CN114166270A - 一种脱离器的动作特性参数测量方法 - Google Patents

一种脱离器的动作特性参数测量方法 Download PDF

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陈雅芳
邱续东
郭亚平
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Abstract

本发明公开了一种脱离器的动作特性参数测量方法，将避雷器的比例单元阀片接入工频耐压试验回路中；在所述比例单元阀片两端施加预设的工频电压；当所述比例单元阀片在预设的第一时间未被击穿时，测量所述比例单元阀片的表面温度，若所述表面温度在预设的第二时间内保持不变，记录所述比例单元阀片的耐受电流和通电持续时间；将所述耐受电流和所述通电持续时间输出为脱离器的动作特性参数。通过在避雷器的比例单元阀片施加持续工频电压，进行试验，测量避雷器在不同工频电压下的工频电流与击穿时间的关系，确认与起串联的热爆脱离器的动作安秒特性参数要求，为脱离器的规范试验与使用提供了参考依据，提高脱离器的应用效果。

Description

一种脱离器的动作特性参数测量方法
技术领域
本发明涉及避雷器试验技术领域，尤其涉及一种脱离器的动作特性参数测量方法。
背景技术
由于避雷器要长期持续承受电网运行电压的电压力、雷电过电压和系统内部过电压的瞬间冲击力，使得氧化锌避雷器在一定程度上发生老化劣化现象，严重时可导致避雷器损坏而失效。脱离器作为避雷器的附属配套设备，与避雷器串联使用，可用于防止系统持续故障。当避雷器发生故障劣化失效时，脱离器可迅速动作，将故障避雷器从系统中及时退出，防止系统发生永久性接地故障，并提供明显故障标识，便于运维人员迅速找到故障避雷器并进行维修更换。目前国内外通常采用的是热爆式脱离器，避雷器故障时均是热破坏，脱离器均是利用避雷器破坏时工频故障电流的热能量而动作的。以避雷器故障电流直接加热脱离器，现有热爆式脱离器的加热方式也大多都是热传导，热传导就有温度传导梯度及动作延时性。
避雷器脱离器对响应电流和响应时间有要求，如果脱离器的动作电流过大，将导致脱离器拒动，失去效果；如果脱离器的动作电流过小，将导致脱离器误动，将避雷器退出了运行；如果脱离器的动作时间过大，则会导致工频电流持续在避雷器上，无法熄弧，在整条线路上引起过电压。
现有技术中对脱离器安秒特性的要求未考虑避雷器在故障下的破坏时间特性，普遍存在脱离器的动作安秒特性曲线高于避雷器耐受的安秒特性，使得运行中的脱离器无法在氧化锌避雷器故障前动作，导致避雷器故障先于脱离器动作发生，从而使脱离器失去效果。
发明内容
为解决现有技术存在的问题，本发明实施例提供一种脱离器的动作特性参数测量方法，通过在比例单元阀片的两端施加工频电压，根据通过测量比例单元阀片的耐受电流，以及通电持续时间，来获得避雷器的安秒特性参数。
为解决上述技术问题，本发明实施例提供了一种脱离器的动作特性参数测量方法，所述方法包括：
将避雷器的比例单元阀片接入工频耐压试验回路中；
在所述比例单元阀片两端施加预设的工频电压；
当所述比例单元阀片在预设的第一时间未被击穿时，测量所述比例单元阀片的表面温度，若所述表面温度在预设的第二时间内保持不变，记录所述比例单元阀片的耐受电流和通电持续时间；
将所述耐受电流和所述通电持续时间输出为脱离器的动作特性参数。
作为上述方案的改进，所述方法还包括：
当所述比例单元阀片在所述第一时间内被击穿时，记录击穿时工频电流和击穿时间，更换比例单元阀片，并施加预设的第2工频电压，判断更换后的比例单元阀片在所述第一时间内是否被击穿，若被击穿，记录击穿时工频电流和击穿时间，则再次更换比例单元阀片，施加预设的第3工频电压，直到经过所述第一时间，更换后的比例单元阀片未被击穿为止；
输出每次击穿时记录的工频电流和对应的击穿时间；
将每次击穿时记录的击穿时间乘以预设的比例值和对应的工频电流输出为脱离器的动作安秒特性参数。
