CN111830299A - 一种新型耦合试验工频变压器的联级保护装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种新型耦合试验工频变压器的联级保护装置，应用在冲击电压及工频过电压耦合试验系统中，其包括第一小级保护部分和第二小级保护部分；所述的第一小级保护部分串联在冲击电压及工频过电压耦合试验系统的被试品与调压电阻之间；所述的第二小级保护部分为固相灭弧防冲击装置；所述的固相灭弧防冲击装置主要由用于引弧并产生强气流进行灭弧的固相灭弧器和石墨头组成。本发明结构简单、占地面积小、操作方便，保证实验设备由于冲击电压的产生冲击电压入侵波的影响，安全可靠，减少试验误差可能并且增加器具的使用寿命。
Description
技术领域
本发明属于过电压保护设备，具体涉及了一种新型耦合试验工频变压器的联级保护装置。
背景技术
由于城市配网自动化的推广，由于供电负荷与用电负荷的相对不平衡性，开关柜的操作越来越频繁，电力网内的各种设备频繁遭受操作过电压的冲击，被过电压冲击的设备由于其电位升高引起和周边设备产生较大的电位差，反击在相邻的电力设备上，造成成片电力设备的安全动作，这给电力系统及其设备带来严重危害。
因此，对某些电力设备的性能测试时，进行冲击电压和工频过电压耦合试验是必不可缺的步骤，常见的冲击电压及工频过电压耦合试验系统主要是由工频电压发生器、调压电阻、工频保护电阻及保护间隙回路、被试品、冲击电压发生回路组成；其中，工频电压发生器与调压电阻串联后，分别与保护电阻及保护间隙、被试品、冲击电压发生回路进行并联。
现有的理论和试验基础可以实现工频与冲击的叠加，虽然在一定程度上保护工频变压器不受冲击电压的影响，但以上技术还有一下不足：由于试验与实际有较大差距，试验为尽可能模拟实际情况，缩小误差，在较为紧凑的试验环境下测试被试品时，未能防止冲击高压试验时由于冲击电压的影响联级反应至工频试验变压器，导致工频试验变压器损坏。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术中存在的冲击电压及工频过电压耦合试验系统中工频电压发生器易被被试品的高电位产生的联级冲击击穿的问题，提供了一种新型耦合试验工频变压器的联级保护装置。本发明能够进一步保证作用到被试品的冲击电压不影响工频变压器，防止冲击电压窜入工频变压器，还可以防止试验变压器被联级冲击电压破坏。
为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种新型耦合试验工频变压器的联级保护装置，应用在冲击电压及工频过电压耦合试验系统中，其包括第一小级保护部分和第二小级保护部分；所述的第一小级保护部分串联在冲击电压及工频过电压耦合试验系统的被试品与调压电阻之间，所述的第一小级保护部分为一个设有压缩灭弧外套的大电抗器或者主要由一个大电抗器串联若干个设有压缩灭弧外套的小电抗器组成；当第一小级保护部分为一个设有压缩灭弧外套的大电抗器时，所述的大电抗器的入线端与调压电阻的出线端相连接，大电抗器的出线端与被试品的入线端相连接；当第一小级保护部分主要由一个大电抗器串联若干个设有压缩灭弧外套的小电抗器组成时，大电抗器的入线端与调压电阻的出线端相连接，最外侧的小电抗器的出线端与被试品的入线端相连接；所述的第二小级保护部分为固相灭弧防冲击装置；所述的固相灭弧防冲击装置主要由用于引弧并产生强气流进行灭弧的固相灭弧器和石墨头组成；固相灭弧器和石墨头之间为空气间隙，并且石墨头正对着固相灭弧器；所述的固相灭弧器的引弧线端（引弧杆）与冲击电压及工频过电压耦合试验系统的工频保护电阻及保护间隙回路的绝缘外壳相连接，所述的石墨头接地。
