CN204945326U - 一种基于有源触发的快速合成关合试验装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型高压交流断路器合成关合技术领域，具体来说是一种基于有源触发的快速合成关合试验装置，包括壳体、电路板、相位控制器、有源触发单元、电流互感器及电源；其中的采用的动触头主球G1由左右石墨半球体连接中间下部的石墨材料构成，在左右石墨半球体的中间分别设有瓷管，瓷管的内腔分别设有铜棒，铜棒与石墨球体通过瓷管绝缘在球表面形成的间隙G’，放电形成大量的自由离子，在C1和C2两端电压作用，完成高压开关关合试验。本装置采用三球双间隙进行电气绝缘隔离，间隙上的电压分布趋于均匀，放点稳定性好，缩短了球隙的贯穿时间，提高了高压开关试验的成功率，且回路外施高压由电容器Cs预充电压Ucs提供，减少了控制参量。

Description

一种基于有源触发的快速合成关合试验装置

[技术领域]

本实用新型高压交流断路器合成关合技术领域，具体来说是一种基于有源触发的快速合成关合试验装置。

[背景技术]

短路关合试验是GB1984《交流高压断路器》的必试项目之一，但72.5kV及以上产品在实验室试验，通常只能采用合成关合试验方法来验证。合成关合试验成功与否的关键是试品发生预击穿后作用在试品断路器上的转换时间应限制在300μs以内或者更短。2009年之前，国内各大高压试验室均无此项试验能力。为实现标准要求完善检测能力，必须研发出一种较为高效可靠的合成关合试验装置。

[发明内容]

本实用新型的目的是为了弥补国内各大高压试验室中合成关合试验的空缺，提供一种结构新颖、满足标准要求的断路器合成关合试验的基于有源触发的快速合成关合试验装置。

为了实现上述目的，设计一种基于有源触发的快速合成关合试验装置，包括壳体、电路板、相位控制器、有源触发单元、电流互感器及电源，电路板上设有电流源Us，电流源Us一端连接电感和电容C3一端，电容C3另一端串联电容C4和电容C5，电容C5另一端连接电流源Us另一端，并抽头连接保护球触头G1一端、电阻R2一端、电容C7一端、试验开关Sp一端、主电容Cs一端，并抽头一端接地，在试验开关Sp一端和主电容Cs一端的导线上设有电流互感器，将触发取样信号通过光纤传至有源触发单元的信号输入端，在电容C4和C5之间抽头连接相位控制器的信号输入端，相位控制器的三相输出信号控制SP合、DL合分、FK合分送至有源触发单元的信号输入端，有源触发单元输出信号控制动触头G，电感L另一端连接合闸开关DL一端，合闸开关DL另一端连接保护球触头G1另一端、电阻R1一端、电容C6一端、电容C2一端、触球G2一端、辅助断路器FK一端，电阻R1另一端连接电阻R2另一端，并抽头连接电容C6和电容C7另一端，电容C2另一端连接动触头主球G1信号线一端和电容C1一端，C1另一端连接试验开关Sp另一端，主电容Cs另一端连接主电抗器Ls一端，主电抗器Ls另一端连接电阻R一端，电阻R另一端连接触球G3一端，所述的主电容Cs设有外施高压向主电容Cs提供的预充电压Ucs，所述的触球G2和动触头G1之间、触球G3和动触头G之间设有主间隙JX1与JX2，本装置采用三球双间隙进行电气绝缘隔离，间隙上的电压分布趋于均匀，放点稳定性好，缩短了球隙的贯穿时间，提高了高压开关试验的成功率。

相位控制器采用的型号为BE3200型号的控制器。

有源触发单元模块采用型号KSR89或IGBT模块。

电流互感器CT采用采样电流互感器线路，型号为GFJL系列。

触球G2和触球G3上设有并联均压电容C1和C2，使其放点稳定性提高。

保护球触头G1的设置是保护电流源回路，在发生间隙误触发时，防止高电压对电流源回路设备绝缘的危害。

双间隙关合装置的两端电压为外施高电压Ucs与电流源电压Us之差，有利于相位同步控制。

动触头主球G1由左右石墨半球体连接中间下部的石墨材料构成，在左右石墨半球体的中间分别设有瓷管，瓷管的内腔分别设有铜棒，铜棒与石墨球体通过瓷管绝缘在球表面形成的间隙G’，放电形成大量的自由离子，在C1和C2两端电压作用，完成高压开关关合试验。

本实用新型同现有技术相比，其优点在于：结构新颖，使用了三球双间隙进行电气绝缘隔离，体积小，间隙上的电压分布趋于均匀，放电稳定性好，缩短了球隙的贯穿时间，提高了试验的成功率；且回路外施高压由电容器Cs预充电压Ucs提供，并没使用变压器作为外施高压的来源，为相位同步控制提供了便利，减少了控制参量。

[附图说明]

图1是本实用新型的有源触发的快速合成关合试验回路图；

图2是本实用新型中球G的结构图；

图中：1.石墨球体2.瓷管3.铜棒4.间隙G’；

指定图1作为本实用新型的摘要附图。

[具体实施方式]

下面结合附图对本实用新型作进一步说明，这种装置的结构和原理对本专业的人来说是非常清楚的。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

