CN113791344B - 一种高压隔离开关转换电流开合试验回路及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种高压隔离开关转换电流开合试验回路及方法，通过输入单元、调控单元和检测单元，输入单元为220V电源及调节器T，调节器T控制输入电压；调控单元可以控制动触头和静触头进行分闸和合闸操作，并通过KM接触器及时间继电器KT来自动控制触头动、静端分合次数及通流时间；检测单元为电流互感器二次侧所接电流表A、合闸电阻单元R、电压表V、示波器SCOPE和电流互感器CT，监视回路电流和电压状态并根据检测结果对调控单元进行准确检测，保证试验回路电压和电流参数与输入值保持一致；电流互感器CT控制输入电流参数，对试验回路电压和电流进行精细调节满足被试隔离开关转换小电流开合试验。

Description

一种高压隔离开关转换电流开合试验回路及方法

技术领域

本发明涉及电力技术领域，具体为一种高压隔离开关转换电流开合试验回路及方法。

背景技术

隔离开关的主要作用是隔离电源和切换电路，无灭弧装置，不能开断负荷电流和短路电流。但双母线环路电力系统要求隔离开关除了具备以上常规基本功能外，还需具备转换母线的能力，这一要求使得隔离开关能够开合母线转换电流。其转换电流值有时接近系统额定负荷电流，有时会要求开合较小的母线转换电流比如50A。通常隔离开关的分合闸速度比较低，一般不设灭弧装置，结构相对简单，故隔离开关开合电流时的燃弧时间比较长，其产生的电弧会使触头烧损，并产生金属飞溅物，将直接影响隔离开关的开断性能，威胁变电站的安全运行。因此在隔离开关设计中，要求其具备一定的开合母线转换电流能力。

国标GB/T1985适用于额定电压40.5kV及以上、能够开合母线转换电流的交流隔离开关，这种开合方式，要求隔离开关具有关合和开断能力取决于转换的负荷值、母线联结位置和被操作的隔离开关之间的环路尺寸。对于空气绝缘和气体绝缘的隔离开关，其额定母线转换电流值均应是80%的额定电流，通常额定母线转换电流不超过1600A，但该标准不适用于小转换电流（50A），试验电压为50V的开断试验。

目前，只有大容量试验站具备开合母线转换电流试验能力，但试验周期较长、灵活性不足，且开发阶段反复性试验不可避免，试验成本高，影响了隔离开关的开发进程及设计试验投入。

针对隔离开关转换小电流（比如50A）开合的试验标准和试验装置，使得该项试验无法进行，影响隔离开关的安全性能。因此，为保证隔离开关的可靠运行，需研制一种隔离开关转换电流开合试验装置。

发明内容

针对现有技术中存在无法满足小电流隔离开关转换的问题，本发明提供一种高压隔离开关转换电流开合试验回路及方法，该试验回路简单，运行可靠，可满足被试隔离开关小转换电流的开合试验。

本发明是通过以下技术方案来实现：

一种高压隔离开关转换电流开合试验回路，包括输入单元、调控单元和检测单元；所述输入单元包括电压U和调节器T；所述调控单元包括直流隔离开关Ds和第一交流接触器KM1；所述检测单元包括电流表A、电压表V、合闸电阻单元R和电流互感器CT；

所述调节器T的输入端连接电压U的输出端；所述调节器T的输出端依次经过电流表A、合闸电阻单元R、第一交流接触器KM1、电流互感器CT和直流隔离开关Ds形成试验回路；所述电压表V并联在第一交流接触器KM1、电流互感器CT和直流隔离开关Ds的电路上。

优选的，调控单元还包括机械操作台TNGT，机械操作台TNGT的操纵端连接直流隔离开关Ds，用于控制动触头和静触头进行分闸和合闸操作。

优选的，检测单元还包括示波器SCOPE，所述示波器SCOPE并联在第一交流接触器KM1、电流互感器CT和直流隔离开关Ds的电路上。

优选的，第一交流接触器KM1内包括第二交流接触器KM、第一延时继电器KT1和机构辅助开关QF；

机构辅助开关QF的输入端连接电压U，机构辅助开关QF的输出端依次串联连接第一延时继电器KT1和第二交流接触器KM形成回路。

进一步的，第一交流接触器KM1内还设有第二延时继电器KT，所述第二延时继电器KT并联在第一延时继电器KT1和第二交流接触器KM上设置。

优选的，合闸电阻单元R包括若干电阻，若干电阻并联在电路上设置。

一种高压隔离开关转换电流开合试验方法，基于上述所述的高压隔离开关转换电流开合试验回路，包括如下步骤：

接通电源，电压U进入调节器T内，调节器T进行电压U的调节，并通过合闸电阻单元R调节电电流，分别观测电流表A和电压表V，闭合第一交流接触器KM1、电流通过电流互感器CT进行转换得到转换电流，闭合直流隔离开关DS，转换电流进入直流隔离开关DS后对直流隔离开关Ds的动触头和静触头进行分闸和合闸操作。