优选地，所述工频电压为U0；
所述第n工频电压为Kn×U0；其中，n≥1，n为整数，Kn<Kn-1。
优选地，所述比例单元阀片为所述避雷器同电位梯度，且同直径的阀片。
作为一种优选方式，所述方法还包括：
进行若干次试验，每次试验均：
分别将参数相同的比例单元阀片接入工频耐压试验回路中，分别在每一比例单元阀片两端施加预设的工频电压；
当所述比例单元阀片在所述第一时间内被击穿时，记录击穿时工频电流和击穿时间，更换比例单元阀片，并施加预设的第2工频电压，判断更换后的比例单元阀片在所述第一时间内是否被击穿，若被击穿，记录击穿时工频电流和击穿时间，则再次更换比例单元阀片，施加预设的第3工频电压，直到经过所述第一时间，更换后的比例单元阀片未被击穿为止；
当比例单元阀片在预设的第一时间未被击穿时，测量比例单元阀片的表面温度，若表面温度在预设的第二时间内保持不变，记录比例单元阀片的耐受电流和通电持续时间；
经过若干次试验分别获取每次试验中获得的平均耐受电流、平均通电持续时间、每次击穿时记录的平均工频电流和对应的平均击穿时间；
输出平均耐受电流、平均通电持续时间、每次击穿时的平均击穿时间与预设的比例值的乘积和对应的平均工频电流为脱离器的动作安秒特性参数。
优选的，所述工频耐压试验回路具体包括保护电阻、保险丝、电流传感器、变压器、调压器和电压传感器；
所述将避雷器的比例单元阀片接入工频耐压试验回路中，具体包括：
将所述比例单元阀片、所述保护电阻、所述保险丝和所述电流传感器串联在交流变压器的次级线圈两端，所述次级线圈的其中一端接地，所述交流变压器的初级线圈通过所述调压器接交流电源；
所述电流传感器包括钳形电流表或真有效值万用表，用于测量所述工频耐压试验回路的电流有效值；
所述电压传感器用于测量所述比例单元阀片两端电压。
本发明通过在避雷器的比例单元阀片施加持续工频电压，进行试验，测量避雷器在不同工频电压下的工频电流与击穿时间的关系，确认与起串联的热爆脱离器的动作安秒特性参数要求，为脱离器的规范试验与使用提供了参考依据，提高脱离器的应用效果。
附图说明
图1是本发明实施例提供的脱离器的动作特性参数测量方法的流程示意图；
图2是本发明实施例提供的工频耐压试验回路的电路原理图。
具体实施方式
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作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
参见图1，是本发明实施例提供的一种脱离器的动作特性参数测量方法的流程示意图，所述方法包括步骤S1～S4：
S1，将避雷器的比例单元阀片接入工频耐压试验回路中；
S2，在所述比例单元阀片两端施加预设的工频电压；
S3，当所述比例单元阀片在预设的第一时间未被击穿时，测量所述比例单元阀片的表面温度，若所述表面温度在预设的第二时间内保持不变，记录所述比例单元阀片的耐受电流和通电持续时间；
S4，将所述耐受电流和所述通电持续时间输出为脱离器的动作特性参数。
在本实施例具体实施时，将避雷器的比例单元阀片作为试验样品接入工频耐压试验回路中，进行脱离器动作特性参数测定。
在所述比例单元阀片的两端施加预设幅值的工频电压，使得一定的初始电流通过所述比例单元阀片，测量此时通过所述比例单元阀片的初始电流；所述工频电压为根据所述比例单元阀片的型号确定的；通过改变施加的工频电压的幅值，使得通过所述比例单元阀片的工频电流发生变化，来模拟避雷器的劣化过程。
当经过预设的第一时间，所述比例单元阀片未被击穿时，定时通过工业用红外测温仪测量所述比例单元阀片的表面温度，所述比例单元阀片的表面温度在预设的第二时间内不变时，说明比例单元阀片的电阻片达到热平衡状态，此时能够稳定耐受电压不被击穿；记录此时比例单元阀片上通过的工频电流和比例单元阀片的通电持续时间。
需要说明的是，在比例单元阀片两端通电之后，开始计算通电持续时间，并开始测量所述比例单元阀片的表面温度。
