CN111856180B - 用于抗高压隔离开关分合闸电磁干扰试验的装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于直流断路器抗高压隔离开关分合闸电磁干扰试验的试验装置，其包括：直流电压发生器、恒流源、第一隔离刀闸、第二隔离刀闸和电抗器，直流电压发生器的负极接地，正极与直流断路器的一端相连接，直流断路器的另一端与第一隔离刀闸、第二隔离刀闸分别相连接，第一隔离刀闸的另一端接与恒流源的正极相连接，第二隔离刀闸的另一端与电抗器的一端相连接，恒流源的负极、电抗器的另一端分别接地。本发明使用直流电压发生器施加直流电压，使用恒流源为隔离刀闸施加分闸电流，采用两种电源的同时进行试验，实现了试验电压和试验电流同时满足试验要求，克服了现有技术中无法同时施加试验电压和试验电流的难题。

Description

用于抗高压隔离开关分合闸电磁干扰试验的装置及方法

技术领域

本发明属于直流断路器试验技术领域，特别涉及一种用于直流断路器抗高压隔离开关分合闸电磁干扰试验的试验装置及试验方法。

背景技术

直流断路器是直流电网的核心设备之一。在直流系统中，作为主保护装置，直流断路器需在数毫秒内完成故障电流开断，并且快速、可靠实现故障线路的隔离及重合。直流断路器旨在保障健全系统的安全持续运行，提高直流电网可靠性。此外，直流断路器应具备带电投切能力，以实现换流站在直流电网中灵活投退。因此，直流断路器是保障直流电网的安全、可靠和持续运行的关键设备。

抗高压隔离开关分合闸电磁干扰试验主要是为了检验直流断路器整机抗隔离开关分合闸过程中强电磁干扰的能力。

本试验需要模拟电磁干扰源的高压隔离开关直接作为试验设备的一部分，进行额定电压下的分合闸操作，分合闸电流和次数均需满足技术规范书的要求。目前，现有直流电压发生器均无法满足分合闸试验电流的要求，因此，需要设计一种满足抗高压隔离开关分合闸电磁干扰试验要求的试验装置。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于直流断路器抗高压隔离开关分合闸电磁干扰试验的试验装置。

本发明采用如下的技术方案。一种用于直流断路器抗高压隔离开关分合闸电磁干扰试验的试验装置，其包括：直流电压发生器、恒流源、第一隔离刀闸、第二隔离刀闸和电抗器，直流电压发生器的负极接地，正极与直流断路器的一端相连接，直流断路器的另一端与第一隔离刀闸、第二隔离刀闸分别相连接，第一隔离刀闸的另一端接与恒流源的正极相连接，第二隔离刀闸的另一端与电抗器的一端相连接，恒流源的负极、电抗器的另一端分别接地；电抗器用于在直流断路器抗高压隔离开关合闸电磁干扰试验中第二隔离刀闸合闸时模拟产生试验要求的试验电流，在直流断路器抗高压隔离开关分闸电磁干扰试验中第二隔离刀闸分闸时维持分闸电弧；直流断路器两端并联有第二电容器，第二电容器用于在直流断路器抗高压隔离开关合闸电磁干扰试验中为第二隔离刀闸合闸后提供合闸试验电流。

优选地，试验装置还包括：第一电容器，第一电容器与直流电压发生器并联，第一电容器用于在直流断路器抗高压隔离开关分闸电磁干扰试验中在恒流源的基础上为第二隔离刀闸分闸瞬态提供更多的试验电流。

优选地，试验装置还包括：保护避雷器，保护避雷器与恒流源并联，用于在直流断路器抗高压隔离开关分闸电磁干扰试验中第二隔离刀闸分闸时限制恒流源的耐受电压，起保护设备的作用。