优选的，第一交流接触器KM1内的第二交流接触器KM、第一延时继电器KT1和机构辅助开关QF的工作原理如下：

通过闭合机构辅助开关QF将转换开关动作的状态从常开接点转变常闭接点接通第一交流接触器KM1内部回路；

闭合机构辅助开关QF，将第一延时继电器KT1延时触头的开始动作时间调整为与隔离开关动、静触头完全接触开始到分离瞬间结束时间同步，接通电源，瞬间第二延时继电器KT线圈带电，第一延时继电器KT1延时触头根据延时时间闭合使得第二交流接触器KM线圈带电，同步控制第一交流接触器KM1的辅助触头分、合控制回路减少触头烧蚀时间。

优选的，转换电流的大小为5-80A。

优选的，电压U为220V。

与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：

本发明提供了一种高压隔离开关转换电流开合试验回路及方法，通过输入单元、调控单元和检测单元，输入单元为220V电源及调节器T，通过调节器T控制输入电压；调控单元一方面可以控制动触头和静触头进行分闸和合闸操作，另一方面通过KM接触器及时间继电器KT来自动控制触头动、静端分合次数及通流时间；检测单元为电流互感器二次侧所接电流表A、合闸电阻单元R、电压表V、示波器SCOPE和电流互感器CT，监视回路电流和电压状态并根据检测结果对调控单元进行准确检测，保证试验回路电压和电流参数与输入值保持一致；并通过电流互感器CT将电流转换，电流互感器CT控制输入电流参数，可对试验回路电压和电流进行精细调节满足被试隔离开关转换小电流开合试验。

本发明通过功率因素大且阻值小的电阻片根据功能需要确定并入回路数量来调节回路电流大小，通过第一交流接触器KM1及第一延时继电器KT1来自动控制触头动、静端分合次数及通流时间，保证触片电腐蚀时间最短。

附图说明

图1为本发明中主回路电气结构原理图；

图2为图1中第一交流接触器的内部结构示意图。

图中：T-调节器；U-电压；A-电流表；R-合闸电阻单元；V-电压表；SCOPE-示波器；Ds-直流隔离开关；TNGT-机械操作台；QF-机构辅助开关；CT-电流互感器；KM1-第一交流接触器；KM-第二交流接触器；KT1-第一延时继电器；KT-第二延时继电器；R1-第一电阻；R2-第二电阻；R3-第三电阻；Rn-第n电阻。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。

需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

下面结合附图对本发明做进一步详细描述：

本发明一个实施例中，提供了一种高压隔离开关转换电流开合试验回路，该试验回路简单，运行可靠，可满足被试隔离开关小转换电流的开合试验。

具体的，该高压隔离开关转换电流开合试验回路，如图1所示，包括输入单元、调控单元和检测单元；所述输入单元包括电压U和调节器T；所述调控单元包括直流隔离开关Ds和第一交流接触器KM1；所述检测单元包括电流表A、电压表V、合闸电阻单元R和电流互感器CT；

所述调节器T的输入端连接电压U的输出端；所述调节器T的输出端依次经过电流表A、合闸电阻单元R、第一交流接触器KM1、电流互感器CT和直流隔离开关Ds形成试验回路；所述电压表V并联在第一交流接触器KM1、电流互感器CT和直流隔离开关Ds的电路上。

具体的，调控单元还包括机械操作台TNGT，机械操作台TNGT的操纵端连接直流隔离开关Ds，用于控制动触头和静触头进行分闸和合闸操作。

具体的，检测单元还包括示波器SCOPE，所述示波器SCOPE并联在第一交流接触器KM1、电流互感器CT和直流隔离开关Ds的电路上。

具体的，根据图2所示，第一交流接触器KM1内包括第二交流接触器KM、第一延时继电器KT1和机构辅助开关QF；

机构辅助开关QF的输入端连接电压U，机构辅助开关QF的输出端依次串联连接第一延时继电器KT1和第二交流接触器KM形成回路。

具体的，第一交流接触器KM1内还设有第二延时继电器KT，所述第二延时继电器KT并联在第一延时继电器KT1和第二交流接触器KM上设置。

具体的，合闸电阻单元R包括若干电阻，若干电阻并联在电路上设置，其中，若干电阻包括第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3... 第n电阻Rn。

