JP2023552013A - Simulation device and test method for self-extinguishing characteristics of single-phase ground fault arc in power distribution network - Google Patents
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Abstract
本発明は、配電網の単相地絡故障アークの自己消弧特性のシミュレーション装置及び試験方法を開示する。該シミュレーション装置は、ヒューズと、遮断器と、アークスタート装置と、ロゴスキーコイルと、抵抗容量分圧器と、コントローラとを含み、アークスタート装置は、高圧電極と接地電極とを含み、ロゴスキーコイルはアークスタート装置を流れるリアルタイム電流信号値を測定し、アークスタート装置の両端には抵抗容量分圧器が並列接続され、抵抗容量分圧器はアークスタート装置の電圧を測定し、コントローラは高圧電極と低圧電極との間の電極ギャップ距離を記録し、高圧電極を水平移動させることで、高圧電極と接地電極との間の電極ギャップ距離を調整し、コントローラは、設定電流信号値とロゴスキーコイルにより測定されたリアルタイム電流信号値とを照合することにより、アークの点弧又は消弧を判断し、アーク点弧時刻及びアーク消弧時刻における電極ギャップ距離を記録する。本発明によれば、点弧距離及び消弧距離を記録して、アークギャップ変化を定量的にシミュレーションし、アークが点弧又は消弧したか否かを自動的に判別することができる。【選択図】図１The present invention discloses a simulation device and a testing method for self-extinguishing characteristics of a single-phase ground fault arc in a power distribution network. The simulation device includes a fuse, a circuit breaker, an arc starting device, a Rogowski coil, a resistive capacitance voltage divider, and a controller, and the arc starting device includes a high voltage electrode and a ground electrode, and a Rogowski coil. measures the real-time current signal value flowing through the arc starting device, a resistive capacitive voltage divider is connected in parallel at both ends of the arc starting device, the resistive capacitive voltage divider measures the voltage of the arc starting device, and the controller connects the high voltage electrode and low voltage Record the electrode gap distance between the electrodes and adjust the electrode gap distance between the high voltage electrode and the ground electrode by moving the high voltage electrode horizontally, and the controller measures by setting the current signal value and Rogowski coil. By comparing the calculated real-time current signal value, it is determined whether the arc is ignited or extinguished, and the electrode gap distance at the arc ignition time and the arc extinction time is recorded. According to the present invention, it is possible to record the ignition distance and the extinguishing distance, quantitatively simulate changes in the arc gap, and automatically determine whether the arc is ignited or extinguished. [Selection diagram] Figure 1
Description
本発明は電力システム制御の分野に属し、具体的には、配電網の単相地絡故障アークの自己消弧特性のシミュレーション装置及び試験方法に関する。 The present invention belongs to the field of power system control, and specifically relates to a simulation device and a testing method for self-extinguishing characteristics of a single-phase ground fault arc in a power distribution network.
配電網は広範なユーザに直接対応する重要な一環として、その安全性、安定性及び故障後の迅速な回復はますます多くの注目を集め、都市経済の安全、安定的な発展に対して極めて重要な現実的意義を持っている。配電網では、全故障のうち８０％は単相地絡故障が占めている。システムの運行中に単相地絡故障が発生すると、故障が発生した相の対地電圧が低下し、他の二相の対地電圧及び中性点での零相電圧が上昇する現象が発生し、これにより、システム中の三相の対地電圧のバランスが崩れる。しかし、線間電圧は短時間内で元の対称的な運転状態を継続し、ユーザへの電力供給に大きな影響を与えることはない。中国の規定によると、このような故障の場合、残留電流が１０Ａ以下であれば、システムは１～２時間の常時通電運転が可能である。このとき、アークが消滅しない、すなわち、故障点に放電アークが存在し続けると、絶縁破壊がさらに拡大し、アーク過電圧が発生する可能性がある。これにより発生した過電圧がネットワーク全体に亘って長時間持続し、これにより、絶縁破壊が生じ、相間に短絡故障が発生し、ひいては人身の安全、ユーザへの電力供給や関連設備に深刻な影響を与える。 As the power distribution network is an important part that directly serves a wide range of users, its safety, stability, and quick recovery after failure have attracted more and more attention, and are extremely important to the safety and stable development of the urban economy. has important practical significance. In power distribution networks, 80% of all faults are single-phase ground faults. When a single-phase ground fault occurs during system operation, the ground voltage of the phase where the fault has occurred decreases, and the ground voltage of the other two phases and the zero-sequence voltage at the neutral point rise. This disrupts the balance of the three-phase ground voltages in the system. However, the line voltage will continue the original symmetrical operating state within a short time and will not significantly affect the power supply to the users. According to Chinese regulations, in the case of such a failure, the system can be operated with constant power for 1 to 2 hours as long as the residual current is less than 10A. At this time, if the arc is not extinguished, that is, if the discharge arc continues to exist at the fault point, the dielectric breakdown may further expand and arc overvoltage may occur. The resulting overvoltage will persist for a long time throughout the network, resulting in insulation breakdown and short-circuit faults between phases, which will seriously affect personal safety, power supply to users, and related equipment. give.
