CN110308354A - 一种多柱并联避雷器试验装置及其试验方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种多柱并联避雷器试验装置及其试验方法，避雷器试验装置包括依次并联的大电流发生支路、机械开关支路、高频人工过零支路、模拟故障支路和多柱并联避雷器支路。大电流发生支路包括依次串联的机械开关K0、电感L0和电容器C0；机械开关支路包括机械开关K1；高频人工过零支路包括依次串联的电感L1、电容器C1和火花间隙GAP1；模拟故障支路包括串联连接的熔丝FU0和氧化锌非线性电阻器MOV0以及并联在氧化锌非线性电阻器MOV0两端的火花间隙GAP2；多柱并联避雷器支路包括多柱并联避雷器。该试验装置及其试验方法能够根据多柱并联避雷器使用现场工况，对多柱并联避雷器进行1:1真型试验。
Description
技术领域
本发明涉及避雷器试验技术领域，具体涉及一种多柱并联避雷器试验装置及其试验方法。
背景技术
随着技术的更新与发展，我国直流输电电压等级逐步提高，目前多条±1100kV特高压直流工程已经相继开工建设并投入运行。电压等级越高，输送功率越大，中性母线避雷器、金属转换开关避雷器等采用多柱并联结构的避雷器需要吸收能量就越高。为保证与系统的绝缘配合，保持足够低的残压，避雷器组就需要采用更多并联支路进行分流。如果整组中某一柱避雷器由于绝缘受潮或阀片劣化导致特性降低，在大能量冲击下，该柱分流急剧增加，在限压吸能过程中累积能量超过自身热容量，就会导致该柱击穿短路并爆炸，整组避雷器失效。系统被迫停运不仅会对系统运行造成影响，还会给电网、发电厂以及用户带来大量经济损失。
目前国内外针对避雷器的研究主要是通过研究避雷器与系统的绝缘配合来合理优化避雷器参数配置；研究氧化锌电阻片的材料性能等方面提高避雷器整体性能；研究多柱并联避雷器的电位分布、电流不均匀系数以及电阻片配组方法提高避雷器可靠性。但直流换流站避雷器故障仍常有发生。
发明内容
本发明的目的在于提供一种多柱并联避雷器试验装置及其试验方法，该试验装置及其试验方法能够根据多柱并联避雷器使用现场工况，对多柱并联避雷器进行1:1真型试验。
为实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：
一种多柱并联避雷器试验装置，包括依次并联的大电流发生支路、机械开关支路、高频人工过零支路、模拟故障支路和多柱并联避雷器支路。
所述大电流发生支路包括依次串联的机械开关K0、电感L0和电容器C0；所述机械开关支路包括机械开关K1；所述高频人工过零支路包括依次串联的电感L1、电容器C1和导通元件一；所述模拟故障支路包括串联连接的熔丝FU0和氧化锌非线性电阻器MOV0以及并联在氧化锌非线性电阻器MOV0两端的导通元件二；所述多柱并联避雷器支路包括多柱并联避雷器。
进一步的，所述多柱并联避雷器包括若干柱并联连接的避雷器；所述避雷器包括串联连接的熔丝和氧化锌非线性电阻器。
进一步的，所述导通元件一采用火花间隙GAP1，导通元件二采用火花间隙GAP2。
进一步的，所述导通元件一和导通元件二采用可控硅或绝缘栅双极型晶体管。
本发明还涉及一种上述多柱并联避雷器试验装置的试验方法，该方法包括以下步骤：
（1）试验初始状态：机械开关K0处于分闸状态，机械开关K1处于合闸状态，火花间隙GAP1和火花间隙GAP2均处于断开状态；电容器C1和电容器C2均充电至需要电压值并保持。
