CN108318760A - 基于直流换流站内多组氧化锌的动态均流试验系统 - Google Patents

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    • G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
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    • G01R31/12—Testing dielectric strength or breakdown voltage ; Testing or monitoring effectiveness or level of insulation, e.g. of a cable or of an apparatus, for example using partial discharge measurements; Electrostatic testing

Abstract

本发明涉及基于直流换流站内多组氧化锌的动态均流试验系统，包括依次并联的直流高压发生器、高压电子开关、空心电抗器、试品氧化锌和高频电流互感器；直流高压发生器与高压电子开关的并联电路上连接一充电电阻；高压电子开关与空心电抗器的并联电路上连接一高压储能电容；试品氧化锌与高频电流互感器串联后并联在空心电抗器上；串联的试品氧化锌与高频电流互感器后并联高压分压器。通过本发明方案能够对直流避雷器均流特性进行试验，以及时检测出有缺陷阀片柱进行替换，保证直流避雷器的正常运行。

Description

基于直流换流站内多组氧化锌的动态均流试验系统
技术领域
本发明涉及一种动态均流试验系统，特别涉及一种基于直流换流站内多组氧化锌的动态均流试验系统，属于高压电器技术领域。
背景技术
针对在直流输电工程中广泛使用的多支并联避雷器，目前现场试验检验主要是1mA直流参考电压和泄漏电流。对于避雷器，其伏秒特性曲线的拐点一般出现在1mA左右的位置，也就意味着在这个拐点之前，避雷器的绝缘良好，过了这个拐点，避雷器的绝缘会出现下降，通过1mA的电压值，就可以看出该避雷器的绝缘性能。
但南网、国网历次多支并联避雷器故障情况，发生单支击穿前，其UDC1mA测试值均合格。因此，目前1mA直流参考电压和泄漏电流的测试只能反映多支并联避雷器中单支的绝缘性能，1mA参考电压测试的电流较小，且波形不能反映实际情况，在实际测试中由于电场分布、环境污秽等影响，也会产生一定的测量偏差。
在高压直流系统用避雷器的实际选用并联柱数时，必须要考虑冲击电流在各个ZnO阀片柱的均匀分配。若分配不均匀，会加速某一柱且不均匀系数仍由操作冲击均流特性试验或雷电冲击均ZnO阀片的老化甚至击穿，在限制过电压时会造成能量分配严重不均匀，使阀片柱过热损坏。因此，需要对直流避雷器均流特性进行试验，以及时检测出有缺陷阀片柱进行替换，才能保证直流避雷器的正常运行。
在高通流能量的应用上，必须使吸收的能量在并联阀片柱间均匀分担。所有并联阀片柱上的电压都相同，所以能量的分配就等于使用峰值估算电流的分配。然而由于制造偏差，不同阀片柱间的电流会有一定差别，避雷器残压最低的柱将会吸收比其他柱更多的能量。在相关标准中提出多柱并联的电流分布不均匀系数β这一参数。
标准提出制造厂在出厂试验时应规定一个适当的冲击电流值，其值为通过每柱的电流100～1000A范围。多柱避雷器的电流不均匀性用电流分布不均匀系数β表示，β的计算公式为β＝n×Imax/Iarr，其中Iarr为避雷器总电流峰值，Imax为通过任意一柱电阻片或避雷器元件的电流最大峰值，n为并联柱数。
国家标准规定β不大于1.1即满足避雷器组的安全要求。对并联的避雷器元件进行试验时，冲击电流视在波前时间不应小于7μs，半峰值时间不作规定；对并联的电阻片组进行试验时，冲击电流视在波前时间应不小于30μs，半峰值时间不作规定。
发明内容
本发明提供一种基于直流换流站内多组氧化锌的动态均流试验系统。
为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：基于直流换流站内多组氧化锌的动态均流试验系统，包括依次并联的直流高压发生器、高压电子开关、空心电抗器、试品氧化锌和高频电流互感器；所述直流高压发生器与所述高压电子开关的并联电路上连接一充电电阻；所述高压电子开关与所述空心电抗器的并联电路上连接一高压储能电容；所述试品氧化锌与高频电流互感器串联后并联在所述空心电抗器上；串联的所述试品氧化锌与高频电流互感器后并联高压分压器。
作为本发明进一步改进的，串联的所述试品氧化锌与高频电流互感器具有多组，依次并联在所述空心电抗器与所述高压分压器之间。
作为本发明进一步改进的，所述高压电子开关与第二高频电流互感器串联后与所述直流高压发生器并联。
由于上述技术方案的运用，本发明与现有技术相比具有下列优点：
本发明方案的基于直流换流站内多组氧化锌的动态均流试验系统，能够对直流避雷器均流特性进行试验，以及时检测出有缺陷阀片柱进行替换，保证直流避雷器的正常运行；其中，高压电子开关K断开，直流高压发生器通过电阻R对高压电容C进行充电，在直流状态下空心电抗器L短路，高压加在电容C两端，高压电容C两端电压即为直流高压发生器输出的直流高压；高压电容充电完成后，高压电子开关K合闸，电容C存储的电量瞬间对空心电抗器L和试品氧化锌组放电，由于当施加电压超过氧化锌的拐点电压后，氧化锌值阻急剧下降，所以施加的电流全部通过氧化锌释放；由于氧化锌并联在电抗器两端，电感L支路基本没有电流通过，形成电流回路。