北東地域の６６ｋＶシステムは、システム電圧がより高いため、全体の静電容量電流レベルも理論的には他の地域の３５ｋＶシステムよりも高い。現在広く使用されている、残留電流を１０Ａ以下に抑えれば、単相地絡故障アークの自然消滅が可能であるという理論も、空気条件下での１０ｋＶと３５ｋＶシステムから得られたものであり、電圧レベルがより高く、電圧回復がより速い６６ｋＶシステムでは、この数値の適用性についてさらに深く検討する必要がある。現在の都市建設の高速化により、６６ｋＶシステムにおいて、架空線路や開放式変電所による伝統的な送変電方式の割合は次第に減少しており、ケーブルとＧＩＳを組み合わせた送変電方式が主流になりつつあるが、ケーブル、ＧＩＳ及び空気絶縁の媒体の回復速度と消弧能力はそれぞれ異なるため、従来の単相地絡故障アークの自己消弧のための限界残留電流１０Ａの標準はもはや適用されず、単相地絡の場合の空気アークの自己消弧のための限界電流をテストし、６６ｋＶシステムの消弧コイルを配置するために根拠を提供する必要がある。 Due to the higher system voltage, the 66kV system in the Northeast region also theoretically has a higher overall capacitance current level than the 35kV system in other regions. The currently widely used theory that a single-phase ground fault arc can be naturally extinguished by suppressing the residual current to 10A or less was obtained from 10kV and 35kV systems under air conditions. , for 66kV systems with higher voltage levels and faster voltage recovery, the applicability of this number needs to be considered more deeply. With the current speed of urban construction, the proportion of traditional power transmission and substation methods using overhead lines and open substations in 66kV systems is gradually decreasing, and power transmission and substation methods that combine cables and GIS are becoming mainstream. However, due to the different recovery speeds and arc extinguishing capacities of cable, GIS and air insulation media, the traditional standard of 10 A limit residual current for self-extinguishing of single-phase earth fault fault arcs is no longer applicable; It is necessary to test the limiting current for self-extinguishing of air arc in case of single-phase earth fault and provide basis for arranging the extinguishing coil of 66 kV system.