（2）试验过程：闭合机械开关K0，大电流发生支路中电容器C0和电感L0震荡产生试验所需的电流；延时时间t后，控制机械开关K1分闸，使试验电流在机械开关K1分闸后达到峰值，同时触发火花间隙GAP1导通，高频人工过零支路中的电感L1和电容器C1震荡产生反向高频放电电流，使机械开关K1提前灭弧，将试验电流快速转移到高频人工过零支路；大电流发生支路中电感L0储存的能量对电容器C1进行充电，直至电容器C1两端电压达到多柱并联避雷器支路的工作电压，当检测多柱并联避雷器工作时，触发火花间隙GAP2导通，将模拟故障支路中的氧化锌非线性电阻器MOV0快速短接，模拟单柱避雷器发生击穿故障，此时电流流过熔丝FU0，熔丝FU0在us级熔断将故障快速隔离，大电流发生支路中电感L0储存的能量继续对电容器C1进行充电，直至多柱并联避雷器支路重新导通、吸能并限制电容器C1两端的电压。
由以上技术方案可知，本发明在避雷器结构为大量支路并联时，在每一柱回路中串联熔断器，当某一柱出现能量过吸收发生热崩溃时，电流集中导致该柱熔断器熔断使该柱退出运行，剩余避雷器正常工作保证系统的稳定运行。本发明能够根据多柱并联避雷器使用现场工况，对多柱并联避雷器进行1:1真型试验；通过模拟单柱避雷器发生击穿故障，验证多柱并联避雷器在动作负载时单柱避雷器发生击穿故障时，能自动快速将故障隔离，剩余避雷器组仍能保证系统稳定运行，不会因单柱避雷器故障而引起整组失效的问题。本发明具有可控性强、操作简单等优点。
附图说明
图1是本发明的电路原理图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步说明：
如图1所示的一种多柱并联避雷器试验装置，包括依次并联的大电流发生支路、机械开关支路、高频人工过零支路、模拟故障支路和多柱并联避雷器支路。
所述大电流发生支路包括依次串联的机械开关K0、电感L0和电容器C0；所述机械开关支路包括机械开关K1；所述高频人工过零支路包括依次串联的电感L1、电容器C1和导通元件一；所述模拟故障支路包括串联连接的熔丝FU0和氧化锌非线性电阻器MOV0以及并联在氧化锌非线性电阻器MOV0两端的导通元件二；所述多柱并联避雷器支路包括多柱并联避雷器。
进一步的，所述多柱并联避雷器包括若干柱并联连接的避雷器；所述避雷器包括串联连接的熔丝和氧化锌非线性电阻器。
进一步的，所述导通元件一采用火花间隙GAP1，导通元件二采用火花间隙GAP2。
进一步的，所述导通元件一和导通元件二采用可控硅或绝缘栅双极型晶体管。
进一步的，所述多柱并联避雷器包括若干组并联连接的避雷器；所述避雷器包括串联连接的熔丝和氧化锌非线性电阻器。所述多柱并联避雷器支路，用于限制高频人工过零支路出现的过电压和吸收大电流发生支路中电感L0中储存的能量。
具体地说，机械开关K0的出线端接电感L0的进线端，出线端接机械开关K1的出线端，电感L0的出线端接电容器C0的正极，电容器C0的负极接机械开关K1的进线端；火花间隙GAP1的进线端接机械开关K1的进线端，出线端接电容器C1的正极，电容器C1的负极接电感L1的进线端，电感L1的出线端接机械开关K1的出线端；熔丝FU0的进线端接电感L1的出线端，出线端接氧化锌非线性电阻器MOV0的进线端，氧化锌非线性电阻器MOV0的出线端接火花间隙GAP2的进线端，火花间隙GAP2的出线端连接在熔丝FU0与氧化锌非线性电阻器MOV0之间的节点上，火花间隙GAP2的进线端接火花间隙GAP1的进线端。熔丝FU0的进线端还与每一个避雷器中的熔丝的进线端相连，氧化锌非线性电阻器MOV0的出线端还与每一个避雷器中的氧化锌非线性电阻的出线端相连。在每一个避雷器中，熔丝的出线端接氧化锌非线性电阻的进线端。
所述大电流发生支路，通过电容器C0和电感L0震荡产生试验所需的电流。所述机械开关支路，用于开断试验电流。所述高频人工过零支路，用于将机械开关K1提前灭弧，实现试验电流的快速转移。所述模拟故障支路中的熔丝FU0和氧化锌非线性电阻器MOV0为在多柱并联避雷器中随机选取的同等规格的单柱避雷器。所述火花间隙GAP2，用于试验时将氧化锌非线性电阻器MOV0快速短接，模拟单柱避雷器发生击穿故障。
本发明还涉及一种上述多柱并联避雷器试验装置的试验方法，该方法包括以下步骤：
