CN201819973U - 一种用于高压断路器关合试验的装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种用于高压断路器关合试验的装置，该装置由两个相同试验回路连接构成；试验回路包括第一石墨球、第二石墨球、第一电容、第二电容、第一电阻和第二电阻，第一电容、第二电容和第二石墨球串联成回路，第一电阻与第二电容并联，第二电阻、第一石墨球与第二电容串联形成回路，第一石墨球与第二石墨球连接。本实用新型的用于高压断路器关合试验的装置结构简单，容易实现，而且能够与试验室现有设备结合形成可实现额定电压550kV及以下断路器全电压关合试验的回路。克服了现有关合装置无法满足更高电压等级断路器的关合试验要求，实现全电压关合试验回路能力的有效提升。

Description

一种用于高压断路器关合试验的装置

技术领域

本实用新型属于电力输电设备试验技术领域，尤其是一种用于高压断路器关合试验的装置。

背景技术

高压断路器运行在系统中，是电力系统中最重要的控制和保护设备，能够开断、关合及承载运行线路的正常电流，也能在规定时间内承载、关合及开断规定的异常电流。为了考核断路器的性能，以确保其运行的可靠性，需采取必要的试验方式对其进行考核。考核的主要目的在于验证高压断路器能够满足预期要求，即能够在系统最严苛情况下可靠动作。其中需验证的重要一个性能就是关合短路故障。

电力系统中的电力设备或输电线路在未投入运行前就已经存在绝缘故障，甚至处于短路状态，这种故障成为“预伏故障”。当断路器关合有预伏故障的电路时，在关合过程中，常在动静触头尚未接触前，在电源电压作用下，触头间隙击穿(通常称为预击穿)，随即出现短路电流。在关合过程中出现短路电流，会对断路器的关合造成很大的阻力，这是由于短路电流产生的电动力造成的。有的情况下，甚至出现触头合不到底的情况。此时触头间形成持续电弧，造成断路器的严重损坏甚至爆炸。为了避免出现上述情况，断路器应具有足够的关合短路故障的能力。

GB/T 1984-2003《高压交流断路器》6.104.2.1中指出断路器关合额定短路关合电流的能力在试验方式T100s中验证。6.104中给出了关合前的外施电压和关合电流的规定。6.104.2.2中确定了三相试验和单相试验的试验程序。如果电源为理想电源，则在额定操作中可直接满足试验要求。但对于试验室，受设备容量的限制，对于电压等级较高(＞126kV)的断路器，不可能直接满足全部的开断和关合要求，因此标准提出采用分步试验对断路器的开断和关合能力进行考核。T100s可分为关合试验T100s(a)和T100s(b)进行。

当采用一个电源分步进行也无法满足试验要求时，试验室采用合成试验方式进行试验。当采用合成法进行合成关合试验，标准对试验回路有相关规定，并有特殊要求。从标准出发，试验室回路必须能够满足全电压关合，最大非对称电流关合及全电压开断等。目前试验室没有现成的可满足试验要求回路，试验室现有设备和回路能够满足最大非对称关合及全电压开断，但全电压关合还是空白。

全电压关合回路中的关键设备为关合装置，国内外各试验所采用的关合装置也不尽相同。我国西安高压电器研究院(以下简称西高院)在上世纪80年代完成了110kV，31.5kA全电压关合试验用关合装置，但未投入工业化运行。国外ABB的Ludvika试验站、西门子试验站及印度容量试验站采用俄罗斯空气间隙关合装置，CESI采用等离子枪关合装置；KEMA采用自主研发的关合装置。

现有关合装置理论上可实现110kV断路器的全电压关合试验，但没有投入工业化运行，同时无法满足更高电压等级断路器的关合试验要求，本实用新型旨在解决这一技术问题，实现全电压关合试验回路能力的提升。本实用新型完成后可实现550kV及以下断路器的全电压关合试验，填补此项空白，提高试验能力。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供一种用于高压断路器关合试验的装置，该装置与试验室现有设备结合形成可实现额定电压550kV及以下断路器全电压关合试验的回路。

本实用新型的目的是通过以下技术方案来解决的：

这种用于高压断路器关合试验的装置，该装置由两个相同试验回路连接构成；所述试验回路包括第一石墨球、第二石墨球、第一电容、第二电容、第一电阻和第二电阻，所述第一电容、第二电容和第二石墨球串联成回路，所述第一电阻与第二电容并联，所述第二电阻、第一石墨球与所述第二电容串联形成回路，所述第一石墨球与第二石墨球连接。

以上构成本实用新型所述装置的两个所述试验回路中的两个第二电容相互串接。

本实用新型的用于高压断路器关合试验的装置结构简单，容易实现，而且能够与试验室现有设备结合形成可实现额定电压550kV及以下断路器全电压关合试验的回路。克服了现有关合装置无法满足更高电压等级断路器的关合试验要求，实现全电压关合试验回路能力的有效提升。

附图说明

图1为全电压关合试验回路；

图2为本实用新型的关合装置调试回路。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型做进一步详细描述：

