CN111044810B - 一种接地故障处理装置防护雷击断线效果模拟试验方法 - Google Patents

Abstract

本申请提出了一种接地故障处理装置防护雷击断线效果模拟试验方法，包括利用冲击电压发生器对间隙和被试绝缘子施加冲击电压直至间隙和被试绝缘子发生击穿，观察工频续流能否维持；如不能维持，则加大配电真值摸拟试验网对地电容电流值并重复以上试验，直至工频续流能够维持并使被试绝缘导线段在该电流作用下发生断线，记录该绝缘工况下维持稳定工频续流对应的电流值，重复上述试验，检验在时间内接地故障处理装置是否正确动作。通过检测接地故障处理装置在不同配电网不对称度、不同对地电容电流以及不同过渡电阻值条件下，对雷击绝缘导线断线事故的防护效果，可以为配电网选取合适的接地故障处理装置提供依据，降低配电网雷击断线事故发生概率。

Description

一种接地故障处理装置防护雷击断线效果模拟试验方法

技术领域

本申请为配电网防雷试验领域，尤其涉及一种接地故障处理装置防护雷击断线效果模拟试验方法。

背景技术

我国当前配电网络区域面积大且绝缘水平普遍较低，极易遭受雷电侵害。同时由于配电网广泛采用架空绝缘导线，在感应雷过电压引起绝缘子闪络并击穿绝缘导线绝缘层时，持续的工频短路电流(以下简称工频续流)电弧受绝缘导线绝缘层阻隔，弧根不能沿着绝缘导线滑动，只能在针孔处燃烧，在一定的时间内绝缘导线就会被整齐地烧断。

在实际运行中，由于大地存在电阻且地面材质不同造成电阻值差别较大，此类电阻在接地故障中称之为过渡电阻，有时过渡电阻值高达数千欧姆，因此雷击导致绝缘子发生对地闪络的接地故障时，故障回路存在较大过渡电阻，导致故障回路零序电流信号很小。目前大部分接地故障处理装置的故障处理能力都受过渡电阻识别能力影响，过渡电阻值越大，装置的故障识别与处理能力就越低，若无法识别过渡电阻，接地故障处理装置自然也就无法防止雷击绝缘导线断线事故的发生。因此在接地故障处理装置正式投入电网运行之前，有必要进行相关模拟试验以检测其防护雷击断线的能力。

然而当前行业内缺乏模拟配电网雷击绝缘导线断线的试验条件，这主要是由于：

(1)直接在真实配电网上进行试验会给配电网的安全稳定运行带来较大影响，电力系统和广大电力用户都无法接受；

(2)缺少能与真实配电网参数相一致的模拟试验平台，无法保证试验结果准确性和有效性；

(3)模拟雷电冲击状态时难以保证高电压不会对试验平台造成危害。所以为了能在不同接地故障处理装置接入电网的条件下进行绝缘导线雷击断线防护试验，我们需要一个与真实配电网参数基本等效的试验平台，同时需要保证该平台在进行雷击模拟实验时不被损坏。

发明内容

针对上述问题，提出了一种接地故障处理装置防护雷击绝缘导线断线效果模拟试验方法，可以检测接地故障处理装置在不同配电网不对称度、不同对地电容电流以及不同过渡电阻值条件下，对雷击绝缘导线断线事故的防护效果，可以为配电网选取合适的接地故障处理装置提供依据，降低配电网雷击断线事故发生概率。

具体的，本申请提出的一种接地故障处理装置防护雷击断线效果模拟试验方法，应用于试验平台进行接地故障处理装置对雷击绝缘导线断线事故防护效果模拟试验，所述试验方法包括：

接入被试绝缘子P₃和被试绝缘导线段ΔL，调整配电真值模拟试验网不对称度和对地电容电流至某一定值，将配电真值摸拟试验网升压至额定电压，利用冲击电压发生器对间隙G和被试绝缘子P₃施加冲击电压直至间隙和被试绝缘子发生击穿，观察工频续流能否维持；

如不能维持，则加大配电真值摸拟试验网对地电容电流值并重复以上试验，直至工频续流能够维持并使被试绝缘导线段ΔL在该电流作用下发生断线，记录该绝缘工况下维持稳定工频续流对应的电流值，以及从被试绝缘子P₃发生击穿到被试绝缘导线段ΔL断线为止的时间T₀；