本发明主要是在已有的常见的耦合试验工频变压器冲击保护装置上进行创新，对保护装置进行改装，尤其是对于紧凑型实验室在进行冲击电压及工频过电压耦合试验中，防止工频变压器受到冲击电压电流的影响。
本发明中的大电抗器主要是指由多层绕线线圈组成的电抗器；小电抗器主要是指只由一层绕线线圈组成的电抗器。
作为本发明的进一步说明，以上所述的压缩灭弧外套主要由电抗器壳体和若干个依次相连接并且呈盘旋状设置在电抗器壳体内部的压缩灭弧管组成；第一个压缩灭弧管的首端通过导线与电抗器的入线端的绝缘表皮相连接，最后一个压缩灭弧管的末端接地，中间部分的压缩灭弧管两两之间通过导线或者T型管相连接；在与压缩灭弧管两两连接部相对应的电抗器壳体上设有气流喷射口。
作为本发明的进一步说明，以上所述的压缩灭弧管内部设有引弧金属球。引弧金属球可以有效将冲击电弧限定在指定的灭弧路径上。
作为本发明的进一步说明，以上所述的压缩灭弧管采用陶瓷管。
作为本发明的进一步说明，以上所述的T型管的竖向管伸出电抗器壳体的气流喷射口。T型管不仅可以限定电弧路径，还可以将电弧纵向吹出，截断电弧或减弱电弧能量强度。
本发明中的固相灭弧器主要是将工频保护电阻及保护间隙回路的绝缘外壳的闪络电弧引入并触发气流进行灭弧的装置，其具体结构可以采用本申请在先科研成果，如专利号为201610747255.3公开的雷电诱导型固相灭弧防雷器，主要由防雷器壳体、灭弧转盘、导电金属板、平面涡卷弹簧、引弧棒、卡位棒、感应线圈、灭弧筒、计数指针、上盖和转轴组成；所述的防雷器壳体的底部设有气丸触发位，并且在气丸触发位的下方安装灭弧筒；所述的卡位棒固定安装在气丸触发位的边沿处；所述的引弧棒一端与连接金具相连接，另一端穿过感应线圈延伸至灭弧筒内；所述的感应线圈的导线一端与卡位棒相连接，另一端与导电金属板滑动接触；感应线圈被引弧棒穿过，当空气间隙刚刚闪络即在电弧的起点引弧棒通过的一次电流变化率最大，感应线圈的感应电压最大产生的二次电流最大，足以触发灭弧气丸，这就实现了电弧起点、二次电流起点与气流灭弧起点三点的同时性，达到以快制强的灭弧效果，在电弧起燃瞬间就能快速熄灭电弧；所述的计数指针设在防雷器壳体的下方，并且固定于灭弧转盘的轴心位置；所述的灭弧转盘安装在防雷器壳体内部，灭弧转盘上部圆心位置通过转轴与防雷器壳体上盖相连，灭弧转盘可绕转轴旋转，并且在灭弧转盘中央位置设有推动灭弧转盘转动的平面涡卷弹簧，灭弧转盘下部与防雷器壳体内部灭弧筒处设置的突起垫圈基本接触，而与防雷器壳体内部非突起部分有缝隙；所述的导电金属板安装在灭弧转盘的上部；所述的灭弧转盘沿圆周方向设有若干个灭弧气丸，在每一个灭弧气丸的一侧均设有一个L形触发电极和一个凹槽，并且L形触发电极的一端通过导线与灭弧气丸的其中一个触发端相连接， L形触发电极的尾部延伸出灭弧转盘的边沿；所述的灭弧气丸的另一个触发端通过导线与金属导电板相连接。再如专利号为201510069029.X公开的一种横截式避雷器，包括避雷器主体和灭弧气丸；其中，所述避雷器主体的内部空间通过隔板分为前侧存储室和后侧存储室，并且在隔板上设有气丸入口，连通前侧存储室和后侧存储室；所述的前侧存储室和后侧存储室均分别设有用于横向排放灭弧气丸的竖直式轨道；在前侧存储室的竖直式轨道的底部设有呈斜坡状的预备轨道Ⅰ；所述预备轨道Ⅰ的末端设有气丸触发位；所述的气丸触发位的两侧分别设有触发电极Ⅰ；所述的触发电极Ⅰ与用于采集雷电脉冲电信号的感应线圈相连接。又如专利号为2012103715793公开的一种无续流电弧防雷间隙保护装置，包括接地侧灭弧装置、分别通过固定装置安装于线路绝缘子串两端的接地侧金具和导线侧金具；接地侧灭弧装置包括雷电脉冲采集装置、绝缘密封壳体、气体发生装置和灭弧腔；接地侧金具的另一端设有连接细管；接地侧灭弧装置还包括使用非金属导电材料制作的管形接地极和L形接地极，L形接地极的一端通过Z形连接金具与接地侧金具上的连接细管镶嵌连接，L形接地极的另一端穿过雷电脉冲采集装置，并与管形接地极相连接；非金属导电材料管形接地极一端内嵌于灭弧腔，另一端与绝缘密封壳体相连接。也就是说本发明的固相灭弧器不局限于某一具体结构的固相灭弧器，市场上现有的并且只要能将工频保护电阻及保护间隙回路的绝缘外壳的闪络电弧引入并触发气流进行灭弧装置均可。
