CN110376515B - 一种直流高速开关直流空充电流开断试验方法 - Google Patents

一种直流高速开关直流空充电流开断试验方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种直流高速开关直流空充电流开断试验方法，包括试验回路构建步骤和试验操作步骤；所述试验回路包括第一辅助断路器、第二辅助断路器、电容器组、电阻器、电流表、第一电压表、第二电压表以及直流高压发生器；其中，所述直流高压发生器、第二辅助断路器以及电容器组串接形成一回路；所述电容器组、电阻器以及第二电压表串接形成一回路；所述第一辅助断路器的一端和所述电阻器相连接，另一端用于和被试断路器的一端相连接。通过运用本直流高速开关直流空充电流开断试验方法能够对断路器进行正负极性的直流空充电流开断试验，以验证其是否符合具备转移直流线路空充电流的性能要求。

Description

一种直流高速开关直流空充电流开断试验方法
技术领域
本发明涉及试验方法，具体涉及一种直流高速开关直流空充电流开断试验方法。
背景技术
直流高速开关(High speed switch，HSS)主要应用在多端柔性直流输电系统中。配置直流高速开关的目的是为了实现直流系统的第三站在线投退及直流线路故障高速隔离，提高整个直流系统的可靠性和可用率。
直流高速开关一般采用敞开柱式断路器型式，操作机构可采用液压或者弹簧，为了配合多端系统协调控制，实现送端、受端的在线投入和退出，对设备关键性能参数的配合要求非常高，主要有以下特点：
(1)应具备不小于1.05p.u.系统额定输送容量的固有长期过负荷能力(最高环温下)；
(2)具备较强的直流燃弧耐受能力；
(3)具备转移直流线路空充电流的能力；
(4)具备较高分闸速度，可靠的机械动作特性，不发生拒动、误动。
因此，在应用HSS前，需对其整体关键性能进行试验考核评估，尤其是需要对是否具备转移直流线路空充电流的能力进行考核评估，然而目前并没有相关的试验考核方法。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术的不足，提供一种直流高速开关直流空充电流开断试验方法，以对HSS的直流线路空充电流的能力进行试验考核。
为实现上述目的，本发明的技术方案是：
一种直流高速开关直流空充电流开断试验方法，包括：
试验回路构建步骤，其包括：
所述试验回路包括第一辅助断路器、第二辅助断路器、电容器组、电阻器、电流表、第一电压表、第二电压表以及直流高压发生器；其中，
所述直流高压发生器、第二辅助断路器以及电容器组串接形成一回路；
所述电容器组、电阻器以及第二电压表串接形成一回路；
所述第一辅助断路器的一端和所述电阻器相连接，另一端用于和被试断路器的一端相连接；
所述第一电压表的一端连接在第一辅助断路器和被试断路器之间的线路上，另一端连接在第二电压表和电容器组的相连接线路上；
所述电流表的一端用于和被试断路器的另一端相连接，另一端接地并连接在第二电压表和电容器组相连接的线路上；
试验操作步骤，其包括：
配置试验回路参数子步骤，其包括：
根据试验目标开断的直流电流I以及恢复电压U，得到电阻器R＝U/I；
配置电容器组，主要确定电容器组的电容量C，以及电容器组的内阻RC；
第二辅助断路器与第一辅助断路器的配合操作间隔时间T1，第二辅助断路器与被试断路器的配合操作间隔时间T2，要求不能超过试验回路导通后电流衰减至I的时间t，否则被试断路器开断的电流将小于要求值I；
电流表，第一电压表、第二电压表的电压等级以及量程应高于试验要求值；
电容器组储能子步骤，其包括：
第二辅助断路器合闸，直流高压发生器对电容器组进行充电储能，达到U+IRC以上后，第二辅助断路器分闸；
电容器组放电子步骤，其包括：
经过T1操作间隔时间的延迟，第一辅助断路器合闸，试验回路导通，回路电流衰减，在衰减至试验电流I之前，被试断路器经过T2操作间隔时间的延迟后分闸；
开断直流电流子步骤，其包括：
在被试断路器分闸过程中，将会在其开关断口产生直流电弧，直流电弧等效成一个动态电阻；随着分闸过程的进行，动、静弧触头间的距离逐渐拉大，直流电弧电阻逐渐增大，开关两端的电压也逐渐升高，回路电流逐渐减小；当电流小到一定程度时，电弧燃烧难以维持，电弧熄灭，此时记录T3燃弧时间；要求T3燃弧时间与被试断路器分闸平均速度v的乘积必须小于被试断路器的触头的设计开距L,否则分闸运动停止，直流电弧无法熄灭，将导致开断失败；
试验判据子步骤，其包括：
被试断路器初始状态为合闸位置，由回路辅助开关接通回路，随后在通流时间T2被试断路器分闸，在燃弧时间T3后，被试断路器将试验电流I正常开断，开断后弧触头可耐受恢复电压U，不出现重击穿；
即被试断路器完成了规定的正负极性的直流空充电流开断次数m，则判定为试验通过；m为正整数。
所述时间t通过如下公式计算而得：
Figure BDA0002125404860000031
Ln为自然常数的对数。
所述试验回路还包括机械特性监测装置，所述机械特性监测装置用于获取被试断路器T0分闸时的时间-触头速度、时间-触头行程曲线。
本发明与现有技术相比，其有益效果在于：