本发明还提供了一种基于所述试验装置的直流断路器抗高压隔离开关分闸电磁干扰试验方法，包括以下步骤：

步骤1，将直流断路器分闸，将第一隔离刀闸和第二隔离刀闸合闸；

步骤2，使用直流电压发生器施加额定直流电压，使用恒流源施加分闸试验电流；

步骤3，向第二隔离刀闸发送分闸命令，延时设定的时间，向第一隔离刀闸发送分闸命令，第一隔离刀闸与第二隔离刀闸同时拉弧，拉弧产生干扰；

步骤4，依照试验判据，检验直流断路器整机抗隔离开关分闸过程中电磁干扰的能力，完成1次分闸试验；

步骤5，重复步骤1至步骤4设定次数，完成直流断路器抗高压隔离开关分闸电磁干扰试验。

优选地，步骤3，延时的时间范围为100毫秒至1000毫秒。

优选地，步骤4，试验判据为直流断路器内部模拟量采样元件均能够正常工作，且不会发生接收到错误数据或错误的信号送到上级控制保护系统。

优选地，步骤5，重复3次步骤1至步骤4，完成直流断路器抗高压隔离开关分闸电磁干扰试验。

本发明还提供了一种基于所述试验装置的直流断路器抗高压隔离开关合闸电磁干扰试验方法，包括以下步骤：

步骤1，将第一隔离刀闸、第二隔离刀闸和直流断路器分闸；

步骤2，使用直流电压发生器施加额定直流电压；

步骤3，合闸第二隔离刀闸；

步骤4，依照试验判据，检验直流断路器整机抗隔离开关合闸过程中电磁干扰的能力，完成1次合闸试验；

步骤5，重复步骤1至步骤4设定次数，完成直流断路器抗高压隔离开关分闸电磁干扰试验。

优选地，步骤4，试验判据为直流断路器内部模拟量采样元件均能够正常工作，且不会发生接收到错误数据或错误的信号送到上级控制保护系统。

本发明还提供了一种基于所述试验装置的直流断路器抗高压隔离开关分合闸电磁干扰试验方法，包括以下步骤：

步骤1，使用如权利要求4所述的抗高压隔离开关分闸电磁干扰试验方法进行试验，或使用如权利要求8所述的抗高压隔离开关合闸电磁干扰试验方法进行试验；

步骤2，判断步骤1的试验环节是否通过，如果通过，进入步骤3，如果未通过，给出直流断路器未通过抗高压隔离开关分合闸电磁干扰试验结论；

步骤3，分闸试验后，使用如权利要求8所述的抗高压隔离开关合闸电磁干扰试验方法进行试验，或合闸试验后使用如权利要求4所述的抗高压隔离开关分闸电磁干扰试验方法进行试验；

步骤4，判断步骤3试验环节是否通过，如果通过，给出直流断路器通过抗高压隔离开关分合闸电磁干扰试验结论，如果未通过，给出直流断路器未通过抗高压隔离开关分合闸电磁干扰试验结论。

本发明的有益效果在于，与现有技术相比，直流电压发生器的额定电流一般为几十毫安至几百毫安，以500kV直流断路器为例，试验要求进行额定电压535kV下的分合闸操作，分闸电流不小于1A，现有直流电压发生器只能满足试验电压的施加要求，额定电流远小于分闸电流的试验要求。本发明使用直流电压发生器施加直流电压，使用恒流源为隔离刀闸K2施加分闸电流，采用两种电源的同时进行试验，实现了试验电压和试验电流同时满足试验要求，克服了现有技术中无法同时施加试验电压和试验电流的难题。

附图说明

图1是本发明提供的用于直流断路器抗高压隔离开关分合闸电磁干扰试验的试验装置。

图2是本发明提供的用于直流断路器抗高压隔离开关分闸电磁干扰试验方法；

图3是本发明提供的用于直流断路器抗高压隔离开关合闸电磁干扰试验方法；

图4是本发明提供的第一种用于直流断路器抗高压隔离开关分合闸电磁干扰试验方法；

图5是本发明提供的第二种用于直流断路器抗高压隔离开关分合闸电磁干扰试验方法；

图中：

DC1-直流电压发生器；

C1-第一电容器；

C2-第二电容器；

K1-第一隔离刀闸；

K2-第二隔离刀闸；

DC2-恒流源；

A-保护避雷器；

L-电抗器。

具体实施方式

下面结合附图对本申请作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本申请的保护范围。

实施例1：

如图1所示，本发明的优选实施方式提供了一种用于直流断路器抗高压隔离开关分合闸电磁干扰试验的试验装置，适用于任意电压等级的机械式直流断路器和混合式直流断路器抗高压隔离开关分合闸电磁干扰试验，