本发明还提供了一种高压隔离开关转换电流开合试验方法，基于上述所述的高压隔离开关转换电流开合试验回路，包括如下步骤：

接通电源，电压U进入调节器T内，调节器T进行电压U的调节，并通过合闸电阻单元R调节电电流，分别观测电流表A和电压表V，闭合第一交流接触器KM1、电流通过电流互感器CT进行转换得到转换电流，闭合直流隔离开关DS，转换电流进入直流隔离开关DS后对直流隔离开关Ds的动触头和静触头进行分闸和合闸操作。

具体的，第一交流接触器KM1内的第二交流接触器KM、第一延时继电器KT1和机构辅助开关QF的工作原理如下：

通过闭合机构辅助开关QF将转换开关动作的状态从常开接点转变常闭接点接通第一交流接触器KM1内部回路；

闭合机构辅助开关QF，将第一延时继电器KT1延时触头的开始动作时间调整为与隔离开关动、静触头完全接触开始到分离瞬间结束时间同步，接通电源，瞬间第二延时继电器KT线圈带电，第一延时继电器KT1延时触头根据延时时间闭合使得第二交流接触器KM线圈带电，同步控制第一交流接触器KM1的辅助触头分、合控制回路减少触头烧蚀时间。

实施例

首先输入单元接通220V电源，调节器T进行电压调节，通过观察相应的电压表V的数值显示为50V，电流表A的数值显示0.5A，通过电流互感器CT（100/1）变比进行换算当二次电流（电流表显示电流）为0.5A时，对应的一次电流应为50A，达到试验参数要求。

其次将调控单元中机械操作台TNGT接通电源，满足直流隔离开关DS的分、合闸操作。同时产品机构箱内机构辅助开关QF由于转换开关动作将状态从常开接点变为常闭接点接通，如图2所示；

调节第二延时继电器KT延时时间，计算隔离开关从开始弧触头接触到合闸动作完成时间，将第二延时继电器KT1延时触头的开始动作时间调整为与隔离开关动、静触头完全接触开始到分离瞬间结束时间同步。接通220V电源，瞬间第二延时继电器KT线圈带电，延时触头根据延时时间闭合第二交流接触器KM线圈带电，同步控制第一交流接触器KM1的辅助触头分、合控制回路减少触头烧蚀时间。

当没有增加第一延时继电器KT1和第二延时继电器KT完成合闸从弧角开始接触到整个动触头完全接触合闸需要时间为25秒左右，通过第一延时继电器KT1和第二延时继电器KT及第二交流接触器KM配合使用后，主回路通流时间只有7秒，节约通流时间18秒，保证触片电腐蚀时间最短。

本发明根据被试隔离开关使用要求，为了满足要求的电流参数，通过对功率因素大而且通流能力强的小阻值电阻片通过适当串、并选择合适的回路电阻值来满足试验回路电流参数。

由于隔离开关产品合闸过程时间较长，必须要保证在合闸到位后开始接通电流并且保证通流时间最短来保护隔离开关产品触片被电烧蚀时间，通过图2所示实现合闸过程自动化。

合闸后为确保试验回路的电流、电压符合设计要求，使用示波器采集电流50A及电压50V的图形信号与回路中显示的电流表A及电压表V进行比对。

综上所述，本发明提供了一种高压隔离开关转换电流开合试验回路及方法，通过输入单元、调控单元和检测单元，输入单元为220V电源及调节器T，通过调节器T控制输入电压；调控单元一方面可以控制动触头和静触头进行分闸和合闸操作，另一方面通过KM接触器及时间继电器KT来自动控制触头动、静端分合次数及通流时间；检测单元为电流互感器二次侧所接电流表A、合闸电阻单元R、电压表V、示波器SCOPE和电流互感器CT，监视回路电流和电压状态并根据检测结果对调控单元进行准确检测，，保证试验回路电压和电流参数与输入值保持一致；并通过电流互感器CT将电流转换，电流互感器CT控制输入电流参数，可对试验回路电压和电流进行精细调节满足被试隔离开关转换小电流开合试验。