与现有技术相比较，本发明具备的有益效果：
1.本发明的联级保护装置明确冲击电流的路径，对窜入工频回路的冲击电压或者冲击电流进行全方位的保护和截断，保护工频回路不受冲击回路和被试品的影响。
2.本发明中第一小级保护部分优选采用由一个大电抗器串联若干个设有压缩灭弧外套的小电抗器组成。多个小电抗单元与压缩灭弧并联后再串联，形成多级冲击脉冲截断阻尼，最后串联主电抗对已经衰减的脉冲毛刺进行过滤性过滤。此时主电抗面对的脉冲已经极度弱小不会通过主电抗。
3.本发明可以有效解决由于产生冲击电压对工频耐压试验中的工频变压器冲击破坏的问题，结构简单、占地面积小、操作方便，保证实验设备由于冲击电压的产生冲击电压入侵波的影响，安全可靠，减少试验误差可能并且增加器具的使用寿命。
附图说明
图1是现有技术中冲击电压和工频过电压耦合试验的结构框图；
图2是现有技术中冲击电压和工频过电压耦合试验的电路原理示意图；
图3是应用了本发明的冲击电压和工频过电压耦合试验的结构框图；
图4是本发明中第一小级保护部分为一个设有压缩灭弧外套的大电抗器时的结构示意图；
图5是本发明中第一小级保护部分为一个大电抗器串联若干个设有压缩灭弧外套的小电抗器时的结构示意图；
图6是本发明中第一小级保护部分中压缩灭弧外套的压缩灭弧管排布方式的结构示意图；
图7是本发明中第二小级保护部分的结构示意图。
附图标记：
在图2中，T1和T3为调压变压器；T2为工频交流耐压试验变压器，T4为冲击高压试验变压器；R1为工频交流耐压试验的调压电阻，R2为工频交流耐压试验的保护电阻；Rt和Rf和Rb为冲击高压试验的保护电阻；G1和G2分别为工频交流耐压试验和冲击高压试验保护间隙；D为高压硅堆，起整流的作用；C0为充电电容；CX为被试品。
在图5中，1-固相灭弧器，2-石墨头。
具体实施方式
下面结合附图对本发明进一步说明。
实施例1：
如图3所示，一种新型耦合试验工频变压器的联级保护装置，应用在冲击电压及工频过电压耦合试验系统中，其包括第一小级保护部分和第二小级保护部分；所述的第一小级保护部分串联在冲击电压及工频过电压耦合试验系统的被试品与调压电阻之间，所述的第一小级保护部分为一个设有压缩灭弧外套的大电抗器（如图4所示），所述的大电抗器的入线端与调压电阻的出线端相连接，大电抗器的出线端与被试品的入线端相连接；所述的第二小级保护部分为固相灭弧防冲击装置；所述的固相灭弧防冲击装置主要由用于引弧并产生强气流进行灭弧的固相灭弧器和石墨头组成（如图7所示）；固相灭弧器和石墨头之间为空气间隙，并且石墨头正对着固相灭弧器；所述的固相灭弧器的引弧线端与冲击电压及工频过电压耦合试验系统的工频保护电阻及保护间隙回路的绝缘外壳相连接，所述的石墨头接地。
所述的压缩灭弧外套主要由电抗器壳体和若干个依次相连接并且呈盘旋状设置在电抗器壳体内部的压缩灭弧管组成（如图6所示）；第一个压缩灭弧管的首端通过导线与电抗器的入线端的绝缘表皮相连接，最后一个压缩灭弧管的末端接地，中间部分的压缩灭弧管两两之间通过导线相连接；在与压缩灭弧管两两连接部相对应的电抗器壳体上设有气流喷射口。所述的压缩灭弧管内部设有引弧金属球。所述的压缩灭弧管采用陶瓷管。
实施例2：