将接地故障处理装置接入配电真值模拟试验网，并接入同样类型的被试绝缘导线段ΔL；

重复上述试验，检验在时间T₀内接地故障处理装置是否正确动作。

可选的，所述试验方法包括：

若在时间T₀内接地故障处理装置未正确动作，且工频续流电弧持续燃烧，则继续试验直到被试绝缘导线段ΔL断线；

若在时间T₀内接地故障处理装置正确动作，被试绝缘导线段ΔL未断线，则在停止试验后将电阻R·接在被试绝缘子P₃与大地之间。

可选的，所述试验方法包括：

重复上述试验，若在时间T₀内接地故障处理装置未正确动作，工频续流电弧持续燃烧，则继续试验直到被试绝缘导线段ΔL断线；

若在时间T₀内接地故障处理装置正确动作，被试绝缘导线段未断线，则在停止试验后调高Rg阻值。

可选的，所述试验方法包括：

再重复上述试验，直至接地故障处理装置无法正确动作；

改变配电真值摸拟试验网的对地电容电流值，重复上述所有试验内容；

改变配电真值摸拟试验网的不对称度，重复上述所有试验内容；

得到该接地故障处理装置在不同对地电容电流及不同配电网不对称度条件下，对故障点过渡电阻的识别处理能力；

更换不同类型的接地故障处理装置，重复上述试验，得到不同接地故障处理装置在不同对地电容电流及不同配电网不对称度条件下，对故障点过渡电阻的识别处理能力。

可选的，所述试验方法包括：

配电真值模拟试验网的不对称度是通过三相对地电容量的差异化配置实现；配电真值模拟试验网对地电容电流值是通过调节三相对地电容量实现。

有益效果：

1、本申请采用的配电真值模拟试验网与真实配电网高度等效，因此本申请中的试验结果可完全等效于利用真实配电网进行试验的结果。

2、本申请可以检验市面上各类接地故障处理装置对雷击绝缘导线断线的防护效果，装置接入试验平台的方式简单方便，且不会因冲击电压作用损毁被试接地故障处理装置。

3、本申请通过接入电阻Rg模拟配网发生经过渡电阻接地故障，改变Rg的值即改变过渡电阻值，从而更加贴近配电网遭受雷击并发生绝缘子对地闪络故障时的真实情况。

附图说明

图1为本申请实施例提出的接地故障处理装置防护雷击断线效果模拟试验方法的流程示意图；

图2为本申请实施例提出的模拟试验平台结构示意图。

具体实施方式

针对上述问题，本申请提出的一种接地故障处理装置防护雷击断线效果模拟试验方法，应用于试验平台进行接地故障处理装置对雷击绝缘导线断线事故防护效果模拟试验，如图1所示，所述试验方法包括：

11、接入被试绝缘子P₃和被试绝缘导线段ΔL，调整配电真值模拟试验网不对称度和对地电容电流至某一定值，将配电真值摸拟试验网升压至额定电压，利用冲击电压发生器对间隙G和被试绝缘子P₃施加冲击电压直至间隙和被试绝缘子发生击穿，观察工频续流能否维持；

12、如不能维持，则加大配电真值摸拟试验网对地电容电流值并重复以上试验，直至工频续流能够维持并使被试绝缘导线段ΔL在该电流作用下发生断线，记录该绝缘工况下维持稳定工频续流对应的电流值，以及从被试绝缘子P₃发生击穿到被试绝缘导线段ΔL断线为止的时间T₀；

13、将接地故障处理装置接入配电真值模拟试验网，并接入同样类型的被试绝缘导线段ΔL；

14、重复上述试验，检验在时间T₀内接地故障处理装置是否正确动作。

在实施中，本试验方法在以配电真值模拟试验网为基础搭建的模拟试验平台中实现，该模拟试验平台由接地故障处理装置(1)、配电真值模拟试验网(2)、冲击电压发生器(3)、电阻R_g、支撑绝缘子P₁、P₂、P₄、被试绝缘子P₃、串联电抗器L_D、并联电容器C、被试绝缘导线段ΔL和间隙G构成。本申请可以检测接地故障处理装置在不同配电网不对称度、不同对地电容电流以及不同过渡电阻值条件下，对雷击绝缘导线断线事故的防护效果，可以为配电网选取合适的接地故障处理装置提供依据，降低配电网雷击断线事故发生概率，也可用于配电网相关产品的开发研究与适用性分析。