所述试验装置包括：直流断路器、直流电压发生器DC1、恒流源DC2、第一电容器C1、第二电容器C2、第一隔离刀闸K1、第二隔离刀闸K2、保护避雷器A和电抗器L。

直流电压发生器DC1的负极接地，正极与直流断路器的一端相连接，直流断路器的另一端与第一隔离刀闸K1、第二隔离刀闸K2分别相连接，第一隔离刀闸K1的另一端接与恒流源DC2的正极相连接，第二隔离刀闸K2的另一端与电抗器L的一端相连接，恒流源DC2的负极、电抗器L的另一端分别接地。

第一电容器C1与直流电压发生器DC1并联，第一电容器C1用于在直流断路器抗高压隔离开关分闸电磁干扰试验中在恒流源DC2的基础上为第二隔离刀闸K2分闸瞬态提供更多的试验电流。

第二电容器C2与直流断路器并联，第二电容器C2用于在直流断路器抗高压隔离开关合闸电磁干扰试验中为第二隔离刀闸K2合闸后提供合闸试验电流。

保护避雷器A与恒流源DC2并联，用于在直流断路器抗高压隔离开关分闸电磁干扰试验中第二隔离刀闸K2分闸时限制恒流源DC2的耐受电压，起保护设备的作用。保护避雷器A既可以是单个避雷器，也可以是多个避雷器通过串联和/或并联形成。

电抗器L与第二隔离刀闸K2串联，电抗器L用于在直流断路器抗高压隔离开关合闸电磁干扰试验中第二隔离刀闸K2合闸时模拟试验要求的试验电流，在直流断路器抗高压隔离开关分闸电磁干扰试验中第二隔离刀闸K2分闸时维持分闸电弧。

以500kV直流断路器为例，直流电压发生器DC1可以选择1200kV/50mA直流电压发生器，恒流源DC2可以选择10kV/1A恒流源，第一和第二隔离刀闸K1、K2可以选择550kV/3150A的隔离刀闸，避雷器可以选取3个2.4kV/3.6kV规格的串联，电容器1.2μF，电抗器895.4mH。

所属领域的技术人员可以清楚地认识到，用于直流断路器抗高压隔离开关分合闸电磁干扰试验的试验可以以其他参数进行实施，也可选择其他电压、电流等参数满足试验要求的设备。

实施例2：

如图2所示，本发明的优选实施例2提供了一种用于直流断路器抗高压隔离开关分闸电磁干扰试验方法，包括以下步骤：

步骤1，将直流断路器分闸，将第一隔离刀闸K1和第二隔离刀闸K2合闸。因现场是在直流断路器开断短时电流或其他运行电流后，才能进行隔刀的分闸操作。故障处理后，或检修完成后，才能进行隔刀的合闸操作。本试验按照技术规范试验要求和实际运行工况，需在直流断路器处于分闸状态下进行试验。

步骤2，使用直流电压发生器DC1施加额定直流电压，使用恒流源DC2施加分闸试验电流。现有技术中的直流电压发生器的额定电流一般为几十毫安至几百毫安，无法满足较大分闸试验电流的要求，本发明使用直流电压发生器施加直流电压，使用恒流源DC2为第二隔离刀闸K2施加分闸电流，采用两种电源的同时进行试验，实现了试验电压和试验电流同时满足试验要求，克服了现有技术中无法同时施加试验电压和试验电流的难题。

步骤3，向第二隔离刀闸K2发送分闸命令，延时设定的时间，向第一隔离刀闸K1发送分闸命令，第一隔离刀闸K1与第二隔离刀闸K2一同开始拉弧，拉弧产生干扰。设定的延时优选但不限于数百毫秒，例如100ms-1000ms，更具体地，以上述500kV直流断路器试验为例，延时可以设置为850ms。延时时间需要根据实际情况调整，包括但不限于，隔刀的动作特性、是否能够正常熄弧等，使得第一隔离刀闸K1和第二隔离刀闸K2同时开始拉弧，第二隔离刀闸K2先熄弧。

与现有技术显著不同的是，本发明使用了直流电压发生器DC1和恒流源DC2完成试验，第二隔离刀闸K2分闸后，试验电压会施加至第二隔离刀闸K2隔刀两端，如果缺少第一隔离刀闸K1，恒流源DC2无法耐受如此高的试验电压，会发生接地故障。

