CN104237783A - 一种高压断路器触头模拟烧损试验回路装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种高压断路器触头模拟烧损试验回路装置，包括延时通断控制单元、合闸断路器、电流检测模块和电流发生单元，延时通断控制单元的输出端分别与合闸断路器的辅助接点、试品断路器的辅助接点相连，合闸断路器的主触头、电流发生单元、试品断路器的主触头串联形成试验回路，电流检测模块设于试验回路上，电流发生单元包括并联的多条选通支路，选通支路包括串联连接的充放电模块、电感和选通断路器。本发明能够模拟高压断路器在开断故障电流过程中电弧对触头的烧损、实现不同大小试验电流的开断，实现研究高压断路器在开断不同大小电流和不同电流次数情况下断路器触头烧损状态，为进一步研究断路器灭弧室状态评价提供基础试验设备。

Description

一种高压断路器触头模拟烧损试验回路装置
技术领域
本发明涉及高压断路器故障检测技术，具体涉及一种高压断路器触头模拟烧损试验回路装置，用于模拟实际高压断路器在长期运行过程中完成了一定次数故障电流开断后电弧对触头的烧损，以便研究高压断路器触头烧损情况对断路器灭弧室状态的影响。
背景技术
高压断路器是保证电网安全稳定运行最为重要的控制和保护设备，其在电网中数量庞大且结构极为复杂。开断故障电流过程中产生的电弧可能对高压断路器触头产生一定程度的烧损，多次动作后触头累积烧损可能会造成断路器开断电流失败，从而导致严重的设备或电网事故，造成的损失远远大于断路器自身价值。因此，研究断路器触头烧损程度对研究断路器开断性能和灭弧室状态、保证断路器的安全稳定运行有着重要意义。
但由于实际运行中的断路器很难经历多次故障电流，断路器触头达到一定的烧损程度需要很长时间，因此要进行基于断路器触头烧损程度的断路器灭弧室状态研究，构建断路器模拟烧损试验回路是十分必要的。因此，如何提供完成实现高压断路器触头模拟烧损试验的装置以便研究高压断路器触头烧损情况对断路器灭弧室状态的影响，已经成为一项亟待解决的关键技术问题。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：针对现有技术的上述技术问题，提供一种能够模拟高压断路器在开断故障电流过程中电弧对触头的烧损、实现不同大小试验电流的开断，实现研究高压断路器在开断不同大小电流和不同电流次数情况下断路器触头烧损状态，为进一步研究断路器灭弧室状态评价提供基础试验设备的高压断路器触头模拟烧损试验回路装置。
为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：
一种高压断路器触头模拟烧损试验回路装置，包括延时通断控制单元、合闸断路器、电流检测模块和电流发生单元，所述延时通断控制单元的输出端分别与合闸断路器的辅助接点、试品断路器的辅助接点相连，所述合闸断路器的主触头、电流发生单元、试品断路器的主触头串联形成试验回路，所述电流检测模块设于所述试验回路上，所述电流发生单元包括并联连接的多条选通支路，任意一条所述选通支路包括串联连接的充放电模块、电感L1和选通断路器QFS。
优选地，所述充放电模块为电容C1。
优选地，所述电流发生单元上还连接有充电电流控制单元，所述充电电流控制单元分别与各条选通支路的电容C1并联连接。
优选地，所述充电电流控制单元包括充电变压器T、限流电阻R与多个充电断路器QFc，所述充电电流控制单元的充电断路器QFc与电流发生单元的选通支路一一对应，任意所述充电断路器QFc分别和充电变压器T、限流电阻R的次级线圈构成一条充电支路，且所述充电支路分别并联连接在对应选通支路的充放电模块的两端，所述充电变压器T的初级线圈与工频电源相连。
优选地，所述试验回路中还串联连接有用于通过从合到分保护试品断路器的辅助断路器，所述辅助断路器的主触头串联接入试验回路中，辅助断路器的辅助接点与延时通断控制单元的输出端相连。
优选地，所述延时通断控制单元为多通道延时脉冲发生器。
优选地，所述电流检测模块为罗氏线圈，所述罗氏线圈套设于所述试验回路的电缆上。
