CN109459688A - 提升并评价真空断路器性能的试验电路及装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种提升并评价真空断路器性能的试验电路及装置,包括直流高压源、充电电阻、脉冲电容器、电抗器、主电阻、第一真空接触器、第二真空接触器、电容分压器以及试品断路器，其中所述直流高压源通过所述充电电阻与所述脉冲电容器串联，所述电抗器与所述第一真空接触器串联构成第一支路，所述主电阻与所述第二真空接触器串联构成第二支路，所述第一支路和所述第二支路构成并联电路，所述并联电路的输入端与所述充电电阻相连，所述并联电路的输出端与所述电容分压器相连，所述试品断路器并联在所述电容分压器的两端。本发明的检测手段更直接、准确。

Description

提升并评价真空断路器性能的试验电路及装置

技术领域

本发明涉及电气设备的技术领域，尤其是指一种提升并评价真空断路器性能的试验电路及装置。

背景技术

并联电容器组作为有效的无功补偿和电压调节手段，在电力系统中有着广泛的应用，故电容器组断路器点多面广，使用量很大。7.2～40.5 kV系统中的电容器组断路器多为真空断路器，开断过程中易发生重击穿。当发生多次相同击穿或多次击穿时，会在电容器等设备上产生很高的过电压，实测对地过电压可达3-5倍以上，电容器极间过电压达2-3倍，因此对并联补偿装置和电力系统安全运行造成很大的威胁。现有虽然通过配置氧化锌避雷器等防护装置，可以限制重击穿过电压，但是效果并不理想。

研究表明，所述真空断路器重击穿的原因是：如果所述真空灭弧室内有未被金属屏蔽罩复合的带电粒子、金属蒸汽残余进入触头之间，或触头表面存在加工残留的金属微粒、微观突出物、附着物等，当所述真空断路器开断电容器组时，首开相断口两端可达2.5倍相电压，这些微粒在强电场作用下将迅速向对方电极运动，轰击电极表面而引起金属蒸发，产生电荷迁移，引起触头间绝缘击穿。

根据大量的实践和试验经验，所述真空断路器重击穿主要出现在灭弧室工作初期，并随着开合次数的增加而快速减少，最后稳定后基本无重击穿。如果所述真空断路器投运前先模拟实际开合工况进行老练试验，能够有效降低真空断路器实际运行期间的重击穿率。而所述真空断路器如果出现重击穿率升高的现象，也可以通过老练试验修复受损触头，恢复真空室绝缘强度降低断路器重击穿率。老练通过一定的工艺处理，消除灭弧室内部的毛刺、金属和非金属微粒及各种污秽物，改善触头的表面状况，使真空间隙耐电强度大幅提高；还可改变触头表面的晶格结构，降低冷焊力，增加材料的韧性，使触头材料更不容易产生脱落，大大降低真空灭弧室的重击穿率。老练试验的目的是提高断路器的抗重击穿能力。现有通过评估断路器的抗重击穿性能可以达到检验老练试验效果的目的。对于抗重击穿性能的评估方法，目前普遍使用的是依据型式试验标准对断路器进行开合试验记录重击穿率，如连续30次没有重击穿，则认为老练试验达到标准，这是一种定性的评价方法。由于间隙击穿具有一定的随机性，通过测重击穿率判断路器的抗重击穿性能是一种概率性的间接表示，没有从本质上定量的体现抗重击穿性能。

发明内容

为此，本发明所要解决的技术问题在于克服现有技术中无法定量化检测断路器性能的问题，从而提出了一种简单经济地检测断路器性能的提升并评价真空断路器性能的试验电路及装置。

为解决上述技术问题，本发明的一种提升并评价真空断路器性能的试验电路，包括直流高压源、充电电阻、脉冲电容器、电抗器、主电阻、第一真空接触器、第二真空接触器、电容分压器以及试品断路器，其中所述直流高压源通过所述充电电阻与所述脉冲电容器串联，所述电抗器与所述第一真空接触器串联构成第一支路，所述主电阻与所述第二真空接触器串联构成第二支路，所述第一支路和所述第二支路构成并联电路，所述并联电路的输入端与所述充电电阻相连，所述并联电路的输出端与所述电容分压器相连，所述试品断路器并联在所述电容分压器的两端。