通过向第二隔离刀闸K2发送分闸命令延时设定的时间后向第一隔离刀闸K1发送分闸命令，确保了拉弧、熄弧和电压的建立，以及第二隔离刀闸K2先熄弧。

熄弧后使直流电压发生器DC1施加的额定直流电压通过直流断路器施加到第二隔离刀闸K2上，同时第一隔离刀闸K1因为电流方向反向也会直接熄弧。

步骤4，依照试验判据，检验直流断路器整机抗隔离开关分闸过程中电磁干扰的能力，完成1次分闸试验。

试验判据优选但不限于，直流断路器内部模拟量采样元件均能够正常工作，且不会发生接收到错误数据或错误的信号送到上级控制保护系统。

步骤5，重复步骤1至步骤4设定次数，完成直流断路器抗高压隔离开关分闸电磁干扰试验。优选但不限于，重复3次步骤1至步骤4。

完成直流断路器抗高压隔离开关分闸电磁干扰试验后，且直流断路器正常通过抗高压隔离开关分闸电磁干扰试验后，即可进行抗高压隔离开关合闸电磁干扰试验。

所属领域地技术人员可以清楚地认识到，直流断路器抗高压隔离开关分合闸电磁干扰试验不必一定以先分闸试验后合闸试验的顺序进行，先进行合闸试验后进行分闸试验，或以本发明优选的实施例1公开的试验装置单独的进行分闸试验或合闸试验均是可行的。

实施例3：

由此，如图3所示，本发明的优选实施例3提供了一种用于直流断路器抗高压隔离开关合闸电磁干扰试验方法，

步骤1，将第一隔离刀闸K1、第二隔离刀闸K2和直流断路器分闸。因现场是在直流断路器开断短时电流或其他运行电流后，才能进行隔刀的分闸操作。故障处理后，或检修完成后，才能进行隔刀的合闸操作。本试验按照技术规范试验要求和实际运行工况，需在直流断路器处于分闸状态下进行试验。

步骤2，使用直流电压发生器DC1施加额定直流电压。合闸电流主要是靠电容器对电抗器放电产生。

步骤3，直接合闸第二隔离刀闸K2。合闸试验时，不需使用恒流源DC2提供电流，所以只用第二隔离刀闸K2即可，第二隔离刀闸K2拉弧产生干扰。

步骤4，依照试验判据，检验直流断路器整机抗隔离开关合闸过程中电磁干扰的能力，完成1次合闸试验。

试验判据优选但不限于，直流断路器内部模拟量采样元件均能够正常工作，且不会发生接收到错误数据或错误的信号送到上级控制保护系统。

步骤5，重复步骤1至步骤4设定次数，完成直流断路器抗高压隔离开关分闸电磁干扰试验。优选但不限于，重复3次步骤1至步骤4。

实施例4：

如图4所示，本发明的优选实施例4提供了一种用于直流断路器抗高压隔离开关分合闸电磁干扰试验方法，包括以下步骤：

步骤1，使用实施例2中的用于直流断路器抗高压隔离开关分闸电磁干扰试验方法进行试验；

步骤2，判断直流断路器是否通过抗高压隔离开关分闸电磁干扰试验，如果通过，进入步骤3，如果未通过，给出直流断路器未通过抗高压隔离开关分合闸电磁干扰试验结论；

步骤3，使用实施例3中的用于直流断路器抗高压隔离开关合闸电磁干扰试验方法进行试验；

步骤4，判断直流断路器是否通过抗高压隔离开关合闸电磁干扰试验，如果通过，给出直流断路器通过抗高压隔离开关分合闸电磁干扰试验结论，如果未通过，给出直流断路器未通过抗高压隔离开关分合闸电磁干扰试验结论。