基于有源触发回路的合成关合回路图见图1，Us是电流回路电压，Ucs提供试验断路器所需要的外施电压，JX1、JX2、G和并联在球隙间的电容C1和C2组成快速关合装置的一次部分。有源触发快速合成关合试验回路结构的一次部分与早期相关技术资料提及的回路结构区别并不大，主要区别在于使用了三球双间隙进行电气绝缘隔离，其优点在于体积小，间隙上的电压分布趋于均匀，放电稳定性好，缩短了球隙的贯穿时间，提高了试验的成功率。三球双间隙再并上均压电容C1和C2使其放电稳定性更高。G1的主要作用是保护电流源回路，在发生间隙误触发时，防止高电压对电流源回路设备绝缘的危害。

试品关合前，双间隙关合装置两端电压为外施高电压Ucs与电流源电压Us之差。要求合成关合试验与直接试验等价，外施高压与短路电流之间的相位差与实际系统相同，故此两电压应为同极性。本回路外施高压由电容器Cs预充电压Ucs提供，并没使用变压器作为外施高压的来源，这为相位同步控制提供了便利，减少了控制参量。

有源触发快速合成关合回路试验过程主要分两个环节，第一，试品接到控制器发出的合闸命令后，电流源电压峰值处发生预击穿；第二，双间隙关合装置在试品预击穿发生后极短时间内贯通，使电流回路的短路电流流过试品，完成关合试验，这一过程主要是通过有源触发部分完成。CT采样获得预击穿电流第一个半波，经信号变换通过光纤传递给有源触发单元发出触发指令，接到指令后有源触发单元将储存好的数百焦能量通过小间隙，见图2，铜棒与石墨球体通过瓷管绝缘在球表面形成的间隙G’，放电形成大量的自由离子，在C1和C2两端的电压作用下迅速使主间隙贯穿，大电流流过试品，完成关合试验。

Claims (8)

1.一种基于有源触发的快速合成关合试验装置，包括壳体、电路板、相位控制器、有源触发单元、电流互感器及电源，其特征在于电路板上设有电流源Us，电流源Us一端连接电感和电容C3一端，电容C3另一端串联电容C4和电容C5，电容C5另一端连接电流源Us另一端，并抽头连接保护球触头G1一端、电阻R2一端、电容C7一端、试验开关Sp一端、主电容Cs一端，并抽头一端接地，在试验开关Sp一端和主电容Cs一端的导线上设有电流互感器，将触发取样信号通过光纤传至有源触发单元的信号输入端，在电容C4和C5之间抽头连接相位控制器的信号输入端，相位控制器的三相输出信号控制SP合、DL合分、FK合分送至有源触发单元的信号输入端，有源触发单元输出信号控制动触头G，电感L另一端连接合闸开关DL一端，合闸开关DL另一端连接保护球触头G1另一端、电阻R1一端、电容C6一端、电容C2一端、触球G2一端、辅助断路器FK一端，电阻R1另一端连接电阻R2另一端，并抽头连接电容C6和电容C7另一端，电容C2另一端连接动触头主球G1信号线一端和电容C1一端，C1另一端连接试验开关Sp另一端，主电容Cs另一端连接主电抗器Ls一端，主电抗器Ls另一端连接电阻R一端，电阻R另一端连接触球G3一端，所述的主电容Cs设有外施高压向主电容Cs提供的预充电压Ucs，所述的触球G2和动触头G1之间、触球G3和动触头G之间设有主间隙JX1与JX2，本装置采用三球双间隙进行电气绝缘隔离，间隙上的电压分布趋于均匀，放点稳定性好，缩短了球隙的贯穿时间，提高了高压开关试验的成功率。

2.如权利要求1所述的一种基于有源触发的快速合成关合试验装置，其特征在于相位控制器采用的型号为BE3200型号的控制器。

3.如权利要求1所述的一种基于有源触发的快速合成关合试验装置，其特征在于有源触发单元模块采用型号KSR89或IGBT模块。

4.如权利要求1所述的一种基于有源触发的快速合成关合试验装置，其特征在于电流互感器CT采用采样电流互感器线路，型号为GFJL系列。

5.如权利要求1所述的一种基于有源触发的快速合成关合试验装置，其特征在于触球G2和触球G3上设有并联均压电容C1和C2，使其放点稳定性提高。

6.如权利要求1所述的一种基于有源触发的快速合成关合试验装置，其特征在于保护球触头G1的设置是保护电流源回路，在发生间隙误触发时，防止高电压对电流源回路设备绝缘的危害。

7.如权利要求1所述的一种基于有源触发的快速合成关合试验装置，其特征在于双间隙关合装置的两端电压为外施高电压Ucs与电流源电压Us之差，有利于相位同步控制。

8.如权利要求1所述的一种基于有源触发的快速合成关合试验装置，其特征在于动触头主球G1由左右石墨半球体连接中间下部的石墨材料构成，在左右石墨半球体的中间分别设有瓷管，瓷管的内腔分别设有铜棒，铜棒与石墨球体通过瓷管绝缘在球表面形成的间隙G’，放电形成大量的自由离子，在C1和C2两端电压作用，完成高压开关关合试验。