参见图1，本实用新型的该种用于高压断路器关合试验的装置(图1虚线框内所示)由两个相同试验回路连接构成，每个试验回路包括有第一石墨球B1、第二石墨球B2、第一电容C、第二电容C1、第一电阻R2和第二电阻R3。其中的连接关系为：第一电容C、第二电容C1和第二石墨球B2串联成回路，第一电阻R2与第二电容C1并联，第二电阻R3、第一石墨球B1与第二电容C1串联形成回路，第一石墨球B1与第二石墨球B2连接。如图中所示，两个试验回路中的连接关系为：各试验回路中的第二电容C1相互串接，即第一个试验回路(图中虚线框左部分)的第一电阻R2、第二电容C1、第二电阻R3和第二石墨球B2的一端连接至一点后于第二个试验回路(图中虚线框右部分)的第一电阻R2、第二电容C1、第二电阻R3和第二石墨球B2的连接点连接。

本实用新型需要实验室现有设备的配合连接，如图所示，在该装置的两端分别连接有用于提供大电流的大电流回路和用于提供电压的电压源回路。大电流回路由U-L1-HK-TRV构成；电压源回路由Z-L-R_L构成。另外还设有为关合装置贯穿后合闸的辅助断路器AB，辅助断路器AB两端分别连接至两个试验回路的第二石墨球B2的外端。被试断路器TB连接在左端靠近电压源回路的一边，其中被试断路器TB一端接到电压源回路和大电流回路的公共接地端，被试断路器TB的另一端连接到电压源回路的输出端。

以下对本实用新型的工作过程进行详细介绍：

大电流回路供给关合试验所需的短路关合电流或供给合成试验所需的短路关合和开断电流。电压源回路供给被试断路器TB关合电压。试验前，辅助断路器AB和被试断路器TB均在分开位置。试验时，电压源回路充电至所需电压，发电机励磁，合上合闸开关。被试断路器TB关合时，在外施电压下发生预击穿。由于第一电容C上充有电压，于是通过第一电阻R2和第二电容C1的并联支路。因预击穿而导通了的被试断路器TB以及电容放电，第二电容C1两端的电压急剧上升。当电压到达第一石墨球B1触发间隙的击穿电压时，触发间隙击穿，第二电容C1向触发间隙放电，形成强烈的触发火花。如果此时第一电容C仍保有足够高的电压，则第二石墨球B2将触发击穿，短路关合电流通过第二石墨球B2流向被试断路器TB，实现了被试断路器TB在规定的外施电压下发生预击穿，而后立即流过规定的短路电流这一合成关合试验。

为了减轻短路电流对第二石墨球B2的烧伤，避免电弧乱飞和消除第二石墨球B2的电弧电压对回路电流的影响，辅助断路器AB在回路接通后数十毫秒合上。

通过计算机模拟，断路器关合过程中，发生预击穿时第一石墨球B1上出现了预期的过电压，根据小球距离可调，可选择适当的击穿时刻，第一石墨球B1击穿后第二石墨球B2上随即出现过电压，第二石墨球B2球距亦可调，假设实际中已调至适当球距，则第二石墨球B2贯穿。即刻大电流被引入至被试断路器TB，实现断路器的全电压关合。

图2所示为本实用新型装置的调试回路，Z₁-L₁-C_d构成关合后提供大电流的回路；AB为关合装置贯穿后合闸的辅助断路器；TB为被试断路器；Z-L-R_L为电压源回路；虚线框内为本实用新型所述的关合实验的装置，为两个相同模块串联构成，其中B1、B2分别为模块用石墨球，C、C1、R2、R3为构成模块的电容和电阻元件。

2.关合回路的调试及改进

通过计算机模拟分析，确定了关合装置各元件的选型和相对应的回路参数。根据关合装置各元件的外形尺寸和绝缘要求，以及关合装置模块的回路结构，进行装配设计。本实用新型属于自主研发、设计和安装，在关合装置就位后，结合试验室现有设备对装置及回路进行调试。

为增加调试效率，实际调试回路中电流源由振荡回路提供，调试电压达到预期要求，发生预击穿时刻到大电流引入时间也满足标准要求，从而实现高压断路器的全电压关合试验。

Claims (2)

1.一种用于高压断路器关合试验的装置，其特征在于，该装置由两个相同试验回路连接构成；所述试验回路包括第一石墨球(B1)、第二石墨球(B2)、第一电容(C)、第二电容(C1)、第一电阻(R2)和第二电阻(R3)，所述第一电容(C)、第二电容(C1)和第二石墨球(B2)串联成回路，所述第一电阻(R2)与第二电容(C1)并联，所述第二电阻(R3)、第一石墨球(B1)与所述第二电容(C1)串联形成回路，所述第一石墨球(B1)与第二石墨球(B2)连接。

2.根据权利要求1所述的用于高压断路器关合试验的装置，其特征在于，两个所述试验回路中的两个第二电容(C1)相互串接。

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