在本发明的一个实施例中，还包括放电电阻，所述放电电阻并联在所述电容器分压器的两端。

在本发明的一个实施例中，所述放电电阻与开关串联。

在本发明的一个实施例中，还包括避雷器，所述避雷器并联在所述电容分压器的两端。

在本发明的一个实施例中，还包括控制操作台，所述第一真空接触器、第二真空接触器及试品断路器均具有各自的控制回路，所述控制操作台与所述控制回路相连。

本发明还提供了一种提升并评价真空断路器性能的试验装置，包括上述的提升并评价真空断路器性能的试验电路。

在本发明的一个实施例中，还包括第一输出端子以及第二输出端子，且所述第一输出端子与所述第二输出端子分别连接至所述电容分压器的两端，所述第一输出端子与所述第二输出端子之间连接试品断路器

在本发明的一个实施例中，还包括工作台，所述直流高压源、充电电阻、脉冲电容器、电抗器、主电阻、第一真空接触器、第二真空接触器、电容分压器均位于所述工作台上。

在本发明的一个实施例中，所述工作台的下方设有滚轮。

本发明的上述技术方案相比现有技术具有以下优点：

本发明所述的提升并评价真空断路器性能的试验电路及装置，由所述直流高压源、充电电阻、电抗器以及第一真空接触器可以构成关合老练试验回路，通过所述关合老练试验回路可以增大或减小关合涌流峰值、增长或缩短预击穿时间，使装置达到最佳老练效果；由所述直流高压源、充电电阻、所述主电阻、第二真空接触器以及所述电容分压器构成开断老练及抗重击穿性能测量试验回路，通过开断老练及抗重击穿性能测量试验回路可以定量的评价触头间抗重击穿特性，由于采用定量的抗重击穿性能检测手段，因此检测手段更直接、准确。

附图说明

为了使本发明的内容更容易被清楚的理解，下面根据本发明的具体实施例并结合附图，对本发明作进一步详细的说明，其中

图1是本发明提升并评价真空断路器性能的试验电路的示意图；

图2是本发明提升并评价真空断路器性能的试验装置的示意图。

说明书附图标记说明：11-直流高压源，12A-充电电阻，12B-主电阻，12C-放电电阻，13-脉冲电容器，14-电抗器，15A-第一真空接触器，15B-第二真空接触器，16-电容分压器，17-试品断路器,18-避雷器，19-控制操作台，20A-第一输出端子，20B-第二输出端子，21-工作台。

具体实施方式

实施例一

如图1和图2所示，本实施例提供一种提升并评价真空断路器性能的试验电路，包括直流高压源11、充电电阻12A、脉冲电容器13、电抗器14、主电阻12B、第一真空接触器15A、第二真空接触器15B、电容分压器16以及试品断路器17，其中所述直流高压源11通过所述充电电阻12A与所述脉冲电容器13串联，所述电抗器14与所述第一真空接触器15A串联构成第一支路，所述主电阻12B与所述第二真空接触器15B串联构成第二支路，所述第一支路和所述第二支路构成并联电路，所述并联电路的输入端与所述充电电阻12A相连，所述并联电路的输出端与所述电容分压器16相连，所述试品断路器17并联在所述电容分压器16的两端。

本实施例所述提升并评价真空断路器性能的试验电路，包括直流高压源11、充电电阻12A、脉冲电容器13、电抗器14、主电阻12B、第一真空接触器15A、第二真空接触器15B、电容分压器16以及试品断路器17，其中所述直流高压源11通过所述充电电阻12A与所述脉冲电容器13串联，由所述直流高压源11、充电电阻12A、电抗器14以及第一真空接触器15A构成关合老练试验回路，通过所述关合老练试验回路可以增大或减小关合涌流峰值、增长或缩短预击穿时间，使装置达到最佳老练效果，其中在所述关合老练试验回路中，所述电抗器14与所述脉冲电容器13一同产生高频振荡的关合涌流；所述电抗器14与所述第一真空接触器15A串联构成第一支路，所述主电阻12B与所述第二真空接触器15B串联构成第二支路，所述第一支路和所述第二支路构成并联电路，所述并联电路的输入端与所述充电电阻12A相连，所述并联电路的输出端与所述电容分压器16相连，所述试品断路器17并联在所述电容分压器16的两端，由所述直流高压源11、充电电阻12A、所述主电阻12B、第二真空接触器15B以及所述电容分压器16构成开断老练及抗重击穿性能测量试验回路，通过开断老练及抗重击穿性能测量试验回路可以提升触头间绝缘性能并定量的评价触头间抗重击穿特性，由于采用定量的抗重击穿性能检测手段，因此检测手段更直接更准确，由于两个回路通过第一真空接触器15A、第二真空接触器15B的分、合状态，选择对应的回路工作，从而实现运行现场断路器的有效老练；另外，本发明可用于评估老练的试验效果，也可单独用于现场的断路器性能检测，满足工程中开关设备检测的需要。