通过运用本直流高速开关直流空充电流开断试验方法能够对断路器进行正负极性的直流空充电流开断试验，以验证其是否符合具备转移直流线路空充电流的性能要求。
附图说明
图1为直流高速开关直流空充电流开断试验回路的电路图；
图2为断路器的操作时序图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明的内容做进一步详细说明。
实施例：
本实施例所提供的直流高速开关直流空充电流开断试验方法主要包括两个步骤，一是构建试验回路，二是在试验回路上进行试验操作。
其中，如图1所述，该试验回路包括回路包括第一辅助断路器AB1、第二辅助断路器AB2、电容器组C、电阻器R、电流表A、第一电压表V1、第二电压表V2以及直流高压发生器DC。
其中，该直流高压发生器CC、第二辅助断路器AB2以及电容器组C串接形成一回路；该电容器组C、电阻器R以及第二电压表V2串接形成一回路；该第一辅助断路器AB1的一端和所述电阻器R相连接，另一端用于和被试断路器T0的一端相连接；该第一电压表V1的一端连接在第一辅助断路器AB1和被试断路器T0之间的线路上，另一端连接在第二电压表V2和电容器组C的相连接线路上；该电流表A的一端用于和被试断路器T0的另一端相连接，另一端接地并连接在第二电压表V2和电容器组C相连接的线路上。
初始状态时，第一辅助断路器AB1、第二辅助断路器AB2在分闸状态，被试断路器T0在合闸状态，直流高压发生器DC可对电容器组C输出直流高压至指定值。
具体地，本直流高速开关直流空充电流开断试验回路进行试验时，其包括如下步骤：
1)配置试验回路参数
根据试验目标开断的直流电流I以及恢复电压U，得到电阻器R＝U/I；
配置电容器组，主要确定电容器组的电容量C，以及电容器组的内阻RC，由于对电容器组充电后，使用预先充电的电容器组与电阻负载构成直流电流回路，因此电容器的参数可以根据下面公式得到。
I＝(U+IRC)ωC
辅助断路器AB2与辅助断路器AB1的配合操作间隔时间T1，辅助断路器AB1与被试断路器T0的配合操作间隔时间T2，要求不能超过试验回路导通后电流衰减至I的时间t，否则被试断路器开断的电流将小于要求值I，具体回路整体时间常数决定，具体可由下面公式得到。
Figure BDA0002125404860000041
Ln为自然常数的对数。
电流表A，电压表V1,V2的电压等级以及量程应高于试验要求值。
2)电容器组储能
辅助断路器AB2合闸，直流高压发生器DC对电容器组进行充电储能，达到U+IRC以上后，辅助断路器AB2分闸。
3)电容器组放电
经过T1操作间隔时间的延迟，辅助断路器AB1合闸，试验回路导通，受到RC电路影响，回路电流有一定的衰减幅度，在衰减至试验电流I之前，被试断路器T0经过T2操作间隔时间的延迟后分闸。
4)开断直流电流
在断路器T0分闸过程中，将会在开关断口产生直流电弧，直流电弧可等效成一个动态电阻；随着分闸过程的进行，动、静弧触头间的距离逐渐拉大，直流电弧电阻逐渐增大，开关两端的电压也逐渐升高，回路电流逐渐减小；当电流小到一定程度时，电弧燃烧难以维持，电弧熄灭。此时记录T3燃弧时间。要求T3燃弧时间与断路器分闸平均速度v的乘积必须小于触头的设计开距L,否则分闸运动停止，直流电弧无法熄灭，将导致开断失败。
5)试验判据
被试断路器初始状态为合闸位置，由回路辅助开关接通回路，随后在通流时间T2被试断路器分闸，在燃弧时间T3后，被试断路器将试验电流I正常开断，开断后弧触头可耐受恢复电压U，不出现重击穿。
正负极性各10次试验。
被试断路器(即被试断路器)完成了规定的正负极性的直流空充电流开断次数m，可以判定为试验通过。
由此可知，通过运用本直流高速开关直流空充电流开断试验回路能够对断路器进行正负极性的直流空充电流开断试验，以验证其是否符合具备转移直流线路空充电流的性能要求。
作为本实施例提供的直流高速开关直流空充电流开断试验回路的一种优选，该试验回路还包括机械特性监测装置，以用于取被试断路器T0分闸时的时间-触头速度、时间-触头行程曲线。断路器的操作时序如下：
AB2:O(分闸状态)-----C-----O
AB1:O(分闸状态)-----------------C
T0:C(合闸状态)------------------------O
具体如图2所述。
上述实施例只是为了说明本发明的技术构思及特点，其目的是在于让本领域内的普通技术人员能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡是根据本发明内容的实质所做出的等效的变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围内。
上述实施例只是为了说明本发明的技术构思及特点，其目的是在于让本领域内的普通技术人员能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡是根据本发明内容的实质所做出的等效的变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围内。