先行技術文献１（中国特許公開公報１１２９６４９６４Ａ、出願公開日は２０２１年６月１５日である）では、配電網の地絡故障アークのシミュレーション装置及びアーク処理設備の検証方法が開示されている。このシミュレーション装置は、第１電極と、第２電極と、ギャップ調整手段と、を備え、前記第１電極と前記第２電極は対向して設けられ、前記第２電極は前記ギャップ調整手段に接続され、前記ギャップ調整手段が前記第２電極を制御して前記第１電極に対して離間又は近接させる場合、前記第１電極と前記第２電極との間に形成されるギャップが大きく又は小さくなり、前記第１電極と前記第２電極との間に形成されるギャップには、絶縁性ガスが充填されており、前記第１電極と前記第２電極との間の電位差が予め設定された数値以上であり、また、前記ギャップ調整手段が前記第２電極を制御して前記第１電極に近接させ、かつ、前記第１電極と前記第２電極とのギャップが予め設定された数値以下である場合、前記ギャップ内の絶縁ガス中にアーク放電が発生する。先行技術文献１の欠点は、接地アークの消弧特性を定量的に測定することができず、アークの点弧距離及び消弧距離を分析して記録することができず、アーク燃焼過程におけるギャップ変化を定量的にシミュレートすることができないことである。 Prior art document 1 (China Patent Publication No. 112964964A, the application publication date is June 15, 2021) discloses a simulation device for ground fault fault arc in a power distribution network and a verification method for arc treatment equipment. This simulation device includes a first electrode, a second electrode, and a gap adjustment means, the first electrode and the second electrode are provided facing each other, and the second electrode is connected to the gap adjustment means. and when the gap adjustment means controls the second electrode to move it away from or close to the first electrode, the gap formed between the first electrode and the second electrode becomes larger or smaller. , a gap formed between the first electrode and the second electrode is filled with an insulating gas, and the potential difference between the first electrode and the second electrode is a preset value. The above, and the gap adjustment means controls the second electrode to bring it close to the first electrode, and the gap between the first electrode and the second electrode is less than or equal to a preset value. In this case, an arc discharge occurs in the insulating gas within the gap. The disadvantage of Prior Art Document 1 is that the extinction characteristics of the grounded arc cannot be quantitatively measured, the ignition distance and extinction distance of the arc cannot be analyzed and recorded, and the gap in the arc combustion process cannot be measured. It is not possible to quantitatively simulate changes.
従来技術に存在する欠点を解決するために、本発明は、配電網の単相地絡故障アークの自己消弧特性のシミュレーション装置及び試験方法を提供することを目的としている。 In order to solve the drawbacks existing in the prior art, the present invention aims to provide a simulation device and a testing method for the self-extinguishing characteristics of single-phase ground fault fault arcs in power distribution networks.
本発明では、下記技術的解決手段を採用している。 The present invention employs the following technical solutions.
本発明に係る配電網の単相地絡故障アークの自己消弧特性のシミュレーション装置は、
ヒューズと、遮断器と、アークスタート装置と、ロゴスキーコイルと、抵抗容量分圧器と、コントローラとを含み、
アークスタート装置は、高圧電極と接地電極とを含み、
遮断器は、一端がヒューズに接続され、他端がアークスタート装置の高圧電極に接続され、アークスタート装置の接地電極は、絶縁接地リード線を介して接地し、絶縁接地リード線には、ロゴスキーコイルが嵌設され、ロゴスキーコイルは、アークスタート装置を流れるリアルタイム電流信号値を測定し、測定したリアルタイム電流信号値をコントローラに伝送し、アークスタート装置の両端には、抵抗容量分圧器が並列接続され、抵抗容量分圧器は、アークスタート装置の電圧を測定し、測定した電圧をコントローラに伝送し、コントローラの両端には、アークスタート装置及び遮断器がそれぞれ接続され、
コントローラは、高圧電極と低圧電極との間の電極ギャップ距離を記録し、接地電極を水平移動させるように制御することで、高圧電極と接地電極との間の電極ギャップ距離を調整し、
コントローラは、設定電流信号値とロゴスキーコイルによって測定されたリアルタイム電流信号値とを照合することによりアークの点弧又は消弧を判断し、アーク点弧時刻及びアーク消弧時刻における電極ギャップ距離を記録する。
A simulation device for self-extinguishing characteristics of a single-phase ground fault fault arc in a power distribution network according to the present invention includes:
including a fuse, a circuit breaker, an arc starting device, a Rogowski coil, a resistive capacitive voltage divider, and a controller;
The arc starting device includes a high voltage electrode and a ground electrode,
The circuit breaker has one end connected to the fuse, the other end connected to the high voltage electrode of the arc starting device, and the grounding electrode of the arc starting device is grounded through an insulated grounding lead, and the insulated grounding lead has a logo The Rogowski coil measures the real-time current signal value flowing through the arc starting device and transmits the measured real-time current signal value to the controller, and a resistive capacitance voltage divider is installed at both ends of the arc starting device. Connected in parallel, the resistive capacitance voltage divider measures the voltage of the arc starting device and transmits the measured voltage to the controller, and the arc starting device and the circuit breaker are connected to both ends of the controller, respectively.