实施例5：

如图5所示，本发明的优选实施例5提供了一种用于直流断路器抗高压隔离开关分合闸电磁干扰试验方法，包括以下步骤：

步骤1，使用实施例3中的用于直流断路器抗高压隔离开关合闸电磁干扰试验方法进行试验；

步骤2，判断直流断路器是否通过抗高压隔离开关合闸电磁干扰试验，如果通过，进入步骤3，如果未通过，给出直流断路器未通过抗高压隔离开关分合闸电磁干扰试验结论；

步骤3，使用实施例2中的用于直流断路器抗高压隔离开关分闸电磁干扰试验方法进行试验；

步骤4，判断直流断路器是否通过抗高压隔离开关分闸电磁干扰试验，如果通过，给出直流断路器通过抗高压隔离开关分合闸电磁干扰试验结论，如果未通过，给出直流断路器未通过抗高压隔离开关分合闸电磁干扰试验结论。

本发明的有益效果在于，与现有技术相比，直流电压发生器的额定电流一般为几十毫安至几百毫安，以500kV直流断路器为例，试验要求进行额定电压535kV下的分合闸操作，分闸电流不小于1A，现有直流电压发生器只能满足试验电压的施加要求，额定电流远小于分闸电流的试验要求。本发明使用直流电压发生器施加直流电压，使用恒流源为隔离刀闸K2施加分闸电流，采用两种电源的同时进行试验，实现了试验电压和试验电流同时满足试验要求，克服了现有技术中无法同时施加试验电压和试验电流的难题。

本发明申请人结合说明书附图对本发明的实施示例做了详细的说明与描述，但是本领域技术人员应该理解，以上实施示例仅为本发明的优选实施方案，详尽的说明只是为了帮助读者更好地理解本发明精神，而并非对本发明保护范围的限制，相反，任何基于本发明的发明精神所作的任何改进或修饰都应当落在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种用于直流断路器抗高压隔离开关分闸电磁干扰试验方法，其特征在于，所述方法使用的试验装置包括：直流电压发生器（DC1）、恒流源（DC2）、第一隔离刀闸（K1）、第二隔离刀闸（K2）和电抗器（L），直流电压发生器（DC1）的负极接地，正极与直流断路器的一端相连接，直流断路器的另一端与第一隔离刀闸（K1）、第二隔离刀闸（K2）分别相连接，第一隔离刀闸（K1）的另一端接与恒流源（DC2）的正极相连接，第二隔离刀闸（K2）的另一端与电抗器（L）的一端相连接，恒流源（DC2）的负极、电抗器（L）的另一端分别接地；电抗器（L）用于在直流断路器抗高压隔离开关合闸电磁干扰试验中第二隔离刀闸（K2）合闸时模拟产生试验要求的试验电流，在直流断路器抗高压隔离开关分闸电磁干扰试验中第二隔离刀闸（K2）分闸时维持分闸电弧；直流断路器两端并联有第二电容器（C2），第二电容器（C2）用于在直流断路器抗高压隔离开关合闸电磁干扰试验中为第二隔离刀闸（K2）合闸后提供合闸试验电流；

所述方法包括以下步骤：

步骤1，将直流断路器分闸，将第一隔离刀闸（K1）和第二隔离刀闸（K2）合闸；

步骤2，使用直流电压发生器（DC1）施加额定直流电压，使用恒流源（DC2）施加分闸试验电流；

步骤3，向第二隔离刀闸（K2）发送分闸命令，延时设定的时间，向第一隔离刀闸（K1）发送分闸命令，第一隔离刀闸（K1）与第二隔离刀闸（K2）同时拉弧，拉弧产生干扰；

步骤4，依照试验判据，检验直流断路器整机抗隔离开关分闸过程中电磁干扰的能力，完成1次分闸试验；其中，试验判据为直流断路器内部模拟量采样元件均能够正常工作，且不会发生接收到错误数据或错误的信号送到上级控制保护系统；

步骤5，重复步骤1至步骤4设定次数，完成直流断路器抗高压隔离开关分闸电磁干扰试验。

2.根据权利要求1所述的用于直流断路器抗高压隔离开关分闸电磁干扰试验方法，其特征在于：

步骤3，延时的时间范围为100毫秒至1000毫秒。

3.根据权利要求2所述的用于直流断路器抗高压隔离开关分闸电磁干扰试验方法，其特征在于：

步骤5，重复3次步骤1至步骤4，完成直流断路器抗高压隔离开关分闸电磁干扰试验。

4.根据权利要求1所述的用于直流断路器抗高压隔离开关分闸电磁干扰试验方法，其特征在于：

试验装置还包括：第一电容器（C1），第一电容器（C1）与直流电压发生器（DC1）并联，第一电容器（C1）用于在直流断路器抗高压隔离开关分闸电磁干扰试验中在恒流源（DC2）的基础上为第二隔离刀闸（K2）分闸瞬态提供更多的试验电流。