本发明高压断路器触头模拟烧损试验回路装置具有下述优点：本发明包括延时通断控制单元、合闸断路器、电流检测模块和电流发生单元，延时通断控制单元的输出端分别与合闸断路器的辅助接点、试品断路器的辅助接点相连，合闸断路器的主触头、电流发生单元、试品断路器的主触头串联形成试验回路，电流检测模块设于试验回路上，电流发生单元包括并联连接的多条选通支路，任意一条选通支路包括串联连接的充放电模块、电感L1和选通断路器QFS，通过控制选通断路器QFS的状态即可控制选通投入选通支路的数量，从而实现试品断路器的主触头所在试验回路的电流大小控制，能够模拟高压断路器在开断故障电流过程中电弧对触头的烧损、实现不同大小试验电流的开断，实现研究高压断路器在开断不同大小电流和不同电流次数情况下断路器触头烧损状态，为进一步研究断路器灭弧室状态评价方法提供基础试验设备，以便进一步根据断路器灭弧室状态评价结果制定检修决策指导断路器检修，能有效保证断路器安全稳定运行。
附图说明
图1为本发明实施例的电路原理结构示意图。
图例说明：1、延时通断控制单元；2、合闸断路器；3、电流检测模块；4、电流发生单元；5、试品断路器；6、充电电流控制单元；7、辅助断路器。
具体实施方式
如图1所示，本实施例的高压断路器触头模拟烧损试验回路装置包括延时通断控制单元1、合闸断路器2、电流检测模块3和电流发生单元4，延时通断控制单元1的输出端分别与合闸断路器2的辅助接点（即二次接点，下同）、试品断路器5的辅助接点相连，合闸断路器2的主触头（即一次回路的触头，下同）、电流发生单元4、试品断路器5的主触头串联形成试验回路，电流检测模块3设于试验回路上，电流发生单元4包括并联连接的多条选通支路，任意一条选通支路包括串联连接的充放电模块、电感L1和选通断路器QFS。通过控制选通断路器QFS的状态即可控制选通投入选通支路的数量，从而实现试品断路器5的主触头所在试验回路的电流大小控制，能够模拟高压断路器在开断故障电流过程中电弧对触头的烧损、实现不同大小试验电流的开断，实现研究高压断路器在开断不同大小电流和不同电流次数情况下断路器触头烧损状态，为进一步研究断路器灭弧室状态评价方法提供基础试验设备，以便进一步根据断路器灭弧室状态评价结果制定检修决策指导断路器检修，能有效保证断路器安全稳定运行。
本实施例中，延时通断控制单元1为多通道延时脉冲发生器，多通道延时脉冲发生器为使用延时器与继电器组合实现对多个通道上连接的外部设备实现通断控制的设备，能够实现对合闸断路器2、试品断路器5的通断状态对的延时脉冲控制，为合闸断路器2、试品断路器5的分合闸用的辅助接点提供分合闸信号，电路简单，操作方便。多通道延时脉冲发生器产生直流脉冲开关信号对合闸断路器2、试品断路器5内部与辅助接点相连的操动机构进行控制，可对多个通道分别进行延时控制，且延时时间分辨率可达到1μs。
本实施例中，合闸断路器2采用市售断路器，合闸断路器2用于由分到合向试品断路器5投入短路电流。
本实施例中，电流检测模块3为罗氏线圈，罗氏线圈套设于试验回路的电缆上，其变比为0.2mV/1A，电压信号通过罗氏线圈的高压探头测量，其变比为1/1000，罗氏线圈采集的两路信号通过光电转换器隔离后输出至外部的示波器。毫无疑问，电流检测模块3还可以根据需要采用其他类型的电流检测电路。
本实施例中，电流发生单元4的充放电模块为电容C1，电容C1的电容值为16.8mF，电感L1的电感值为0.603mH。此外，充放电模块也可以根据需要采用其他类型的充放电模块。需要说的是，本实施例的电流发生单元4包括并联连接的四条选通支路，每条选通支路的额定输出电流为20kA，因此电流发生单元4可输出的测试试验电流最大可达80kA，能够满足模拟现有实际运行断路器所开断故障电流的要求。毫无疑问，电流发生单元4选通支路的数量越多，则电流发生单元4所能输出电流的灵活度就越高；因此电流发生单元4也可以根据需要采用三条以下或者更多的四条选通支路。
本实施例中，电流发生单元4上还连接有充电电流控制单元6，充电电流控制单元6分别与各条选通支路的电容C1并联连接。
本实施例中，充电电流控制单元6包括充电变压器T、限流电阻R与多个充电断路器QFc，充电电流控制单元6的充电断路器QFc与电流发生单元4的选通支路一一对应，任意充电断路器QFc分别和充电变压器T、限流电阻R的次级线圈构成一条充电支路，且充电支路分别并联连接在对应选通支路的充放电模块的两端，充电变压器T的初级线圈与工频电源相连。充电变压器T用于对对应选通支路的电容C1进行充电，达到预设值后充电断路器QFc进行分断，限流电阻R用来限制充电回路的充电电流，通过改变电容的充电电压值即可改变电流发生单元4每一条选通支路的电流大小。而且充电变压器T使用工频谐振电流源提供短路电流，能够简化电路结构，电源取电方便。