Claims (3)

1.一种直流高速开关直流空充电流开断试验方法，其特征在于，包括：
试验回路构建步骤：
所述试验回路包括第一辅助断路器、第二辅助断路器、电容器组、电阻器、电流表、第一电压表、第二电压表以及直流高压发生器；其中，
所述直流高压发生器、第二辅助断路器以及电容器组串接形成一回路；
所述电容器组、电阻器以及第二电压表串接形成一回路；
所述第一辅助断路器的一端和所述电阻器相连接，另一端用于和被试断路器的一端相连接；
所述第一电压表的一端连接在第一辅助断路器和被试断路器之间的线路上，另一端连接在第二电压表和电容器组的相连接线路上；
所述电流表的一端用于和被试断路器的另一端相连接，另一端接地并连接在第二电压表和电容器组相连接的线路上；
试验操作步骤，其包括：
配置试验回路参数子步骤，其包括：
根据试验目标开断的直流电流I以及恢复电压U，得到电阻器R＝U/I；
配置电容器组，主要确定电容器组的电容量C，以及电容器组的内阻RC；
第二辅助断路器与第一辅助断路器的配合操作间隔时间T1，第二辅助断路器与被试断路器的配合操作间隔时间T2，要求不能超过试验回路导通后电流衰减至I的时间t，否则被试断路器开断的电流将小于要求值I；
电流表，第一电压表、第二电压表的电压等级以及量程应高于试验要求值；
电容器组储能子步骤，其包括：
第二辅助断路器合闸，直流高压发生器对电容器组进行充电储能，达到U+IRC以上后，第二辅助断路器分闸；
电容器组放电子步骤，其包括：
经过T1操作间隔时间的延迟，第一辅助断路器合闸，试验回路导通，回路电流衰减，在衰减至试验电流I之前，被试断路器经过T2操作间隔时间的延迟后分闸；
开断直流电流子步骤，其包括：
在被试断路器分闸过程中，将会在其开关断口产生直流电弧，直流电弧等效成一个动态电阻；随着分闸过程的进行，动、静弧触头间的距离逐渐拉大，直流电弧电阻逐渐增大，开关两端的电压也逐渐升高，回路电流逐渐减小；当电流小到一定程度时，电弧燃烧难以维持，电弧熄灭，此时记录T3燃弧时间；要求T3燃弧时间与被试断路器分闸平均速度v的乘积必须小于被试断路器的触头的设计开距L,否则分闸运动停止，直流电弧无法熄灭，将导致开断失败；
试验判据子步骤，其包括：
被试断路器初始状态为合闸位置，由第一辅助断路器接通回路，随后在通流时间T2被试断路器分闸，在燃弧时间T3后，被试断路器将试验电流I正常开断，开断后弧触头可耐受恢复电压U，不出现重击穿；
被试断路器完成了规定的正负极性的直流空充电流开断次数m，则判定为试验通过；m为正整数。
2.如权利要求1所述的直流高速开关直流空充电流开断试验方法，其特征在于，所述时间t通过如下公式计算而得：
Figure FDA0002944354900000021
Ln为自然常数的对数。
3.如权利要求1所述的直流高速开关直流空充电流开断试验方法，其特征在于，所述试验回路还包括机械特性监测装置，所述机械特性监测装置用于获取被试断路器T0分闸时的时间-触头速度、时间-触头行程曲线。
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