需要说明的是，在本实施例中，所述第一时间可预设为2h，所述第二时间可预设为2h，本实施例即检测所述比例单元阀片在两小时内是否能够维持持续耐受电压不击穿。
根据所述工频电流和所述通电持续时间确定脱离器的动作特性参数。
需要说明的是，在其他实施例中，所述第一时间和第二时间可预设为其他值。
本发明实施例通过在比例单元阀片施加持续的工频电压，进行工频耐压试验，测量避雷器在不同电流点下的电流有效值与击穿时间的关系，确认与起串联的热爆脱离器的动作安秒特性参数要求，为脱离器的规范试验与使用提供了参考依据，有助于电力系统对热爆脱离器的关键参数考核，提高脱离器的应用效果，减少避雷器劣化故障导致的电网次生灾害的发生。
在本实施例提供的又一实施例中，所述方法还包括：
当所述比例单元阀片在所述第一时间内被击穿时，记录击穿时工频电流和击穿时间，更换比例单元阀片，并施加预设的第2工频电压，判断更换后的比例单元阀片在所述第一时间内是否被击穿，若被击穿，记录击穿时工频电流和击穿时间，则再次更换比例单元阀片，施加预设的第3工频电压，直到经过所述第一时间，更换后的比例单元阀片未被击穿为止；
输出每次击穿时记录的工频电流和对应的击穿时间；
将每次击穿时记录的击穿时间乘以预设的比例值和对应的工频电流输出为脱离器的动作安秒特性参数。
在本实施例具体实施时，在比例单元阀片施加工频电压后，检测所述比例单元阀片在所述第一时间内是否被击穿；
当所述比例单元阀片在所述第一时间内被击穿时，记录此时的第一工频电流和第一击穿时间，更换比例单元阀片，并施加预设的第二工频电压，判断更换后的比例单元阀片在所述第一时间内是否被击穿，若被击穿，记录此时的第二工频电流和第二击穿时间，则再次更换比例单元阀片，降低预设的第第三工频电压，直到经过所述第一时间，更换后的比例单元阀片未被击穿为止。
当比例单元阀片被击穿时，说明此时的工频电压过高，超过避雷器的耐受强度，此时需要降低施加的工频电压的强度，以获得避雷器所能承受的电流强度；通过不断降低施加的工频强度，当比例单元阀片被击穿后，记录每次击穿时的工频电流和击穿时间，从而得到不同电流强度下的比例单元阀片的击穿工作的击穿时间，直到最终获得比例单元阀片能够持续耐受不击穿的工频电流和通电持续时间，从而得到脱离器的动作特性参数。
将记录的第一击穿时间、第二击穿时间和第三击穿时间分别乘以预设的比例值90％，分别得到第一持续时间、第二持续时间和第三持续时间；
将第一持续时间和第一工频电流、第二持续时间和第二工频电流、第三持续时间和第三工频电流作为一对脱离器的动作安秒特性参数输出；
需要说明的是，在本实施例中，以第一击穿时间、第二击穿时间和第三击穿时间为例说明脱离器的动作安秒特性参数的获取方式，在其他实施例中，击穿时间和工频电流可有n对，即改变n次工频电流后比例单元阀片均被击穿，施加第n+1工频电流后，持续第一时间，比例单元阀片未被击穿。
参见表1，是本发明实施例提供的脱离器的动作安秒特性参数表，在表1中公开了脱离器的动作安秒特性的工频电流In和耐受时间η×Tn的参数对应关系，η为预设的比例值，在本实施例中可为90％在耐受电流I0时，比例单元阀片经过通电持续时间T0未被击穿；
表1脱离器的动作安秒特性参数表
工频电流 I<sub>0</sub>(耐受电流) … I<sub>n-1</sub> I<sub>n</sub>
击穿时间 T<sub>0</sub>(通电持续时间) … η×T<sub>n-1</sub> η×T<sub>n</sub>
通过工频倍压试验获取避雷器在不同工频电流有效值下的持续时间，考虑一定的阈值，取脱离器动作时间优于避雷器10％，保证脱离器在任何电流时间点的的动作先于避雷器故障。而避雷器比例单元阀片在耐受电流下可持续运行，因此脱离器应在此电流下持续运行第二时间不击穿，获得脱离器的动作安秒特性参数。
在本发明提供的又一实施例中，所述工频电压为U0；