本实施例中，进行关合老练试验的流程如下：所述第二真空接触器15B分闸，所述第一真空接触器15A处于隔离位置，所述试品断路器17分闸；所述直流高压源11对所述脉冲电容器13充电；所述第一真空接触器15A闭合；所述试品断路器17合闸，关合涌流老练；试验中，根据实际老练效果，可通过改变所述脉冲电容器13的充电电压对关合涌流进行预击穿电弧能量系数k（试验回路与型式试验最大关合涌流预击穿电弧能量的比值）的调整，增大或减小关合涌流峰值、增长或缩短预击穿时间，使装置达到最佳老练效果。

进行开断老练试验的流程如下：所述第二真空接触器15B分闸，所述第一真空接触器15A处于隔离位置，所述试品断路器17合闸；所述直流高压源11对所述脉冲电容器13充电；所述试品断路器17分闸，开断高幅值动态击穿电压，进行开断老练，试验中，根据实际老练效果，可通过改变所述脉冲电容器13的充电电压对关合涌流进行系数k的调整，改变恢复电压最大值，达到最佳老练效果；所述电容分压器16上电压超过触头击穿电压时，所述试品断路器17触头间隙被击穿，所述电容分压器16上的电荷迅速释放，触头间隙电弧熄灭，绝缘恢复；所述脉冲电容器13通过所述主电阻12B对所述电容分压器16快速充电，给触头间隙施加击穿电压，使其再次击穿、熄弧；如此重复，所述试品断路器17一次分闸过程中触头间隙多次击穿放电可获得在不同时刻的击穿电压点，连线可形成动态击穿电压曲线。

进行断路器抗重击穿性能评估试验的流程如下：在断路器分闸过程中，持续施加一个高幅值动态击穿电压使断口间隙击穿放电，断路器在开断高幅值动态击穿电压过程中重复放电，能获得在不同时刻的击穿电压点，连线可形成动态击穿电压曲线。此动态击穿电压曲线代表断路器在空载开断，燃弧时间为零情况下的断口介质恢复曲线，断路器实际开断电容器组过程中，最短燃弧时间约为1ms，因此，试验获得的动态击穿电压曲线可代表断路器最严酷工况下的介质恢复曲线。将所述动态击穿曲线与系统TRV（恢复电压）曲线对比，当动态击穿电压曲线高于TRV曲线时，代表不会发生重击穿；如果当动态击穿电压曲线下降到接近或低于TRV曲线时，代表可能出现重击穿，上述称为绝对的评价方法。由于动态击穿电压曲线是代表最严酷工况下，即零燃弧时间下的介质恢复曲线，在实际开断中断路器会经历一段燃弧时间后才熄弧，此时的介质恢复曲线斜率会高于前述动态击穿电压曲线，具体的斜率抬升幅度与系统的运行工况、断路器型号来决定。所以如果使用绝对的评估方法认为断路器不会发生重击穿的话，则认为该断路器是肯定不会发生重击穿的，可以投运。如果绝对的评估方法认为断路器具有重击穿的风险，可进一步使用相对的评估方法进行分析。所述相对的评估方法一方面是纵向测量同一断路器不同运行时期的动态击穿电压曲线，如果曲线斜率明显下降则认为断路器绝缘能力下降，需要进行修复；另一方面是横向测量同期运行的相同型号断路器的动态击穿电压曲线，如果某一台断路器的动态击穿电压曲线斜率明显偏低，则认为该台断路器绝缘能力下降，需要进行修复。

提升并评价真空断路器性能的试验电路还包括放电电阻12C，所述放电电阻12C并联在所述电容器分压器16的两端,所述放电电阻12C用于做完实验是释放残余电荷。所述放电电阻12C与开关串联，通过所述开关控制所述所述放电电阻12C释放残余电荷。

