CN108594152B - 一种双向可控的弧光发生器 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种双向可控的弧光发生器，其包括能串联构成电气回路的至少一部分的第一引线、第一电极、第二电极、第二引线以及开关构件。所述第一引线与所述第一电极相连接且能通过所述开关构件连接外部的配电网物理模拟系统，所述第二引线与所述第二电极连接并通过接地单元接地。所述第一电极能沿所述第一电极的长度方向平移移动，所述第二电极能进行旋转移动，使得所述第一电极与所述第二电极之间的相对位置和/或距离能根据需要而变化。本申请中的弧光发生器能用于各种类型弧光接地故障的模拟，尤其适用于解决10kV系统弧光故障模拟的难题。

Description

一种双向可控的弧光发生器

技术领域

本申请属于电气设备领域，具体涉及一种双向可控的弧光发生器，尤其是适用于10kV配电网物理模拟仿真系统的弧光发生器。

背景技术

电力配网自动化全面建设，无论是理论还是实际运行中，都存在许多问题。急需在实验室内建立10kV配电网物理模拟仿真系统，为各类配网试验、测试提供配网模型，为配网故障特性研究、配网自动化设备测试、新能源接入研究、配电新技术验证、新型配电设备研制等研究工作的开展提供试验条件与分析手段。

目前在试验室模拟弧光接地故障，一般采用两个10kV绝缘子支撑2个固定电极，电极间保持一定间隙，通过间隙放电产生弧光。也有在此基础上进行改造的情况，即让其中的一个电极可直线移动，将就地手动调节间隙的操作方式改变为远方遥控操作。以上模拟弧光接地故障的装置或手段都比较简单，弧光发生的模式单一，只能模拟简单的弧光接地故障。

而针对10kV配电网物理仿真系统中的弧光模拟类的设备，目前还没有完整的成套解决方案，还有待研究。

发明内容

本发明的目的在于提供一种功能全面、控制先进、监测到位的弧光发生装置，用于解决配电网物理模拟仿真系统中的弧光故障模拟的难题。

本发明提供的双向可控的弧光发生器包括能串联构成电气回路的至少一部分的第一引线、第一电极、第二电极、第二引线以及开关构件。所述第一引线与所述第一电极相连接且能通过所述开关构件连接外部的配电网物理模拟系统，所述第二引线与所述第二电极连接并通过接地单元接地。所述第一电极能沿所述第一电极的长度方向平移移动，所述第二电极能进行旋转移动，使得所述第一电极与所述第二电极之间的相对位置和/或距离能根据需要而变化。

优选地，所述弧光发生器还包括第一控制电机和第二控制电机，所述第一控制电机驱动所述第一电极平移移动，所述第二控制电机驱动所述第二电极旋转移动。

优选地，所述弧光发生器还包括由滑块、传动轴和滑台构成的传动机构，所述滑台支撑所述滑块和所述传动轴，所述滑块以能滑动的方式安装到所述传动轴。所述第一电极固定到所述传动构件并能与所述滑块一起移动。所述第一控制电机驱动所述传动机构的运动。

优选地，所述第二电极包括球形部和长两个突出部，所述两个突出部径向对称地位于所述球形部的外表面上。

优选地，所述第二电极的所述球形部和所述突出部是一体形成的。

优选地，当所述第一电极与所述第二电极的所述两个突出部位于同一直线时，所述两个突出部中更靠近所述第一电极的那一个与所述第一电极之间的间隙长度在2～12mm的范围内。

优选地，所述弧光发生器中还设置有第一绝缘子和第二绝缘子，所述第一绝缘子用于对连接所述第一电极与所述第一控制电机的部件进行绝缘，所述第二绝缘子用于对连接所述第二电极与所述第二控制电机的部件进行绝缘，所述第一绝缘子和/或所述第二绝缘子的1min交流工频耐压试验电压不小于35kV。

优选地，所述第一控制电机和/或所述第二控制电机是可编程控制电机。

优选地，所述弧光发生器还包括安装基础，所述第一电极、所述第一控制电机、所述第二电极和所述第二控制电机被安装并支撑在所述安装基础。

优选地，所述弧光发生器中还设置有用于监测故障电流值的电流互感器。

在本申请的弧光发生器中，第一电极和第二电极能分别独立地以不同的方式移动，使得它们之间的相对位置和/或距离可以随着移动而变化，实现了双向可控的目的。

当应用本申请的弧光发生器进行弧光故障模拟时，由于第二电极包括球形部和突出部，从而可以在第一电极与第二电极之间形成多种弧光间隙类型，例如极对极固定间隙弧光故障、极对极可调间隙弧光故障、极对球面固定间隙弧光故障、极对球面可调间隙弧光故障、极对极旋转弧光故障等。

此外，第一电极和第二电极的移动分别通过各自对应的可编程控制电机来控制和驱动，使得能对第一电极和第二电极之间的相对位置和/或距离自动地控制，而无需手动操作，确保了故障模拟试验的可靠性和可重复性。