如图3所示，一种新型耦合试验工频变压器的联级保护装置，应用在冲击电压及工频过电压耦合试验系统中，其包括第一小级保护部分和第二小级保护部分；所述的第一小级保护部分串联在冲击电压及工频过电压耦合试验系统的被试品与调压电阻之间，所述的第一小级保护部分主要由一个大电抗器串联若干个设有压缩灭弧外套的小电抗器组成（如图5所示）；大电抗器的入线端与调压电阻的出线端相连接，最外侧的小电抗器的出线端与被试品的入线端相连接；所述的第二小级保护部分为固相灭弧防冲击装置；所述的固相灭弧防冲击装置主要由用于引弧并产生强气流进行灭弧的固相灭弧器和石墨头组成（如图7所示）；固相灭弧器和石墨头之间为空气间隙，并且石墨头正对着固相灭弧器；所述的固相灭弧器的引弧线端与冲击电压及工频过电压耦合试验系统的工频保护电阻及保护间隙回路的绝缘外壳相连接，所述的石墨头接地。
所述的压缩灭弧外套主要由电抗器壳体和若干个依次相连接并且呈盘旋状设置在电抗器壳体内部的压缩灭弧管组成（如图6所示）；第一个压缩灭弧管的首端通过导线与电抗器的入线端的绝缘表皮相连接，最后一个压缩灭弧管的末端接地，中间部分的压缩灭弧管两两之间通过T型管相连接；在与压缩灭弧管两两连接部相对应的电抗器壳体上设有气流喷射口。所述的压缩灭弧管内部设有引弧金属球。所述的压缩灭弧管采用陶瓷管。所述的T型管的竖向管伸出电抗器壳体的气流喷射口。
显然，上述实施例仅仅是为了清楚的说明本发明所作的举例，而并非对实施的限定。对于所述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的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式子以穷举。而由此所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之中。
Claims (5)
1.一种新型耦合试验工频变压器的联级保护装置，应用在冲击电压及工频过电压耦合试验系统中，其特征在于：包括第一小级保护部分和第二小级保护部分；
所述的第一小级保护部分串联在冲击电压及工频过电压耦合试验系统的被试品与调压电阻之间；所述的第一小级保护部分为一个设有压缩灭弧外套的大电抗器或者主要由一个大电抗器串联若干个设有压缩灭弧外套的小电抗器组成；当第一小级保护部分为一个设有压缩灭弧外套的大电抗器时，所述的大电抗器的入线端与调压电阻的出线端相连接，大电抗器的出线端与被试品的入线端相连接；当第一小级保护部分主要由一个大电抗器串联若干个设有压缩灭弧外套的小电抗器组成时，大电抗器的入线端与调压电阻的出线端相连接，最外侧的小电抗器的出线端与被试品的入线端相连接；
所述的第二小级保护部分为固相灭弧防冲击装置；所述的固相灭弧防冲击装置主要由用于引弧并产生强气流进行灭弧的固相灭弧器和石墨头组成；固相灭弧器和石墨头之间为空气间隙，并且石墨头正对着固相灭弧器；所述的固相灭弧器的引弧线端与冲击电压及工频过电压耦合试验系统的工频保护电阻及保护间隙回路的绝缘外壳相连接，所述的石墨头接地。
2.根据权利要求1所述的新型耦合试验工频变压器的联级保护装置，其特征在于：所述的压缩灭弧外套主要由电抗器壳体和若干个依次相连接并且呈盘旋状设置在电抗器壳体内部的压缩灭弧管组成；第一个压缩灭弧管的首端通过导线与电抗器的入线端的绝缘表皮相连接，最后一个压缩灭弧管的末端接地，中间部分的压缩灭弧管两两之间通过导线或者T型管相连接；在与压缩灭弧管两两连接部相对应的电抗器壳体上设有气流喷射口。
3.根据权利要求2所述的新型耦合试验工频变压器的联级保护装置，其特征在于：所述的压缩灭弧管内部设有引弧金属球。
4.根据权利要求2所述的新型耦合试验工频变压器的联级保护装置，其特征在于：所述的压缩灭弧管采用陶瓷管。
5.根据权利要求2所述的新型耦合试验工频变压器的联级保护装置，其特征在于：所述的T型管的竖向管伸出电抗器壳体的气流喷射口。
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