器与短路冲击发电机连接，其二次绕组出线端经过辅助开关FK2、保护电容C、磁位计I2和阻容分压器U将工频恢复电压施加在火花间隙Sg两端。三台短路变压器和一台升压变压器二次绕组低压端连接后接地。

优选的，三台短路变压器与一台升压变压器的一次绕组并联，短路变压器二次绕组与火花间隙串联提供试验电流，升压变压器的二次绕组通过电压源回路将恢复电压施加于火花间隙两端，实现了仅使用一台短路冲击发电机作为电源进行合成试验。

优选的，在电压源回路中串联了一组电容器，用来限制由于火花间隙在试验中被击穿而产生的短路电流，以免短路电流过大对系统回路造成损害。

所需短路电流大小、持续时间，恢复电压的大小、持续时间和自恢复时间均可根据不同的试验需求进行调节。可以通过调整调节电抗器LR1～LR7来实现不同间隙试验时所需的短路电流值，通过辅助开关FK1来控制该短路电流的持续时间；通过改变升压变压器T7的变比来调整试验所需的恢复电压值，通过辅助开关FK2来控制预定的自恢复时间和恢复电压的持续时间。

试验前，将火花间隙用合适粗细的裸铜丝短接好，供合闸时刻在间隙间起弧，为了尽可能减少起弧后铜粒子对间隙绝缘强度恢复的影响，铜丝要尽可能的细，只要合闸时间隙能起弧即可。

基本原理为：试验时先合保护断路器GB、操作断路器MB、辅助开关FK1，对冲击发电机进行励磁，等发电机电压稳定后发出控制命令，合闸开关MS合闸，这样在火花间隙间就通过需要的短路电流，在预定的通流时间后控制辅助开关FK1分闸，切断间隙间的短路电流，在预定的自恢复时间后，控制辅助开关FK2合闸，将预定的工频恢复电压加到间隙上，间隙承受该工频电压达到所要求的持续时间后由操作断路器MB切断电源侧，试验结束。

一种采用串补装置中火花间隙进行恢复电压试验的回路的试验方法，包括如下试前准备：

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设备值并搭建试验回路；

准备2，以阻容分压器U读出试品所承受的恢复电压；以磁位计I1读取试品电弧熄灭前的短路电流；以磁位计I2读取可能由于试品击穿而产生的短路电流。

准备3，试验前，将火花间隙用合适粗细的裸铜丝短接好，供合闸时刻在间隙间起弧，为了尽可能减少起弧后铜粒子对间隙绝缘强度恢复的影响，铜丝要尽可能的细，只要合闸时间隙能起弧即可。

准备4，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，对调节电抗器、电压整定值等参数进行调整，确保全电压下所有参数满足要求。

正式试验包括如下步骤：

步骤1，先合保护断路器GB、操作断路器MB和辅助开关FK1，合闸开关MS和辅助开关FK2处于分闸状态，对短路冲击发电机G进行励磁；

步骤2，在发电机电压稳定后，合上合闸开关MS，这样火花间隙Sg间就通过需要的短路电流；

步骤3，在预定的通流时间后控制辅助开关FK1分闸，切断间隙间的短路电流，在预定的自恢复时间后，控制辅助开关FK2合闸，将预定的工频恢复电压加到间隙上；

步骤4，在火花间隙Sg承受该工频电压达到所要求的持续时间后由操作断路器MB分闸切断电源侧，此时Sg两端将不再承受恢复电压。同时对短路冲击发电机G进行灭磁，试验结束。

试验中将辅助开关FK2的合闸相角选在合闸电压的零点处，以此来防止在FK2合闸时产生的振荡的TRV使得火花间隙直接被击穿，试验无效。

试验中，为了防止高压侧短路电流过大对系统回路产生不好的影响，在高压回路中串联一组电容器来限制可能出现的短路电流，这样在FK2合闸时有可能在高压回路中产生振荡的TRV(瞬态恢复电压)，导致间隙直接击穿，试验无效。为了消除TRV对间隙的影响，我们将FK2合闸相角选在合闸电压的零点处，这样就解决了该问题。

试验中可以通过调节电抗器LR1～LR7来实现不同间隙试验时所需的短路电流值，通过辅助开关FK1来控制该短路电流的持续时间；通过改变升压变压器T7的变比来调整试验所需的恢复电压值，通过辅助开关FK2来控制预定的自恢复时间和恢复电压的持续时间以满足试验中的各种需求。

以上，仅为本发明的较佳实施例，并非仅限于本发明的实施范围，凡依本发明范围的内容所做的等效变化和修饰，都应为本发明的技术范畴。

Claims (5)

1.一种串补装置中火花间隙进行恢复电压试验的回路，其特征在于，包括依次连接的发电机系统、电流源回路和电压源回路；

所述的发电机系统包括短路冲击发电机G和调节电抗器；所述的电流源回路包括一组短路变压器、辅助开关FK1、磁位计I1和试品火花间隙Sg；所述的电压源回路包括升压变压器T7、辅助开关FK2、磁位计I2和阻容分压器U；

该组短路变压器和升压变压器T7的一次绕组通过调节电抗器与短路冲击发电机G连接，多个短路变压器的二次绕组出线端并联后一端经过辅助开关FK1、磁位计I1和火花间隙Sg后返回二次绕组的低压端，形成回路；升压变压器T7的二次绕组出线端经过辅助开关FK2、磁位计I2和阻容分压器U将工频恢复电压施加在火花间隙Sg两端，短路变压器和升压变压器的二次绕组低压端连接后接地；

所述的发电机系统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，调节电抗器设置在合闸开关MS和操作断路器MB之间；

一组短路变压器包括三台短路变压器，三台短路变压器与一台升压变压器T7的一次绕组并联，短路变压器二次绕组与火花间隙Sg串联；

所述的电压源回路中还串联一组电容器。

2.根据权利要求1所述的串补装置中火花间隙进行恢复电压试验的回路，其特征在于，所述的调节电抗器包括七个可调电抗。

3.一种采用权利要求1至2任意一项所述的串补装置中火花间隙进行恢复电压试验的回路的试验方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1，先合保护断路器GB、操作断路器MB和辅助开关FK1，合闸开关MS和辅助开关FK2处于分闸状态，对短路冲击发电机G进行励磁；

步骤2，在发电机G电压稳定后，合上合闸开关MS，火花间隙Sg上流过短路电流；

步骤3，在预定的通流时间后控制辅助开关FK1分闸，切断间隙间的短路电流，在预定的自恢复时间后，控制辅助开关FK2合闸，将预定的工频恢复电压加到间隙上；

步骤4，在火花间隙Sg承受该工频电压达到所要求的持续时间后，由操作断路器MB分闸切断电源侧，此时火花间隙Sg两端将不再承受恢复电压；同时对短路冲击发电机G进行灭磁，试验结束。

4.根据权利要求3所述的采用串补装置中火花间隙进行恢复电压试验的回路的试验方法，其特征在于，试验中将辅助开关FK2的合闸相角选在合闸电压的零点处。

5.根据权利要求3所述的采用串补装置中火花间隙进行恢复电压试验的回路的试验方法，其特征在于，还包括以下准备步骤：

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设备值并搭建试验回路；

准备2，以阻容分压器U读出试品所承受的恢复电压；以磁位计I1读取试品电弧熄灭前的短路电流；以磁位计I2读取由于试品击穿而产生的短路电流；

准备3，试验前，将火花间隙用裸铜丝短接，供合闸时刻在间隙间起弧；

准备4，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，对调节电抗器、电压整定值的参数进行调整。

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