The controller adjusts the electrode gap distance between the high voltage electrode and the ground electrode by recording the electrode gap distance between the high voltage electrode and the low voltage electrode and controlling the ground electrode to move horizontally;
The controller determines whether the arc is ignited or extinguished by comparing the set current signal value with the real-time current signal value measured by the Rogowski coil, and determines the electrode gap distance at the arc ignition time and the arc extinction time. Record.
アークスタート装置は、ステッピングモータ、リードスクリュー、密閉タンク、リモートコントローラ及び絶縁ホルダをさらに含む。 The arc starting device further includes a stepping motor, a lead screw, a sealed tank, a remote controller, and an insulating holder.
高圧電極は、高圧電極導電性ロッドと、交換可能な高圧電極端子とを含み、交換可能な高圧電極端子は第２電極ネジコネクタを介して高圧電極導電性ロッドに接続され、
接地電極は、接地電極導電性ロッドと、交換可能な接地電極端子とを含み、交換可能な接地電極端子は第１電極ネジコネクタを介して接地電極導電性ロッドに接続される。
The high voltage electrode includes a high voltage electrode conductive rod and a replaceable high voltage electrode terminal, the replaceable high voltage electrode terminal being connected to the high voltage electrode conductive rod via a second electrode screw connector;
The ground electrode includes a ground electrode conductive rod and a replaceable ground electrode terminal, the replaceable ground electrode terminal being connected to the ground electrode conductive rod via a first electrode screw connector.
好ましくは、高圧電極及び接地電極は真鍮で製造される。 Preferably, the high voltage electrode and the ground electrode are made of brass.
絶縁ホルダは、ベース、サイドテーブル、絶縁支持柱及び絶縁接続部材を含み、絶縁支持柱はベースに固定され、ベースの一方側にサイドテーブルが取り付けられ、サイドテーブルにステッピングモータが取り付けられ、ステッピングモータ、リードスクリュー、絶縁接続部材は順次接続され、絶縁接続部材は接地電極導電性ロッドに接続され、コントローラはステッピングモータを回転制御して、接地電極導電性ロッドを水平移動させる。 The insulating holder includes a base, a side table, an insulating support column and an insulating connection member, the insulating support column is fixed to the base, a side table is attached to one side of the base, a stepping motor is attached to the side table, and the stepping motor is attached to the side table. , the lead screw, and the insulated connecting member are connected in sequence, the insulated connecting member is connected to the ground electrode conductive rod, and the controller controls the rotation of the stepping motor to horizontally move the ground electrode conductive rod.
密閉タンクは、円筒形タンクであり、接地電極導電性ロッドは動的シール材を通じてタンク本体の側面に固定され、接地電極導電性ロッドの密閉タンクから伸び出した部分が接地し、
高圧電極導電性ロッドはタンク本体の他方側に固定され、その密閉タンクから伸び出した部分が電源正極に接続され、
高圧電極導電性ロッド及び接地電極導電性ロッドは密閉タンク内に水平方向において対向するように配列される。
The sealed tank is a cylindrical tank, the ground electrode conductive rod is fixed to the side of the tank body through a dynamic sealing material, and the part of the ground electrode conductive rod extending from the sealed tank is grounded.
The high-voltage electrode conductive rod is fixed to the other side of the tank body, and the part extending from the sealed tank is connected to the power supply positive electrode.
The high voltage electrode conductive rod and the ground electrode conductive rod are arranged horizontally opposite each other in the closed tank.
密閉タンクのタンク本体の下方の両端には、密閉タンク内へ試験ガスを導入する第１チューブと、密閉タンク内の試験ガスを排出する第２チューブとが接続され、
前記試験ガスは六フッ化硫黄（ＳＦ６）、真空又は乾燥空気を含み、さまざまな媒体での間欠故障アーク現象をシミュレーションする。
A first tube for introducing the test gas into the sealed tank and a second tube for discharging the test gas from the sealed tank are connected to both lower ends of the tank body of the sealed tank,
The test gases include sulfur hexafluoride (SF 6 ), vacuum or dry air to simulate intermittent fault arc phenomena in various media.