5.根据权利要求1所述的用于直流断路器抗高压隔离开关分闸电磁干扰试验方法，其特征在于：

试验装置还包括：保护避雷器（A），保护避雷器（A）与恒流源（DC2）并联，用于在直流断路器抗高压隔离开关分闸电磁干扰试验中第二隔离刀闸（K2）分闸时限制恒流源（DC2）的耐受电压，保护设备。

6.一种用于直流断路器抗高压隔离开关合闸电磁干扰试验方法，其特征在于，所述方法使用的试验装置包括：直流电压发生器（DC1）、恒流源（DC2）、第一隔离刀闸（K1）、第二隔离刀闸（K2）和电抗器（L），直流电压发生器（DC1）的负极接地，正极与直流断路器的一端相连接，直流断路器的另一端与第一隔离刀闸（K1）、第二隔离刀闸（K2）分别相连接，第一隔离刀闸（K1）的另一端接与恒流源（DC2）的正极相连接，第二隔离刀闸（K2）的另一端与电抗器（L）的一端相连接，恒流源（DC2）的负极、电抗器（L）的另一端分别接地；电抗器（L）用于在直流断路器抗高压隔离开关合闸电磁干扰试验中第二隔离刀闸（K2）合闸时模拟产生试验要求的试验电流，在直流断路器抗高压隔离开关分闸电磁干扰试验中第二隔离刀闸（K2）分闸时维持分闸电弧；直流断路器两端并联有第二电容器（C2），第二电容器（C2）用于在直流断路器抗高压隔离开关合闸电磁干扰试验中为第二隔离刀闸（K2）合闸后提供合闸试验电流；

包括以下步骤：

步骤1，将第一隔离刀闸（K1）、第二隔离刀闸（K2）和直流断路器分闸；

步骤2，使用直流电压发生器（DC1）施加额定直流电压；

步骤3，合闸第二隔离刀闸（K2）；

步骤4，依照试验判据，检验直流断路器整机抗隔离开关合闸过程中电磁干扰的能力，完成1次合闸试验；其中，试验判据为直流断路器内部模拟量采样元件均能够正常工作，且不会发生接收到错误数据或错误的信号送到上级控制保护系统；

步骤5，重复步骤1至步骤4设定次数，完成直流断路器抗高压隔离开关分闸电磁干扰试验。

7.一种用于直流断路器抗高压隔离开关分合闸电磁干扰试验方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

步骤1，使用如权利要求1所述的抗高压隔离开关分闸电磁干扰试验方法进行试验；

步骤2，判断步骤1的试验环节是否通过，如果通过，进入步骤3，如果未通过，给出直流断路器未通过抗高压隔离开关分合闸电磁干扰试验结论；

步骤3，分闸试验后，使用如权利要求6所述的抗高压隔离开关合闸电磁干扰试验方法进行试验；

步骤4，判断步骤3试验环节是否通过，如果通过，给出直流断路器通过抗高压隔离开关分合闸电磁干扰试验结论，如果未通过，给出直流断路器未通过抗高压隔离开关分合闸电磁干扰试验结论。

8.一种用于直流断路器抗高压隔离开关分合闸电磁干扰试验方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

步骤1，使用如权利要求6所述的抗高压隔离开关合闸电磁干扰试验方法进行试验；

步骤2，判断步骤1的试验环节是否通过，如果通过，进入步骤3，如果未通过，给出直流断路器未通过抗高压隔离开关分合闸电磁干扰试验结论；

步骤3，合闸试验后，使用如权利要求1所述的抗高压隔离开关分闸电磁干扰试验方法进行试验；

步骤4，判断步骤3试验环节是否通过，如果通过，给出直流断路器通过抗高压隔离开关分合闸电磁干扰试验结论，如果未通过，给出直流断路器未通过抗高压隔离开关分合闸电磁干扰试验结论。

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