还有，通过设置安装基础，将第一电极和第二电极一体化地安装到该安装基础，从而使整个弧光发生器的结构更紧凑，进而便于整体的布置安装。通过设置电流互感器用于检测故障电流值，所监测到的故障电流值用于进行故障录波，从而实现故障的精确记录，便于对故障进行更全面的分析。

本申请的弧光发生器的各部件诸如第一电极的安装方式实现了易于更换，从而便于维修和保养的目的。

本申请中弧光发生器可用于在10kV系统中产生各种弧光故障，用于10kV高压物理仿真平台、10kV真型系统的弧光故障模拟，以便实现故障类型的自动控制、运行监测等功能。

附图说明

图1是本发明具体实施方式中一种双向可控的弧光发生器的结构示意图。

具体实施方式

以下将结合附图和实例对发明的内容做进一步的说明。

图1示出了本发明一种具体实施方式中的双向可控的弧光发生器，主要包括第一引线1、第一电极2、第一绝缘子4、第一控制电机5、抱箍构件3、第二引线14、第二绝缘子16、第二控制电机15、第二电极8、电刷10、接地单元11、安装基础12、电流互感器18以及开关构件19。

第一电极2呈棒状或针状，能沿在其自身的长度方向上平移移动。

第二电极8包括球形部9和径向对称地位于球形部外表面上的两个突出部17。第二电极8可以旋转移动。

如图1所示，第一引线1能通过开关构件19连接外部的配电网物理模拟系统。另一方面，第一引线1还与第一电极2相连接。第二引线14一方面通过电刷10与第二电极8相连接，另一方面通过接地单元11接地。这样，当开关构件19连接到外部的配电网物理模拟系统时，第一引线1、第一电极2、第二电极8、电刷10和第二引线14能串联起来形成电气回路，用于进行弧光故障模拟。

第一电极2能在第一控制电机5的驱动下沿第一电极2的长度方向平移移动。第二电极8能在第二控制电机15的驱动下进行360度旋转移动。第一控制电机5和第二控制电机15可以是可编程电机。

第一控制电机5和第二控制电机15分别独立地控制第一电极2和第二电极8的移动，使得第一电极2与第二电极8之间的相对位置和/或距离可以发生周期性变化。也就是说，进行弧光故障模拟时，第一电极2与第二电极8之间的间隙大小和/或极对极类型可以发生变化。

第一电极2通过由滑块6、传动轴7和滑台13构成的传动机构连接到第一控制电机5。第一控制电机5驱动传动轴7发生转动。滑块6安装在传动轴7上，可以沿传动轴7滑动。传动轴7安装在滑台13并被滑台13支撑。第一电极2通过抱箍构件3固定安装到滑块6，使得第一电极2能与滑块6一起移动。

第一绝缘子4用于对连接第一电极2与第一控制电机5的部件进行绝缘，第二绝缘子16用于对连接第二电极8与第二控制电机15的部件进行绝缘。第一绝缘子4和第二绝缘子16的1min交流工频耐压试验电压不小于35kV。

电流互感器18用于监测故障电流值，用于进行故障录波，从而实现故障精确记录，便于故障分析。

还可以在弧光发生器中设置安装基础12，弧光发生器的各种部件诸如第一电极2、第一控制电机5、第二电极8和第二控制电机15等可以安装和/或支撑到该安装基础12，这样使得弧光发生器的结构更为紧凑，甚至成一体化设计，从而便于在各种场合布置和使用本申请的弧光发生器。

如上所述，第一电极2在第一控制电机5的驱动下能沿其自身的长度方向平移移动。第二电极8在第二控制电机15驱动下进行360度旋转移动。当第一电极2和第二电极8分别移动时，它们之间的相对位置和/或距离随着移动而发生变化。根据第一电极2和第二电极8所处的相对位置和/或距离，可以模拟不同类型的弧光故障，具体包括：极对极固定间隙弧光故障、极对极可调间隙弧光故障、极对球面固定间隙弧光故障、极对球面可调间隙弧光故障、极对极旋转弧光故障等。

根据所需要模拟的故障类型，第一控制电机5使用相应的控制模式对第一电极2的移动进行控制，第二控制电机15使用相应的控制模式对第二电极8的移动进行控制。通过控制开关构件19与外部配电网物理模拟系统的分合来形成或断开用于故障模拟的电气回路。

以下将以极对极可调间隙弧光故障接地试验为例，对使用图1所示的弧光发生器进行弧光故障模拟的过程进行说明。

首先，将第二电极8的突出部17置于与第一电极2处于同一直线的位置，使得第一电极2与第二电极8的其中一个突出部17相面对。将此时第二电极8所处的位置作为第二电极8的初始位置。调整第一电极2的位置，使得第一电极2与第二电极8上更靠近第一电极2的那一个突出部17之间的间隙为2mm，将此时第一电极2所处的位置作为第一电极2的初始位置。