（1）试验初始状态：机械开关K0处于分闸状态，机械开关K1处于合闸状态，火花间隙GAP1和火花间隙GAP2均处于断开状态；电容器C1和电容器C2均充电至需要电压值并保持。
（2）试验过程：闭合机械开关K0，大电流发生支路中电容器C0和电感L0震荡产生试验所需的电流；延时时间t后，控制机械开关K1分闸，使试验电流在机械开关K1分闸后达到峰值，同时触发火花间隙GAP1导通，高频人工过零支路中的电感L1和电容器C1震荡产生反向高频放电电流，使机械开关K1提前灭弧，将试验电流快速转移到高频人工过零支路；大电流发生支路中电感L0储存的能量对电容器C1进行充电，直至电容器C1两端电压达到多柱并联避雷器支路的工作电压，当检测多柱并联避雷器工作时，触发火花间隙GAP2导通，将模拟故障支路中的氧化锌非线性电阻器MOV0快速短接，模拟单柱避雷器发生击穿故障，此时电流流过熔丝FU0，熔丝FU0在us级熔断将故障快速隔离，大电流发生支路中电感L0储存的能量继续对电容器C1进行充电，直至多柱并联避雷器支路重新导通、吸能并限制电容器C1两端的电压。
以上所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。
Claims (5)
1.一种多柱并联避雷器试验装置，其特征在于：包括依次并联的大电流发生支路、机械开关支路、高频人工过零支路、模拟故障支路和多柱并联避雷器支路；
所述大电流发生支路包括依次串联的机械开关K0、电感L0和电容器C0；所述机械开关支路包括机械开关K1；所述高频人工过零支路包括依次串联的电感L1、电容器C1和导通元件一；所述模拟故障支路包括串联连接的熔丝FU0和氧化锌非线性电阻器MOV0以及并联在氧化锌非线性电阻器MOV0两端的导通元件二；所述多柱并联避雷器支路包括多柱并联避雷器。
2.根据权利要求1所述的一种多柱并联避雷器试验装置，其特征在于：所述多柱并联避雷器包括若干柱并联连接的避雷器；所述避雷器包括串联连接的熔丝和氧化锌非线性电阻器。
3.根据权利要求1所述的一种多柱并联避雷器试验装置，其特征在于：所述导通元件一采用火花间隙GAP1，导通元件二采用火花间隙GAP2。
4.根据权利要求1所述的一种多柱并联避雷器试验装置，其特征在于：所述导通元件一和导通元件二采用可控硅或绝缘栅双极型晶体管。
5.根据权利要求1~4任意一项所述的一种多柱并联避雷器试验装置的试验方法，其特征在于：该方法包括以下步骤：
（1）试验初始状态：机械开关K0处于分闸状态，机械开关K1处于合闸状态，火花间隙GAP1和火花间隙GAP2均处于断开状态；电容器C1和电容器C2均充电至需要电压值并保持；
（2）试验过程：闭合机械开关K0，大电流发生支路中电容器C0和电感L0震荡产生试验所需的电流；延时时间t后，控制机械开关K1分闸，使试验电流在机械开关K1分闸后达到峰值，同时触发火花间隙GAP1导通，高频人工过零支路中的电感L1和电容器C1震荡产生反向高频放电电流，使机械开关K1提前灭弧，将试验电流快速转移到高频人工过零支路；大电流发生支路中电感L0储存的能量对电容器C1进行充电，直至电容器C1两端电压达到多柱并联避雷器支路的工作电压，当检测多柱并联避雷器工作时，触发火花间隙GAP2导通，将模拟故障支路中的氧化锌非线性电阻器MOV0快速短接，模拟单柱避雷器发生击穿故障，此时电流流过熔丝FU0，熔丝FU0在us级熔断将故障快速隔离，大电流发生支路中电感L0储存的能量继续对电容器C1进行充电，直至多柱并联避雷器支路重新导通、吸能并限制电容器C1两端的电压。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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