附图说明
下面结合附图对本发明技术方案作进一步说明：
附图1为本发明的基于直流换流站内多组氧化锌的动态均流试验系统的结构示意图；
附图2为本发明的氧化锌组与高压电子开关电流波形示意图；
附图3为本发明的氧化锌的在冲击电流下的动态均流效果波形图；
如附图4为本发明的分压器上测试的电流电压波形图；
其中：1-直流高压发生器；2-充电电阻；3-高压电子开关；4-高压储能电容，5-空心电抗器；9-高压分压器；高频电流互感器A1；高频电流互感器A0；试品氧化锌6；试品氧化锌7。
具体实施方式
下面结合附图及具体实施例对本发明作进一步的详细说明。
如附图1所示的本发明所述基于直流换流站内多组氧化锌的动态均流试验系统，包括依次并联的直流高压发生器1、高压电子开关3、空心电抗器5、试品氧化锌和高频电流互感器12；直流高压发生器1与高压电子开关3的并联电路上连接一充电电阻2；高压电子开关3与空心电抗器5的并联电路上连接一高压储能电容4；试品氧化锌6与高频电流互感器A1串联后并联在空心电抗器5上；串联的试品氧化锌与高频电流互感器后方并联高压分压器9；串联的试品氧化锌与高频电流互感器具有多组，依次并联在空心电抗器5与高压分压器6之间；高压电子开关3与第二高频电流互感器AO串联后与所述直流高压发生器1并联。
高压电子开关3断开，直流高压发生器通过充电电阻2对高压电容4进行充电，在直流状态下空心电抗器5短路，高压加在电容4两端，高压电容4两端电压即为直流高压发生器输出的直流高压；高压电容4充电完成后，高压电子开关3合闸，电容4存储的电量瞬间对空心电抗器5和试品氧化锌组放电，由于当施加电压超过氧化锌的拐点电压后，氧化锌值阻急剧下降，所以施加的电流全部通过氧化锌释放；由于氧化锌并联在电抗器两端，电感L支路基本没有电流通过，形成如附图1中箭头方向的电流回路。
具体参数配置如下和试验数据波形：
选择2台10kV氧化锌避雷器；
1)高压储能电容4选择参数为0.8uF；空心电感L选用0.8H；
高压输出 50kV 55kV 60kV
A0 1390A 2322A 2485A
A1 800A 1360A 1520A
A2 720A 1200A 1280A
高压输出为60kV时，A0、A1、A2电流波形如附图2所示，
最上方线条为A1，氧化锌6的电流波形，最下方线条为氧化锌7电流波形，中间线条为电子开关底部电流波形；上升沿时间为5uS，不满足标准需求。
2)高压储能电容4选择参数为2uF；空心电感L选用0.8H；
直高发输出 45kV 50kV 55kV
A0 898A 1796A 2784A
A1 592A 1152A 1680A
A2 432A 832A 1232A
高压输出为60kV时，A0、A1、A2电流波形，上升沿时间约为8.6us。
电流波形前沿时间大于7uS，满足标准要求；
(1)当C＝0.4uF时，冲击电流波前时间约为4us<7us，加大电容量C＝0.8uF，冲击电流波前时间约为5us<7us，再次加大电容量C＝1uf，冲击电流波前时间约为6.5us<7us,当电容量增加到C＝2uF，冲击电流波前时间维持在9us左右，大于7us，因此电容量C应选定2uF。
(2)有上表数据可知，随着电容量C的增加，冲击电流峰值也随之增加。当C＝2uF L＝0.8H时，减小电感量至L＝8mH，冲击电流波前时间和电流峰值并未出现明显变化。
所以电感L的电流只需要满足LC谐振电流且满足绝缘耐压即可。
(3)如附图3所示在电流波形图中，通过比较A1和A2的波形，上升沿时间，最大峰值电流，持续时间等，通过数据采集和处理后即可判断氧化锌的在冲击电流下的动态均流效果。
(4)对于系统中高压电子开关描述，目前对于试验系统中常规做法是球隙放电，但在实际运用过程中，由于球隙放电前沿尖峰大，而且有波形抖动，如附图4所示的电流电压波形，其中下方线条为分压器上测试的高压，上方线条为电流波形；从图中可以看出由于波形尖峰毛刺大，对试品波形判断增加难度；所以放电采用无间歇式电子式高压电子开关作为放电。
以上仅是本发明的具体应用范例，对本发明的保护范围不构成任何限制。凡采用等同变换或者等效替换而形成的技术方案，均落在本发明权利保护范围之内。

Claims (3)

1.基于直流换流站内多组氧化锌的动态均流试验系统，其特征在于：包括依次并联的直流高压发生器、高压电子开关、空心电抗器、试品氧化锌和高频电流互感器；所述直流高压发生器与所述高压电子开关的并联电路上连接一充电电阻；所述高压电子开关与所述空心电抗器的并联电路上连接一高压储能电容；所述试品氧化锌与高频电流互感器串联后并联在所述空心电抗器上；串联的所述试品氧化锌与高频电流互感器后并联高压分压器。
2.根据权利要求1所述的基于直流换流站内多组氧化锌的动态均流试验系统，其特征在于：串联的所述试品氧化锌与高频电流互感器具有多组，依次并联在所述空心电抗器与所述高压分压器之间。
3.根据权利要求1或2所述的基于直流换流站内多组氧化锌的动态均流试验系统，其特征在于：所述高压电子开关与第二高频电流互感器串联后与所述直流高压发生器并联。
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