WO2021232635A1 - 一种直流转换开关避雷器电阻片极限能量耐受试验方法 - Google Patents

一种直流转换开关避雷器电阻片极限能量耐受试验方法 Download PDF

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卢文浩
韦晓星
肖翔
楚金伟
刘婉莹
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    • G01R31/12—Testing dielectric strength or breakdown voltage ; Testing or monitoring effectiveness or level of insulation, e.g. of a cable or of an apparatus, for example using partial discharge measurements; Electrostatic testing
    • G01R31/1227—Testing dielectric strength or breakdown voltage ; Testing or monitoring effectiveness or level of insulation, e.g. of a cable or of an apparatus, for example using partial discharge measurements; Electrostatic testing of components, parts or materials
    • G01R31/1263—Testing dielectric strength or breakdown voltage ; Testing or monitoring effectiveness or level of insulation, e.g. of a cable or of an apparatus, for example using partial discharge measurements; Electrostatic testing of components, parts or materials of solid or fluid materials, e.g. insulation films, bulk material; of semiconductors or LV electronic components or parts; of cable, line or wire insulation

Definitions

  • the patent of the invention relates to high-voltage maintenance equipment, in particular to a limit energy tolerance test method for a DC transfer switch surge arrester resistor piece.
  • the transfer switch arrester Since the transfer switch arrester has to absorb a large amount of energy, the number of resistors used is huge, and the resistors have a certain degree of dispersion. Finding the limit energy of the resistors is related to the energy margin of the arrester design and the reliability of operation.
  • the energy limit absorption capacity of conventional lightning arresters is evaluated according to a 2ms square wave, which is completely different from the impulse current waveform on the actual transfer switch, and the actual energy equivalence is different. As a result, the test results cannot guarantee that the energy absorption capacity of the DC transfer switch arrester can meet the requirements. Engineering requirements, the failure of the DC transfer switch arrester due to insufficient energy configuration.
  • the present invention provides a DC transfer switch arrester resistance limit energy endurance test method.
  • a test method for limit energy endurance of DC transfer switch arrester resistors including:
  • Initial value measurement steps select no less than 30 pieces of new resistors as the test samples, measure the DC 1mA reference voltage, the leakage current under 0.75 times the reference voltage and the residual voltage under the operating 500A impulse current of all the test products, and record as the initial value ;
  • Energy injection test steps Carry out energy injection tests on N samples. There are 67 groups in total for each sample. Each group includes 3 energy injection tests. The test interval between each group is based on the cooling of the sample to the ambient temperature. The interval between each test does not exceed the set time; after the energy injection of multiple groups is completed, measure the DC 1mA reference voltage and the leakage current under 0.75 times the reference voltage of the test sample, operate the residual voltage under the 500A impulse current, and Record; complete the first round of test;
  • the energy injected into the resistor is Q 1 ; in the second test, the energy injected into the resistor is Q 2 , and so on, in the nth test, the energy injected into the resistor is Q n ;
  • N and n are both positive integers
  • the energy injection test steps are respectively performed under test waveforms of more than two wavelengths.
  • the energy injection test steps are sequentially performed under 7 test waveforms with wavelengths of 10 ms, 40 ms, 70 ms, 100 ms, 150 ms, 200 ms, and 300 ms.
  • test waveforms include voltage and current waveforms.
  • the failure of the test includes:
  • any test product has flashover or breakdown
  • the residual voltage of any sample under the DC 1mA reference voltage and operating 500A impulse current has changed more than ⁇ 5% from the initial value; the leakage current at 0.75 times the reference voltage is greater than the initial value of 20 ⁇ A.
  • conditions of passing the test include:
  • the residual voltage of any test product under the reference voltage of DC 1mA and the operating 500A impulse current does not exceed ⁇ 5% from the initial value; the leakage current under 0.75 times the reference voltage is not greater than the initial value of 20 ⁇ A
  • the present invention has the following beneficial effects:
  • the limit energy endurance test method of arrester resistors proposed in the present invention adopts test voltage and current waveforms consistent with actual working conditions and carries out different rounds of test operation steps according to different test results to obtain the limit of DC transfer switch arrester resistors
  • the energy tolerance value can provide the energy design basis for the DC transfer switch arrester, ensure that the energy absorption capacity of the DC transfer switch arrester meets engineering requirements, and reduce the failure of the DC transfer switch arrester due to insufficient energy configuration.
  • Fig. 1 is a flow chart of a test method for limit energy endurance of a DC transfer switch arrester resistor provided by an embodiment of the present invention
  • Figure 2 is a schematic diagram of 100ms wavelength voltage and current waveforms.
  • the limit energy endurance test method of the DC transfer switch arrester resistor chip mainly includes an initial value measurement step, an energy injection test step, and a test judgment step. Through the operation of these three steps, the resistor chip limit energy can be accurately and effectively determined Withstand ability Q, as the basis for energy design of lightning arrester, to ensure that the energy absorption capacity of the conversion switch arrester meets the needs of different projects.
  • the limit energy endurance test method of the DC transfer switch surge arrester resistor specifically includes the following steps:
  • Initial value measurement steps confirm the model and size of the test product, select 30 new resistors as the test product, measure the DC 1mA reference voltage, the leakage current under 0.75 times the reference voltage and the residual voltage under the operating 500A impulse current of all the resistors. Record as the initial value;
  • Energy injection test steps Carry out energy injection tests on 30 samples: each sample has 67 groups, each group includes 3 energy injection tests, and the test interval between each group is based on the cooling of the sample to the ambient temperature. The interval between each test should not exceed 1 min.
  • the energy injected into the resistor piece is Q 1 ; in the second round of testing, the energy injected into the resistor piece is Q 2 , and so on, in the nth round of testing, the energy injected into the resistor piece is Q n .
  • the energy injection test steps are carried out in sequence under 7 test waveforms of 10ms, 40ms, 70ms, 100ms, 150ms, 200ms, and 300ms wavelengths.
  • the test waveforms include voltage waveforms and current waveforms. Typical waveforms are shown in Figure 2. .
  • the test failed, and the conditions include:
  • the test passed, and the conditions include:
  • the limit energy tolerance value can provide the energy design basis for the DC transfer switch arrester, ensure that the energy absorption capacity of the DC transfer switch arrester meets engineering needs, and reduce the failure of the DC transfer switch arrester due to insufficient energy configuration.