密閉タンクのタンク本体の上方に、タンク本体内の圧力を監視する圧力計が接続され、
密閉タンクのタンク本体の上方にリリーフ弁が接続され、
密閉タンクのタンク本体の側面に、電極の交換及びヒューズ線の接続を行うための操作窓が設けられる。
A pressure gauge is connected above the tank body of a sealed tank to monitor the pressure inside the tank body.
A relief valve is connected above the tank body of a sealed tank,
An operation window for replacing electrodes and connecting fuse wires is provided on the side of the tank body of the sealed tank.
コントローラは、高圧電極と低圧電極との間の電極ギャップ距離を記録し、リモートコントローラに遠隔送信し、リモートコントローラは、設定電極移動速度信号と設定電極移動方向信号をコントローラに送信し、コントローラは、設定電極移動速度信号と設定電極移動方向信号をパルス信号に変換して、リードスクリューを介して接地電極に接続されたステッピングモータに送信し、ステッピングモータを回転制御して、接地電極を水平移動させ、電極ギャップ距離を変化させる。 The controller records and remotely transmits an electrode gap distance between the high voltage electrode and the low voltage electrode to a remote controller, the remote controller transmits a set electrode movement speed signal and a set electrode movement direction signal to the controller, and the controller The set electrode movement speed signal and the set electrode movement direction signal are converted into pulse signals and sent to the stepping motor connected to the ground electrode via the lead screw, and the stepping motor is rotationally controlled to move the ground electrode horizontally. , changing the electrode gap distance.
コントローラは記録機能を備え、設定電流信号値とロゴスキーコイルによって測定された、アークスタート装置を流れるリアルタイム電流信号値とを照合することにより、アークが点弧又は消弧したか否かを判断し、点弧電流値を設定し、コントローラによって受信された電流が設定された点弧電流値よりも大きい場合、アーク点弧と判定し、現在の時刻における高圧電極と接地電極との間の電極ギャップ距離を記録して、点弧距離として定義し、コントローラによって受信された電流が設定された点弧電流値よりも小さい場合、アーク消弧と判定し、現在の時刻における高圧電極と接地電極との間の電極ギャップ距離を記録して、消弧距離として定義する。 The controller has a recording function and determines whether the arc is ignited or extinguished by comparing the set current signal value with the real-time current signal value flowing through the arc starting device measured by the Rogowski coil. , set the ignition current value, and if the current received by the controller is larger than the set ignition current value, it is determined as arc ignition, and the electrode gap between the high voltage electrode and the ground electrode at the current time The distance is recorded and defined as the ignition distance, and if the current received by the controller is smaller than the set ignition current value, it is determined that the arc is extinguished and the distance between the high voltage electrode and the ground electrode at the current time is determined. The electrode gap distance between the two electrodes is recorded and defined as the arc extinction distance.