构建接地故障处理装置防护雷击绝缘导线断线效果模拟试验平台，如图2所示，该模拟试验平台由接地故障处理装置(1)、配电真值模拟试验网(2)、冲击电压发生器(3)、电阻R_g、支撑绝缘子P₁、P₂、P₄、被试绝缘子P₃、串联电抗器L_D、并联电容器C、被试绝缘导线段ΔL和间隙G构成。

图2中：(1)为接地故障处理装置，它通过接地变压器与配电真值模拟试验网连接；(2)为配电真值模拟试验网，由接地变压器、调压器、升压变压器、开关、电流互感器、电压互感器、母线、配电线路、串联电抗器、对地电容器、计算机测控分析单元组成；(3)为冲击电压发生器；P1、P2、P4为支撑绝缘子，P3为被试绝缘子，Rg为电阻，LD为串联电抗器，C为并联电容器，ΔL为被试绝缘导线段，G为间隙。其中配电真值模拟试验网可通过调压器和升压变压器升到额定电压，通过对地电容器调整配电真值模拟试验网的不对称度与对地电容电流为不同值；支撑绝缘子P₁、P₂、P₄的绝缘强度远大于被试绝缘子P₃的绝缘强度；间隙G的工频击穿电压要大于配电真值模拟试验网正常运行时的相对地电压，冲击击穿电压要能保证间隙G和被试绝缘子P₃同时被击穿。

本申请通过调节配电真值模拟试验网的对地电容，检测在接地故障处理装置未接入配电真值模拟试验网时，被试绝缘导线发生断线时的工频电流值与工频电流耐受时间。试验前将被试绝缘子P₃和被试绝缘导线段ΔL接入模拟试验平台，①通过调整对地电容器，将配电真值模拟试验网不对称度调至某一定值

将对地电容电流调至某一定值I_C0，②通过调压器和升压变压器，将配电真值摸拟试验网升压至额定电压，③利用冲击电压发生器对间隙G和被试绝缘子P₃施加冲击电压，持续提升冲击电压幅值直至间隙和被试绝缘子发生击穿，④观察工频续流能否维持，如不能维持，则加大配电真值摸拟试验网对地电容电流值，再重复以上试验，直至工频续流能够维持。使被试绝缘导线段ΔL在工频续流作用下发生断线，记录该绝缘工况下维持稳定工频续流对应的电流值，以及从被试绝缘子P₃发生击穿到被试绝缘导线段ΔL断线为止的时间T₀；

本申请通过将接地故障处理装置与配电真值模拟试验网的中性点相连接，可以检验在配电网遭受雷电冲击时，接地故障处理装置对雷击绝缘导线导致断线事故的防护效果。试验开始前用“Z”形连接的接地变压器引出配电网中性点，将被试接地故障处理装置一端与接地变压器相连，另一端接地。在模拟试验平台中更换新的被试绝缘导线段ΔL，重复上述试验①至④，观测在时间T₀内接地故障处理装置是否正确动作以及被试绝缘导线段ΔL是否发生断线，若在时间T₀内接地故障处理装置未正确动作，被试绝缘导线段ΔL发生断线，则停止试验，表明该接地故障处理装置无法防护雷击绝缘导线断线。若在时间T₀内接地故障处理装置未正确动作，且工频续流电弧持续燃烧，但被试绝缘导线段ΔL未断线，则继续试验直到被试绝缘导线段ΔL断线，记录从被试绝缘子P₃发生击穿开始到被试绝缘导线段ΔL断线为止的时长T₁。

若在时间T₀内接地故障处理装置正确动作，工频续流电弧熄灭，被试绝缘导线段ΔL未断线，则在停止试验后将电阻R_g接在被试绝缘子P₃与大地之间，重复上述试验①至④。若在时间T₀内接地故障处理装置未正确动作，工频续流电弧持续燃烧，但被试绝缘导线段ΔL未断线，则继续试验直到被试绝缘导线段ΔL断线，记录从被试绝缘子P₃发生击穿开始到被试绝缘导线段ΔL断线为止的时长T₂，若在时间T₀内接地故障处理装置正确动作，工频续流电弧熄灭，被试绝缘导线段ΔL未断线，则在停止试验后更换阻值更高的电阻R_g，再重复上述试验①至④直至接地故障处理装置无法正确动作，记录从被试绝缘子P₃发生击穿开始到被试绝缘导线段ΔL断线为止的时长T₃。