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Abstract

一种直流转换开关避雷器电阻片极限能量耐受试验方法，主要包括初始值测量步骤、能量注入试验步骤以及试验判断步骤。采用与实际工况一致的试验电压、电流波形以及根据不同的试验结果来开展不同轮次的试验操作步骤，获取直流转换开关避雷器电阻片极限能量耐受值，可为直流转换开关避雷器提供能量设计依据，保证直流转换开关避雷器能量吸收能力满足工程需求，减少直流转换开关避雷器因能量配置不足导致的故障。

Description

一种直流转换开关避雷器电阻片极限能量耐受试验方法 技术领域
本发明专利涉及高压检修设备，具体涉及一种直流转换开关避雷器电阻片极限能量耐受试验方法。
背景技术
由于转换开关避雷器要吸收能量大，使用的电阻片数量巨大，电阻片存在一定的分散性，找到电阻片的极限能量关系到避雷器设计的能量裕度及运行的可靠性。而常规避雷器能量极限吸收能力是按2ms方波来考核的，与实际转换开关上冲击电流波形完全不同，实际能量等效性存在差异，从而导致试验的结果无法保证直流转换开关避雷器能量吸收能力满足工程需求，直流转换开关避雷器因能量配置不足导致的故障。
发明内容
为了解决现有直流转换开关避雷器电阻片极限能量耐受试验结果不准确的技术问题，本发明提供了一种直流转换开关避雷器电阻片极限能量耐受试验方法。
为实现上述目的，本发明的技术方案是：
一种直流转换开关避雷器电阻片极限能量耐受试验方法，包括：
初始值测量步骤：选取不少于30片新电阻片作为试品，测量所有试品的直流1mA参考电压、0.75倍参考电压下的漏电流和操作500A冲击电流下的残压，记录为初始值；
能量注入试验步骤：对N个试品分别开展能量注入试验，每只试品试验共计67组，每组包括3次能量注入试验，每组之间试验间隔以试品冷却至环境温度为准，每次试验间隔不超过设定的时间；分别在多个组别完成能量注入之后，测量试品的直流1mA参考电压、0.75倍参考电压下的漏电流，操作500A冲击电流下的残压，并记录；即完成第1轮试验；
第1轮试验时，电阻片注入能量为Q 1；第2轮试验时，电阻片注入能量为Q 2,以此类推，第n轮试验时，电阻片注入能量为Q n；
试验判断步骤：
若第n轮试验未通过，且未通过试验试品数量超过1只，则跳转初始值测量步骤，开展第n+1轮能量耐受试验，注入能量为Q n+1＝(1-10％)Q n；
若第n轮试验未通过，且未通过试验试品数量仅为1只，则跳转初始值测量步骤，开展 第n+1轮能量耐受试验，注入能量为Q n+1＝Q n；
若第n轮试验通过，且|(Q n-Q n-1)/Q n-1|>5％，则跳转初始值测量步骤，开展第n+1轮能量耐受试验，注入能量为Q n+1＝(1+10％)Q n；
若第n轮试验通过，且|(Q n-Q n-1)/Q n-1|≤5％，则试验结束，确认电阻片极限能量耐受能力Q＝(Q n+Q n-1)/2；
其中，N和n均为正整数；
所述能量注入试验步骤分别在两种以上波长的试验波形下进行。
进一步地，所述能量注入试验步骤依次在10ms，40ms，70ms，100ms，150ms，200ms，300ms波长的7种试验波形下进行。
进一步地，所述试验波形包括电压和电流波形。
进一步地，所述Q1，其值选取如下表所示：
波长时间ms 10 40 70 100 150 200 300
预估的额定能量Q1 65kJ 90kJ 105kJ 115kJ 125kJ 135kJ 150kJ
。
进一步地，所述试验未通过的情况包括：
试验过程中，任一只试品发生闪络或击穿现象；
试验过程中，任一只试品的直流1mA参考电压和操作500A冲击电流下的残压与初始值变化超过±5％；0.75倍参考电压下的漏电流大于初始值20μA。
进一步地，所述试验通过的情况包括：
试验过程中，任一只试品未发生闪络或击穿现象；
试验过程中，任一只试品的直流1mA参考电压和操作500A冲击电流下的残压与初始值变化未超过±5％；0.75倍参考电压下的漏电流不大于初始值20μA
本发明与现有技术相比，其有益效果在于：