本発明に係る配電網の単相地絡故障アークの自己消弧特性の試験方法は、
上記のいずれか１項に記載の配電網の単相地絡故障アークの自己消弧特性のシミュレーション装置を用い、
コントローラで電極ギャップ風袋引き機能をオンにして、電極ギャップをリセットしてクリアするステップ１と、
高圧電極と接地電極との間の電極ギャップ距離が試験値になるように制御するステップ２と、
コントローラで電流起動値を設定するステップ３と、
遮断器をオンにしてアークスタート装置を故障回路に接続し、密閉タンク内へ設定圧力の試験ガスを注入するステップ４と、
アークスタート装置を起動して、高圧電極と接地電極とを設定速度で互いに接近させ、リアルタイム電流信号値が電流起動値よりも大きくなると、このときにアーク放電が発生したと判定し、ステッピングモータの回転を停止するように制御するステップ５と、
ステッピングモータを回転制御して、高圧電極と接地電極との間の電極ギャップを大きくし、リアルタイム電流信号値が電流起動値よりも小さくなると、ステッピングモータの回転を停止するように制御し、１ｓ遅延させるステップ６と、
１ｓ内にリアルタイム電流信号値が電流起動値よりも大きいか否かを判定し、電流起動値よりも大きい場合、アークが再点弧したと判定し、ステップ６を実行し、電流起動値未満である場合、ステップ８を実行するステップ７と、
ステッピングモータの逆転が継続するように制御して、電極ギャップが最大となるまで高圧電極と接地電極とを互いに離間させるステップ８と、
設定時間が経過した後に遮断器をオフにして、試験を終了するステップ９とを含む。
The method for testing the self-extinguishing characteristics of a single-phase ground fault arc in a power distribution network according to the present invention is as follows:
Using a simulation device for self-extinguishing characteristics of a single-phase ground fault arc in a power distribution network according to any one of the above items,
Step 1 of turning on the electrode gap tare function on the controller and resetting and clearing the electrode gap;
Step 2 of controlling the electrode gap distance between the high voltage electrode and the ground electrode to a test value;
Step 3 of setting the current starting value with the controller,
Step 4 of turning on the circuit breaker, connecting the arc start device to the faulty circuit, and injecting the test gas at the set pressure into the sealed tank;
Start the arc start device, bring the high voltage electrode and the ground electrode close to each other at a set speed, and when the real-time current signal value becomes larger than the current start value, it is determined that arc discharge has occurred, and the stepping motor is activated. Step 5 of controlling the rotation to stop;
The rotation of the stepping motor is controlled to increase the electrode gap between the high voltage electrode and the ground electrode, and when the real-time current signal value becomes smaller than the current starting value, the rotation of the stepping motor is controlled to stop, and a 1 s delay is performed. step 6,
It is determined whether the real-time current signal value is greater than the current starting value within 1 s, and if it is larger than the current starting value, it is determined that the arc has been re-ignited, and step 6 is executed. if so, step 7 of performing step 8;
Step 8: controlling the stepping motor to continue in reverse rotation to separate the high voltage electrode and the ground electrode from each other until the electrode gap reaches a maximum;
Step 9 of turning off the circuit breaker after a set time has elapsed and terminating the test.
コントローラは、電極ギャップ風袋引き機能を備え、風袋引き機能がオンになると、高圧電極と接地電極に低圧直流電源が印加され、接地電極が高圧電極に接近するように制御し、回路において電流が発生すると、コントローラはステッピングモータの回転を停止するように制御し、このときの高圧電極端子と接地電極端子との間の距離を、電極ギャップをリセットしてクリアしたものとして定義する。 The controller has an electrode gap tare function, and when the tare function is turned on, low voltage DC power is applied to the high voltage electrode and the ground electrode, and the ground electrode is controlled to approach the high voltage electrode, and a current is generated in the circuit. Then, the controller controls the stepping motor to stop rotating, and defines the distance between the high voltage electrode terminal and the ground electrode terminal at this time as the distance cleared by resetting the electrode gap.
コントローラは、設定された電流起動値に基づいてアーク点弧及びアーク消弧を自動的に判断し、リアルタイム電流信号値が電流起動値よりも大きい場合、アーク点弧と判定し、このときの電極ギャップ距離を記録し、リアルタイム電流信号値が電流起動値よりも小さい場合、アーク消弧と判定し、このときの電極ギャップ距離を記録する。 The controller automatically determines arc ignition and arc extinguishment based on the set current starting value, and if the real-time current signal value is larger than the current starting value, it is determined that arc ignition has occurred, and the electrode at this time The gap distance is recorded, and if the real-time current signal value is smaller than the current starting value, it is determined that the arc is extinguished, and the electrode gap distance at this time is recorded.