改变配电真值摸拟试验网的对地电容电流值：I_C1、I_C2、I_C3……后再重复上述所有试验内容，改变配电真值摸拟试验网的不对称度：

……后再重复上述所有试验内容。得到该接地故障处理装置在不同对地电容电流及不同配电网不对称度条件下，对故障点过渡电阻的识别处理能力。

更换不同类型的接地故障处理装置，重复上述试验，得到不同接地故障处理装置在不同对地电容电流及不同配电网不对称度条件下，对故障点过渡电阻的识别处理能力。从而为配电网选取合适的接地故障处理装置提供依据，降低配电网雷击断线事故发生概率，也有助于配电网相关产品的开发研究与适用性分析。

以上所述仅是本申请的优选实施方式，本申请的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本申请思路下的技术方案均属于本申请的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请原理前提下的若干改进和润饰也应视为本申请的保护范围。

Claims (5)

1.一种接地故障处理装置防护雷击断线效果模拟试验方法，应用于试验平台进行接地故障处理装置对雷击绝缘导线断线事故防护效果模拟试验，其特征在于，所述试验方法包括：

接入被试绝缘子P₃和被试绝缘导线段ΔL，调整配电真值模拟试验网不对称度和对地电容电流至某一定值，将配电真值摸拟试验网升压至额定电压，利用冲击电压发生器对间隙G和被试绝缘子P₃施加冲击电压直至间隙和被试绝缘子发生击穿，观察工频续流能否维持；

如不能维持，则加大配电真值摸拟试验网对地电容电流值并重复以上试验，直至工频续流能够维持并使被试绝缘导线段ΔL在该电流作用下发生断线，记录该绝缘工况下维持稳定工频续流对应的电流值，以及从被试绝缘子P₃发生击穿到被试绝缘导线段ΔL断线为止的时间T₀；

将接地故障处理装置接入配电真值模拟试验网，并接入同样类型的被试绝缘导线段ΔL；

重复上述试验，检验在时间T₀内接地故障处理装置是否正确动作。

2.根据权利要求1所述的一种接地故障处理装置防护雷击断线效果模拟试验方法，其特征在于，所述试验方法包括：

若在时间T₀内接地故障处理装置未正确动作，且工频续流电弧持续燃烧，则继续试验直到被试绝缘导线段ΔL断线；

若在时间T₀内接地故障处理装置正确动作，被试绝缘导线段ΔL未断线，则在停止试验后将电阻R_g接在被试绝缘子P₃与大地之间。

3.根据权利要求2所述的一种接地故障处理装置防护雷击断线效果模拟试验方法，其特征在于，所述试验方法包括：

重复上述试验，若在时间T₀内接地故障处理装置未正确动作，工频续流电弧持续燃烧，则继续试验直到被试绝缘导线段ΔL断线；

若在时间T₀内接地故障处理装置正确动作，被试绝缘导线段未断线，则在停止试验后调高Rg阻值。

4.根据权利要求3所述的一种接地故障处理装置防护雷击断线效果模拟试验方法，其特征在于，所述试验方法包括：

再重复上述试验，直至接地故障处理装置无法正确动作；

改变配电真值摸拟试验网的对地电容电流值，重复上述所有试验内容；

改变配电真值摸拟试验网的不对称度，重复上述所有试验内容；

得到该接地故障处理装置在不同对地电容电流及不同配电网不对称度条件下，对故障点过渡电阻的识别处理能力；

更换不同类型的接地故障处理装置，重复上述试验，得到不同接地故障处理装置在不同对地电容电流及不同配电网不对称度条件下，对故障点过渡电阻的识别处理能力。

5.根据权利要求1至4任一项所述的一种接地故障处理装置防护雷击断线效果模拟试验方法，其特征在于，所述试验方法包括：

配电真值模拟试验网的不对称度是通过三相对地电容量的差异化配置实现；配电真值模拟试验网对地电容电流值是通过调节三相对地电容量实现。

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