本发明提出的避雷器电阻片极限能量耐受试验方法，采用与实际工况一致的试验电压、电流波形以及根据不同的试验结果来开展不同轮次的试验操作步骤，获取直流转换开关避雷器电阻片极限能量耐受值，可为直流转换开关避雷器提供能量设计依据，保证直流转换开关避雷器能量吸收能力满足工程需求，减少直流转换开关避雷器因能量配置不足导致的故障。
附图说明
图1为本发明实施例提供的直流转换开关避雷器电阻片极限能量耐受试验方法的流程 图；
图2为100ms波长电压和电流波形示意图。
具体实施方式
实施例：
下面结合附图和实施例对本发明的技术方案做进一步的说明。
本实施例提供的直流转换开关避雷器电阻片极限能量耐受试验方法主要包括初始值测量步骤、能量注入试验步骤以及试验判断步骤，通过这三个步骤的操作，能够准确有效地确定电阻片极限能量耐受能力Q，作为避雷器能量设计依据，保证转化开关避雷器能量吸收能力满足不同工程需求。
具体地，参阅图1所示，本实施例提供的直流转换开关避雷器电阻片极限能量耐受试验方法具体包括如下步骤：
初始值测量步骤：确认试品型号、尺寸，选取30片新电阻片作为试品，测量所有电阻片的直流1mA参考电压、0.75倍参考电压下的漏电流和操作500A冲击电流下的残压，记录为初始值；
能量注入试验步骤：对30只试品分别开展能量注入试验：每只试品试验共计67组，每组包括3次能量注入试验，每组之间试验间隔以试品冷却至环境温度为准，每次试验间隔不超过1min。分别在第1组、第2组、第3组、第5组、第10组、第20组、第30组、第40组、第50组、第60组、第67组完成能量注入之后，测量试品的直流1mA参考电压、0.75倍参考电压下的漏电流，操作500A冲击电流下的残压，并记录，即完成第1轮试验；
第1轮试验时，电阻片注入能量为Q 1；第2轮试验时，电阻片注入能量为Q 2,以此类推，第n轮试验时，电阻片注入能量为Q n。
其中，该能量注入试验步骤依次在10ms，40ms，70ms，100ms，150ms，200ms，300ms波长的7种试验波形下分别开展进行，试验波形，包括电压波形和电流波形，典型波形如图2所示。
试验判断步骤：
若第n轮试验未通过，且未通过试验试品数量超过1只，则跳转步骤二，开展第n+1轮能量耐受试验，注入能量为Q n+1＝(1-10％)Q n。
若第n轮试验未通过，且未通过试验试品数量仅为1只，则跳转步骤二，开展第n+1轮能量耐受试验，注入能量为Q n+1＝Q n。
若第n轮试验通过，且|(Q n-Q n-1)/Q n-1|>5％，则跳转步骤二，开展第n+1轮能量耐受试验，注入能量为Q n+1＝(1+10％)Q n。
若第n轮试验通过，且|(Q n-Q n-1)/Q n-1|≤5％，则试验结束，确认电阻片极限能量耐受能力Q＝(Q n+Q n-1)/2。
具体地，上述的Q1，其值选取如下表所示，
Figure PCTCN2020115612-appb-000001
试验未通过，其情况包括：
1)试验过程中，任一只试品发生闪络或击穿现象；
2)试验过程中，任一只试品的直流1mA参考电压和操作500A冲击电流下的残压与初始值变化超过±5％；0.75倍参考电压下的漏电流大于初始值20μA。
试验通过，其情况包括：
1)试验过程中，任一只试品未发生闪络或击穿现象；
2)试验过程中，任一只试品的直流1mA参考电压和操作500A冲击电流下的残压与初始值变化未超过±5％；0.75倍参考电压下的漏电流不大于初始值20μA。
通过本发明提出的避雷器电阻片极限能量耐受试验方法，采用与实际工况一致的试验电压、电流波形以及根据不同的试验结果来开展不同轮次的试验操作步骤，获取直流转换开关避雷器电阻片极限能量耐受值，可为直流转换开关避雷器提供能量设计依据，保证直流转换开关避雷器能量吸收能力满足工程需求，减少直流转换开关避雷器因能量配置不足导致的故障。
上述实施例只是为了说明本发明的技术构思及特点，其目的是在于让本领域内的普通技术人员能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡是根据本发明内容的实质所做出的等效的变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围内。