所述第n工频电压为Kn×U0；其中，n≥1，n为整数，Kn<Kn-1；
在本实施例具体实施时，所述工频电压为U0；
当对所述工频电压进行调整时，第n工频电压为Kn×U0；其中，n≥0，n为整数。其中，Kn<Kn-1，K0＝1，即工频电压每次调整后均会边小，直到得出比例单元阀片能够持续耐受不击穿的工频电流和通电持续时间，从而得到脱离器的动作特性参数。
在本发明提供的又一实施例中，所述比例单元阀片为所述避雷器同电位梯度，且同直径的阀片。
在本实施例具体实施时，所述比例单元阀片为避雷器的比例单元阀片，即选择和避雷器阀片同电位梯度，同直径的阀片作为试品；
比例单元阀片的电位梯度需要和避雷器阀片的电位梯度相同；
电位梯度是指是在阀片通过单位电流后，加载在阀片上的参考电压的强度除以阀片的高度，表征阀片能量吸收能力。
采用和避雷器的阀片电位梯度相同，以保证试验用的阀片与避雷器的阀片的导电特性相同，试验过程和结果具有普遍性。
需要说明的时，所述比例单元阀片的材质可选择和避雷器阀片相同的氧化锌材质。
通过与避雷器相同电位梯度，相同直径的阀片，能够模拟避雷器的工作情况，测量避雷器的动作安秒特性参数。
在本发明实施例提供的又一实施例中，所述方法还包括：
进行若干次试验，每次试验均：
分别将参数相同的比例单元阀片接入工频耐压试验回路中，分别在每一比例单元阀片两端施加预设的工频电压；
当所述比例单元阀片在所述第一时间内被击穿时，记录击穿时工频电流和击穿时间，更换比例单元阀片，并施加预设的第2工频电压，判断更换后的比例单元阀片在所述第一时间内是否被击穿，若被击穿，记录击穿时工频电流和击穿时间，则再次更换比例单元阀片，施加预设的第3工频电压，直到经过所述第一时间，更换后的比例单元阀片未被击穿为止；
当比例单元阀片在预设的第一时间未被击穿时，测量比例单元阀片的表面温度，若表面温度在预设的第二时间内保持不变，记录比例单元阀片的耐受电流和通电持续时间；
经过若干次试验分别获取每次试验中获得的平均耐受电流、平均通电持续时间、每次击穿时记录的平均工频电流和对应的平均击穿时间；
输出平均耐受电流、平均通电持续时间、每次击穿时的平均击穿时间与预设的比例值的乘积和对应的平均工频电流为脱离器的动作安秒特性参数。
在本实施例具体实施时，通过重复多次试验，获取每次实验中的第一工频电压下的工频电流和击穿时间，计算每次试验的第一工频电压击穿时的平均工频电流和平均击穿时间；采用相同的方法，计算得到每次击穿时的平均工频电流和平均击穿时间；
计算每次试验获得的耐受电流和通电持续时间，计算得到平均耐受电流和平均通电持续时间；
输出平均耐受电流、平均通电持续时间、每次击穿时的平均击穿时间与预设的比例值的乘积和对应的平均工频电流为脱离器的动作安秒特性参数。
重复实验中采用的比例单元阀片均为相同参数的避雷器比例单元阀片的试品，在重复实验中，因具有相同的动作安秒特性参数，若动作安秒特性参数与其他试验相差较大，因去掉相差较大的试验数据，较少误差。
由于比例单元阀片在制造过程中存在个体性能分散性，对通过比例单元阀片进行多组试验，以每组计算平均数值作为典型参数，提供动作安秒特性参数的准确度。
在本发明实施例提供的又一实施例中，参见图2，是本发明实施例提供的工频耐压试验回路的电路原理图；
所述工频耐压试验回路包括保护电阻、保险丝、电流传感器、变压器、调压器和电压传感器；
将比例单元阀片、保护电阻、保险丝和电流传感器串联在交流变压器的次级线圈两端，次级线圈的其中一端接地，交流变压器的初级线圈通过所述调压器接交流电源；
所述电流传感器包括钳形电流表或真有效值万用表，用于测量所述工频耐压试验回路的电流有效值；
所述电压传感器用于测量所述比例单元阀片两端电压。
通过工频耐压试验回路进行击穿试验，测量避雷器在不同工频电压下的工频电流与击穿时间的关系，确认与起串联的热爆脱离器的动作安秒特性参数要求。