最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，而未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本发明的权利要求保护范围之内。

Claims (7)

1.一种高压隔离开关转换电流开合试验回路，其特征在于，包括输入单元、调控单元和检测单元；所述输入单元包括电压U和调节器T；所述调控单元包括直流隔离开关Ds和第一交流接触器KM1；所述检测单元包括电流表A、电压表V、合闸电阻单元R和电流互感器CT；

所述调节器T的输入端连接电压U的输出端；所述调节器T的输出端依次经过电流表A、合闸电阻单元R、第一交流接触器KM1、电流互感器CT和直流隔离开关Ds形成试验回路；所述电压表V并联在第一交流接触器KM1、电流互感器CT和直流隔离开关Ds的电路上；

所述第一交流接触器KM1内包括第二交流接触器KM、第一延时继电器KT1和机构辅助开关QF；

所述机构辅助开关QF的输入端连接合闸电阻单元R的输出端，机构辅助开关QF的输出端依次经过第一延时继电器KT1和第二交流接触器KM，所述第二交流接触器KM的输出端连接至电流互感器CT的输入端；通过电流互感器CT将电流转换，电流互感器CT控制输入电流参数，可对试验回路电压和电流进行精细调节满足被试隔离开关转换小电流开合试验；

所述第一交流接触器KM1内还设有第二延时继电器KT，所述第二延时继电器KT并联在第一延时继电器KT1和第二交流接触器KM上设置；

调节第二延时继电器KT延时时间，计算隔离开关从开始弧触头接触到合闸动作完成时间，将第一延时继电器KT1延时触头的开始动作时间调整为与隔离开关动、静触头完全接触开始到分离瞬间结束时间同步；接通220V电源，瞬间第二延时继电器KT线圈带电，延时触头根据延时时间闭合第二交流接触器KM线圈带电，同步控制第一交流接触器KM1的辅助触头分、合控制回路减少触头烧蚀时间；

输入单元接通220V电源，调节器T进行电压调节，通过观察相应的电压表V的数值显示为50V，电流表A的数值显示0.5A，通过电流互感器CT100/1变比进行换算当二次电流为0.5A时，对应的一次电流应为50A，达到试验参数要求。

2.根据权利要求1所述的一种高压隔离开关转换电流开合试验回路，其特征在于，所述调控单元还包括机械操作台TNGT，机械操作台TNGT的操纵端连接直流隔离开关Ds，用于控制动触头和静触头进行分闸和合闸操作。

3.根据权利要求1所述的一种高压隔离开关转换电流开合试验回路，其特征在于，所述检测单元还包括示波器SCOPE，所述示波器SCOPE并联在第一交流接触器KM1、电流互感器CT和直流隔离开关Ds的电路上。

4.根据权利要求1所述的一种高压隔离开关转换电流开合试验回路，其特征在于，所述合闸电阻单元R包括若干电阻，若干电阻并联在电路上设置。

5.一种高压隔离开关转换电流开合试验方法，基于权利要求1-4任一项所述的高压隔离开关转换电流开合试验回路，其特征在于，包括如下步骤：

接通电源，电压U进入调节器T内，调节器T进行电压U的调节，并通过合闸电阻单元R调节电流，分别观测电流表A和电压表V，闭合第一交流接触器KM1、电流通过电流互感器CT进行转换得到转换电流，闭合直流隔离开关Ds，转换电流进入直流隔离开关Ds后对直流隔离开关Ds的动触头和静触头进行分闸和合闸操作。

6.根据权利要求5所述的一种高压隔离开关转换电流开合试验方法，其特征在于，所述第一交流接触器KM1内的第二交流接触器KM、第一延时继电器KT1和机构辅助开关QF的工作原理如下：

通过闭合机构辅助开关QF将转换开关动作的状态从常开接点转变常闭接点接通第一交流接触器KM1内部回路；

闭合机构辅助开关QF，将第一延时继电器KT1延时触头的开始动作时间调整为与隔离开关动、静触头完全接触开始到分离瞬间结束时间同步，接通电源，瞬间第二延时继电器KT线圈带电，第一延时继电器KT1延时触头根据延时时间闭合使得第二交流接触器KM线圈带电，同步控制第一交流接触器KM1的辅助触头分、合控制回路减少触头烧蚀时间。

7.根据权利要求5所述的一种高压隔离开关转换电流开合试验方法，其特征在于，所述电压U为220V。

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