提升并评价真空断路器性能的试验电路还包括避雷器18，所述避雷器18联在所述电容分压器16的两端，通过避雷器18可以保护所述电容分压器16。提升并评价真空断路器性能的试验电路还包括控制操作台19，所述第一真空接触器15A、第二真空接触器15B及试品断路器17均具有各自的控制回路，所述控制操作台19与所述控制回路相连,通过所述控制操作台19给所述第一真空接触器15A、第二真空接触器15B及试品断路器17发分合指令，并采集电压电流信号，从而可以用于分析断路器的性能。

所述直流高压源11是直流高压发生器。所述充电电阻12A是保护电阻；所述主电阻12B是充电电阻。所述电抗器14是调波电感。

实施例二

如图2所示，本实施例提供一种提升并评价真空断路器性能的试验装置，包括实施例一所述的提升并评价真空断路器性能的试验电路。

本实施例所述提升并评价真空断路器性能的试验装置，由于包括实施例一所述的提升并评价真空断路器性能的试验电路，因此实施例一所具有的优点，所述试验装置也全部具有。

本实施例所述提升并评价真空断路器性能的试验装置还包括第一输出端子20A以及第二输出端子20B，且所述第一输出端子20A与所述第二输出端子20B分别连接至所述电容分压器16的两端，所述第一输出端子20A与所述第二输出端子20B之间连接所述试品断路器17，从而可以做到对所述试品断路器17关合涌流、高压开断的高等价性模拟。作为一种变形，所述放电电阻12C与所述第一输出端子20A相连，所述电容分压器16与所述第二输出端子20B相连，所述第一输出端子20A与所述第二输出端子20B之间接入所述试品断路器17。

本实施例所述提升并评价真空断路器性能的试验装置还包括工作台21，所述直流高压源11、充电电阻12A、脉冲电容器13、电抗器14、主电阻12B、第一真空接触器15A、第二真空接触器15B、电容分压器16均位于所述工作台21上，有利于实现装置的集成，有利于实现运行现场断路器的有效老练。所述工作台21的下方设有滚轮，从而可以方便整个装置的移动。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

Claims (9)

1.一种提升并评价真空断路器性能的试验电路，其特征在于：包括直流高压源、充电电阻、脉冲电容器、电抗器、主电阻、第一真空接触器、第二真空接触器、电容分压器以及试品断路器，其中所述直流高压源通过所述充电电阻与所述脉冲电容器串联，所述电抗器与所述第一真空接触器串联构成第一支路，所述主电阻与所述第二真空接触器串联构成第二支路，所述第一支路和所述第二支路构成并联电路，所述并联电路的输入端与所述充电电阻相连，所述并联电路的输出端与所述电容分压器相连，所述试品断路器并联在所述电容分压器的两端。

2.根据权利要求1所述的提升并评价真空断路器性能的试验电路，其特征在于：还包括放电电阻，所述放电电阻并联在所述电容器分压器的两端。

3.根据权利要求2所述的提升并评价真空断路器性能的试验电路，其特征在于：所述放电电阻与开关串联。

4.根据权利要求1所述的提升并评价真空断路器性能的试验电路，其特征在于：还包括避雷器，所述避雷器并联在所述电容分压器的两端。

5.根据权利要求1所述的提升并评价真空断路器性能的试验电路，其特征在于：还包括控制操作台，所述第一真空接触器、第二真空接触器及试品断路器均具有各自的控制回路，所述控制操作台与所述控制回路相连。

6.一种提升并评价真空断路器性能的试验装置，其特征在于：包括权利要求1-5中任意一项所述的提升并评价真空断路器性能的试验电路。

7.根据权利要求6所述的提升并评价真空断路器性能的试验装置，其特征在于：还包括第一输出端子以及第二输出端子，且所述第一输出端子与所述第二输出端子分别连接至所述电容分压器的两端，所述第一输出端子与所述第二输出端子之间连接试品断路器。

8.根据权利要求6所述的提升并评价真空断路器性能的试验装置，其特征在于：还包括工作台，所述直流高压源、充电电阻、脉冲电容器、电抗器、主电阻、第一真空接触器、第二真空接触器、电容分压器均位于所述工作台上。

9.根据权利要求8所述的提升并评价真空断路器性能的试验装置，其特征在于：所述工作台的下方设有滚轮。