接下来，将第一控制电机5的控制模式设置为行程为10mm的往复运动控制模式，第二控制电机15的控制模式设置为固定模式。第一控制电机5启动之后，第一电极2在10mm的行程范围内进行平移移动。第二控制电机15启动之后，第二电极8固定不动。从而在第一电极2与第二电极8之间形成极对极可调间隙的相对位置关系。

在开关构件19处于断开状态时，将第一引线1通过开关构件19连接至外部的配电网物理模拟系统。然后将开关构件19合闸，弧光发生器与外部的配电网模拟系统形成电气回路，开始对极对极可调间隙弧光故障进行模拟。电流互感器18记录试验过程中的电流值。试验完成后将开关构件19与外部的配电网物理模拟系统断开，故障模拟试验结束。

当使用图1所示的弧光发生器进行极对球面固定间隙弧光故障模拟时，将第二电极8旋转90度，同时平移移动第一电极2，使得第一电极2与第二电极8的球形部9相面对，且第一电极2与第二电极8的球形部9之间的间隙为1～2mm。第一控制电机5和第二控制电机15的控制模式设置为固定模式，从而在第一电极2与第二电极8的球形部9之间形成极对球面固定间隙的相对位置关系。将弧光发生器与外部的配电网模拟系统形成电气回路，即可进行弧光故障模拟。

使用图1所示的弧光发生器进行极对球面可调间隙弧光故障模拟时，首先将第二电极8旋转90度，同时平移移动第一电极2，使得第一电极2与第二电极8的球形部9相互面对，且第一电极2与第二电极8的球形部9之间的初始间隙为1～2mm。接下来，将第一控制电机5的控制模式设置为行程为10mm的往复运动控制模式，第二控制电机15的控制模式设置为固定模式，从而在第一电极2与第二电极8的球形部9之间形成极对球面可调间隙的相对位置关系。将弧光发生器与外部的配电网模拟系统形成电气回路，即可进行弧光故障模拟。

本申请所提供的这种双向可控的弧光发生器能用于试验室内的10kV配电网物理模拟系统或者10kV真型系统，实现配电网系统的各种弧光故障模拟，并具备自动控制、实时监测、故障录波等功能，为10kV配电网物理仿真平台提供一套完美的孤光故障模拟解决方案。

申请人结合说明书附图对本申请的技术方案做了详细的说明与描述，但是本领域技术人员应该理解，以上实施例仅为本申请的优选实施方案，详尽的说明只是为了帮助读者更好地理解本申请的发明精神，而并非对本申请保护范围的限制，相反，任何基于本申请的发明精神所作的任何改进或修饰都应当落在本申请的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种双向可控的弧光发生器，其包括能串联构成电气回路的至少一部分的第一引线、第一电极、第二电极、第二引线以及开关构件；其特征在于：

所述第一引线与所述第一电极相连接且能通过所述开关构件连接外部的配电网物理模拟系统，所述第二引线与所述第二电极连接并通过接地单元接地；

所述第一电极能沿所述第一电极的长度方向平移移动，所述第二电极能旋转移动，使得所述第一电极与所述第二电极之间的相对位置和/或距离能根据需要而变化，

其中，所述第二电极包括球形部和两个突出部，所述两个突出部径向对称地位于所述球形部的外表面上。

2.根据权利要求1所述的弧光发生器，其特征在于，还包括第一控制电机和第二控制电机，所述第一控制电机驱动所述第一电极平移移动，所述第二控制电机驱动所述第二电极旋转移动。

3.根据权利要求2所述的弧光发生器，其特征在于，还包括由滑块、传动轴和滑台构成的传动机构，所述滑台支撑所述滑块和所述传动轴，所述滑块以能滑动的方式安装到所述传动轴，

所述第一电极固定于所述滑块并能与所述滑块一起移动，

所述第一控制电机驱动所述传动机构的运动。

4.根据权利要求1所述的弧光发生器，其特征在于，所述第二电极的所述球形部和所述两个突出部是一体形成的。

5.根据权利要求3所述的弧光发生器，其特征在于，当所述第一电极与所述第二电极的所述两个突出部位于同一直线时，所述两个突出部中更靠近所述第一电极的那一个与所述第一电极之间的间隙长度在2～12mm的范围内。

6.根据权利要求2所述的弧光发生器，其特征在于，所述弧光发生器中还设置有第一绝缘子和第二绝缘子，所述第一绝缘子用于对连接所述第一电极与所述第一控制电机的部件进行绝缘，所述第二绝缘子用于对连接所述第二电极与所述第二控制电机的部件进行绝缘，所述第一绝缘子和/或所述第二绝缘子的1min交流工频耐压试验电压不小于35kV。

7.根据权利要求2所述的弧光发生器，其特征在于，所述第一控制电机和/或所述第二控制电机是可编程控制电机。

8.根据权利要求2所述的弧光发生器，其特征在于，还包括安装基础，所述第一电极、所述第一控制电机、所述第二电极和所述第二控制电机被安装并支撑在所述安装基础。

9.根据权利要求1所述的弧光发生器，其特征在于，所述弧光发生器中还设置有用于监测故障电流值的电流互感器。

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