本实施例中，试验回路中还串联连接有用于通过从合到分保护试品断路器5的辅助断路器7，辅助断路器7的主触头串联接入试验回路中，辅助断路器7的辅助接点与延时通断控制单元1的输出端相连。辅助断路器7采用市售断路器，用于实现由合到分保护试品断路器5，在试品断路器5的操动机构拒动的情况下，辅助断路器7能够保证试验回路电流的开断，保障人身设备安全。
本实施例的高压断路器触头模拟烧损试验回路装置的使用步骤如下：
1）测量试品断路器5、辅助断路器7在延时通断控制单元1控制下的合闸时间，测量合闸断路器2在延时通断控制单元1控制下的分闸时间，通过测量结果在延时通断控制单元1中预设各断路器的动作时间以调整燃弧时间；控制电流发生单元4输出的测试试验电流大小。本实施例中可基于下述几个因素来控制测试试验电流大小：（1）控制选通断路器QFS的通断状态即可实现选通支路的控制，从而控制试品断路器5所在回路的测试试验电流大小；（2）调节限流电阻R的大小，即可实现对选通支路的充放电模块进行充电电压值调整，从而使得选通支路的充放电模块的电压大小进行控制，从而调节控制试品断路器5所在回路的测试试验电流大小；（3）调节充电断路器QFc的通断状态，从而控制选通支路的充放电模块进行充电的状态，从而调节控制试品断路器5所在回路的测试试验电流大小。
2）控制试品断路器5、辅助断路器7的初始状态为合，合闸断路器2的初始状态为分；使用充电电流控制单元6给电流发生单元4中的充放电模块充电到预设值；
3）使用延时通断控制单元1发出直流脉冲信号使合闸断路器2先合闸，之后试品断路器5开断电流，辅助断路器7随后开断进行保护，完成高压断路器触头模拟烧损试验的一个完整的电烧蚀过程。同时在高压断路器触头模拟烧损试验的一个完整的电烧蚀过程时，从而能够等效模拟断路器开断故障电流时电弧对触头的烧损过程，为断路器灭弧室状态评估提供参考依据，对高压断路器开断短路电流时的触头烧损进行模拟，可为高压断路器灭弧室状态评价及电寿命预测研究提供相关的试验方法手段，经试运行被证明效果良好、使用方便、安全可靠，完全达到设计要求。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。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前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种高压断路器触头模拟烧损试验回路装置，其特征在于：包括延时通断控制单元（1）、合闸断路器（2）、电流检测模块（3）和电流发生单元（4），所述延时通断控制单元（1）的输出端分别与合闸断路器（2）的辅助接点、试品断路器（5）的辅助接点相连，所述合闸断路器（2）的主触头、电流发生单元（4）、试品断路器（5）的主触头串联形成试验回路，所述电流检测模块（3）设于所述试验回路上，所述电流发生单元（4）包括并联连接的多条选通支路，任意一条所述选通支路包括串联连接的充放电模块、电感L1和选通断路器QFS。
2.根据权利要求1所述的高压断路器触头模拟烧损试验回路装置，其特征在于：所述充放电模块为电容C1。
3.根据权利要求2所述的高压断路器触头模拟烧损试验回路装置，其特征在于：所述电流发生单元（4）上还连接有充电电流控制单元（6），所述充电电流控制单元（6）分别与各条选通支路的电容C1并联连接。
4.根据权利要求3所述的高压断路器触头模拟烧损试验回路装置，其特征在于：所述充电电流控制单元（6）包括充电变压器T、限流电阻R与多个充电断路器QFc，所述充电电流控制单元（6）的充电断路器QFc与电流发生单元（4）的选通支路一一对应，任意所述充电断路器QFc分别和充电变压器T、限流电阻R的次级线圈构成一条充电支路，且所述充电支路分别并联连接在对应选通支路的充放电模块的两端，所述充电变压器T的初级线圈与工频电源相连。
5.根据权利要求4所述的高压断路器触头模拟烧损试验回路装置，其特征在于：所述试验回路中还串联连接有用于通过从合到分保护试品断路器（5）的辅助断路器（7），所述辅助断路器（7）的主触头串联接入试验回路中，辅助断路器（7）的辅助接点与延时通断控制单元（1）的输出端相连。
6.根据权利要求1或2或3或4或5所述的高压断路器触头模拟烧损试验回路装置，其特征在于：所述延时通断控制单元（1）为多通道延时脉冲发生器。
7.根据权利要求6所述的高压断路器触头模拟烧损试验回路装置，其特征在于：所述电流检测模块（3）为罗氏线圈，所述罗氏线圈套设于所述试验回路的电缆上。
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