本发明提供了一种脱离器的动作特性参数测量方法，将避雷器的比例单元阀片接入工频耐压试验回路中；在所述比例单元阀片两端施加预设的工频电压；当所述比例单元阀片在预设的第一时间未被击穿时，测量所述比例单元阀片的表面温度，若所述表面温度在预设的第二时间内保持不变，记录所述比例单元阀片的耐受电流和通电持续时间；将所述耐受电流和所述通电持续时间输出为脱离器的动作特性参数。通过在避雷器的比例单元阀片施加持续工频电压，进行试验，测量避雷器在不同工频电压下的工频电流与击穿时间的关系，确认与起串联的热爆脱离器的动作安秒特性参数要求，为脱离器的规范试验与使用提供了参考依据，提高脱离器的应用效果。
以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种脱离器的动作特性参数测量方法，其特征在于，所述方法包括：
将避雷器的比例单元阀片接入工频耐压试验回路中；
在所述比例单元阀片两端施加预设的工频电压；
当所述比例单元阀片在预设的第一时间未被击穿时，测量所述比例单元阀片的表面温度，若所述表面温度在预设的第二时间内保持不变，记录所述比例单元阀片的耐受电流和通电持续时间；
将所述耐受电流和所述通电持续时间输出为脱离器的动作特性参数。
2.如权利要求1所述的脱离器的动作特性参数测量方法，其特征在于，所述方法还包括：
当所述比例单元阀片在所述第一时间内被击穿时，记录击穿时工频电流和击穿时间，更换比例单元阀片，并施加预设的第2工频电压，判断更换后的比例单元阀片在所述第一时间内是否被击穿，若被击穿，记录击穿时工频电流和击穿时间，则再次更换比例单元阀片，施加预设的第3工频电压，直到经过所述第一时间，更换后的比例单元阀片未被击穿为止；
输出每次击穿时记录的工频电流和对应的击穿时间；
将每次击穿时记录的击穿时间乘以预设的比例值和对应的工频电流输出为脱离器的动作安秒特性参数。
3.如权利要求2所述的脱离器的动作特性参数测量方法，其特征在于，所述工频电压为U0；
第n工频电压为Kn×U0；其中，n≥1，n为整数，Kn<Kn-1。
4.如权利要求1所述的脱离器的动作特性参数测量方法，其特征在于，所述比例单元阀片为所述避雷器的同电位梯度，且同直径的阀片。
5.如权利要求1所述的脱离器的动作特性参数测量方法，其特征在于，所述方法还包括：
进行若干次试验，每次试验均：
分别将参数相同的比例单元阀片接入工频耐压试验回路中，分别在每一比例单元阀片两端施加预设的工频电压；
当所述比例单元阀片在所述第一时间内被击穿时，记录击穿时工频电流和击穿时间，更换比例单元阀片，并施加预设的第2工频电压，判断更换后的比例单元阀片在所述第一时间内是否被击穿，若被击穿，记录击穿时工频电流和击穿时间，则再次更换比例单元阀片，施加预设的第3工频电压，直到经过所述第一时间，更换后的比例单元阀片未被击穿为止；
当比例单元阀片在所述第一时间内未被击穿时，测量比例单元阀片的表面温度，若表面温度在所述第二时间内保持不变，记录比例单元阀片的耐受电流和通电持续时间；
经过若干次试验分别获取每次试验中获得的平均耐受电流、平均通电持续时间、每次击穿时记录的平均工频电流和对应的平均击穿时间；
输出平均耐受电流、平均通电持续时间、每次击穿时的平均击穿时间与预设的比例值的乘积和对应的平均工频电流为脱离器的动作安秒特性参数。
6.如权利要求1所述的脱离器的动作特性参数测量方法，其特征在于，所述工频耐压试验回路具体包括保护电阻、保险丝、电流传感器、变压器、调压器和电压传感器；
所述将避雷器的比例单元阀片接入工频耐压试验回路中，具体包括：
将所述比例单元阀片、所述保护电阻、所述保险丝和所述电流传感器串联在交流变压器的次级线圈两端，所述次级线圈的其中一端接地，所述交流变压器的初级线圈通过所述调压器接交流电源；
所述电流传感器包括钳形电流表或真有效值万用表，用于测量所述工频耐压试验回路的电流有效值；
所述电压传感器用于测量所述比例单元阀片两端电压。
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