Claims (6)

  1. 一种直流转换开关避雷器电阻片极限能量耐受试验方法，其特征在于，包括：
    初始值测量步骤：选取不少于30片新电阻片作为试品，测量所有试品的直流1mA参考电压、0.75倍参考电压下的漏电流和操作500A冲击电流下的残压，记录为初始值；
    能量注入试验步骤：对N个试品分别开展能量注入试验，每只试品试验共计67组，每组包括3次能量注入试验，每组之间试验间隔以试品冷却至环境温度为准，每次试验间隔不超过设定的时间；分别在多个组别完成能量注入之后，测量试品的直流1mA参考电压、0.75倍参考电压下的漏电流，操作500A冲击电流下的残压，并记录；即完成第1轮试验；
    第1轮试验时，电阻片注入能量为Q 1；第2轮试验时，电阻片注入能量为Q 2,以此类推，第n轮试验时，电阻片注入能量为Q n；
    试验判断步骤：
    若第n轮试验未通过，且未通过试验试品数量超过1只，则跳转初始值测量步骤，开展第n+1轮能量耐受试验，注入能量为Q n+1＝(1-10％)Q n；
    若第n轮试验未通过，且未通过试验试品数量仅为1只，则跳转初始值测量步骤，开展第n+1轮能量耐受试验，注入能量为Q n+1＝Q n；
    若第n轮试验通过，且|(Q n-Q n-1)/Q n-1|>5％，则跳转初始值测量步骤，开展第n+1轮能量耐受试验，注入能量为Q n+1＝(1+10％)Q n；
    若第n轮试验通过，且|(Q n-Q n-1)/Q n-1|≤5％，则试验结束，确认电阻片极限能量耐受能力Q＝(Q n+Q n-1)/2；
    其中，n为正整数；
    所述能量注入试验步骤分别在两种以上波长的试验波形下进行。
  2. 如权利要求1所述的直流转换开关避雷器电阻片极限能量耐受试验方法，其特征在于，所述能量注入试验步骤依次在10ms，40ms，70ms，100ms，150ms，200ms，300ms波长的7种试验波形下进行。
  3. 如权利要求2所述的直流转换开关避雷器电阻片极限能量耐受试验方法，其特征在于，所述试验波形包括电压和电流波形。
  4. 如权利要求2所述的直流转换开关避雷器电阻片极限能量耐受试验方法，其特征在 于，所述Q1，其值选取如下表所示：
    波长时间ms 10 40 70 100 150 200 300 预估的额定能量Q1 65kJ 90kJ 105kJ 115kJ 125kJ 135kJ 150kJ
    。
  5. 如权利要求1所述的直流转换开关避雷器电阻片极限能量耐受试验方法，其特征在于，所述试验未通过的情况包括：
    试验过程中，任一只试品发生闪络或击穿现象；
    试验过程中，任一只试品的直流1mA参考电压和操作500A冲击电流下的残压与初始值变化超过±5％；0.75倍参考电压下的漏电流大于初始值20μA。
  6. 如权利要求1所述的直流转换开关避雷器电阻片极限能量耐受试验方法，其特征在于，所述试验通过的情况包括：
    试验过程中，任一只试品未发生闪络或击穿现象；
    试验过程中，任一只试品的直流1mA参考电压和操作500A冲击电流下的残压与初始值变化未超过±5％；0.75倍参考电压下的漏电流不大于初始值20μA。
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