本発明の有益な効果としては、従来技術に比べて、本発明で提供された配電網の単相地絡故障アークの自己消弧特性のシミュレーション装置及び試験方法では、実際の配電線又は実機及びシミュレーションプラットフォームでさまざまな媒体での間欠故障アーク現象をシミュレーションし、単相地絡故障特定装置で時間変化アーク地絡を処理する性能をテストすることができるということにある。
本発明は、以下の有益な効果をさらに含む。
（１）点弧距離及び消弧距離を記録し、配電網の単相アーク地絡故障の消弧特性を研究するための試験データを提供する。
（２）本発明で提供される試験方法によれば、アークギャップの変化をより定量的にシミュレーションすることができ、また、アーク燃焼過程でギャップの変化をシミュレーションすることができる。
（３）コントローラによって電極を流れる電流信号を測定し、アークが点弧又は消弧したか否かを自動的に判別することができる。
（４）さまざまなガス媒体での動的なアーク放電プロセスをシミュレーションすることができる。
As a beneficial effect of the present invention, compared to the prior art, the simulation device and test method for self-extinguishing characteristics of single-phase ground fault fault arc in a distribution network provided by the present invention can The simulation platform can simulate intermittent fault arc phenomena in various media and test the performance of single-phase ground fault identification equipment to handle time-varying arc ground faults.
The present invention further includes the following beneficial effects.
(1) Record the ignition distance and extinguishing distance and provide test data for studying the extinguishing characteristics of single-phase arcing ground faults in power distribution networks.
(2) According to the test method provided by the present invention, changes in the arc gap can be simulated more quantitatively, and changes in the gap can be simulated during the arc combustion process.
(3) The controller can measure the current signal flowing through the electrodes and automatically determine whether the arc is ignited or extinguished.
(4) Dynamic arc discharge processes in various gas media can be simulated.
以下、図面を参照しながら本願についてさらに説明する。以下の実施例は本発明の技術的解決手段をより明確に説明するためのものに過ぎず、本願の保護範囲を限定するものではない。
実施例１
The present application will be further described below with reference to the drawings. The following examples are only for explaining the technical solutions of the present invention more clearly, but are not intended to limit the protection scope of the present application.
Example 1
配電網の単相地絡故障アークの自己消弧特性のシミュレーション装置は、図１及び図２に示すように、ヒューズ１と、遮断器２と、アークスタート装置３と、ロゴスキーコイル４と、抵抗容量分圧器５と、コントローラ６とを含む。 As shown in FIGS. 1 and 2, a simulation device for the self-extinguishing characteristics of a single-phase ground fault arc in a power distribution network includes a fuse 1, a circuit breaker 2, an arc starting device 3, a Rogowski coil 4, It includes a resistive capacitor voltage divider 5 and a controller 6.
ヒューズ１は、一端が金具及びケーブルを介して故障相の端子のアイソレータスイッチに接続され、他端が遮断器２に接続され、遮断器２の他端はアークスタート装置３の高圧電極に接続され、アークスタート装置の接地電極は絶縁接地リード線を介して接地する。絶縁接地リード線には、ロゴスキーコイル４が嵌設され、ロゴスキーコイル４はアークスタート装置を流れるリアルタイム電流信号値を測定し、測定したリアルタイム電流信号値をコントローラ６に伝送する。アークスタート装置３の両端は抵抗容量分圧器５に並列接続され、抵抗容量分圧器５はアークスタート装置の電圧を測定し、測定した電圧をコントローラ６に伝送する。コントローラ６は、それぞれアークスタート装置３及び遮断器２に接続される。コントローラは、高圧電極と低圧電極との間の電極ギャップ距離を記録し、接地電極を水平移動させるように制御することにより、高圧電極と接地電極との間の電極ギャップ距離を調整する。コントローラは、設定電流信号値とロゴスキーコイルによって測定されたリアルタイム電流信号値とを照合することによりアークの点弧又は消弧を判断し、アーク点弧時刻及びアーク消弧時刻における電極ギャップ距離を記録する。 One end of the fuse 1 is connected to the isolator switch of the terminal of the faulty phase via metal fittings and a cable, the other end is connected to the circuit breaker 2, and the other end of the circuit breaker 2 is connected to the high voltage electrode of the arc start device 3. , the ground electrode of the arc starting device is grounded through an insulated ground lead. A Rogowski coil 4 is fitted to the insulated ground lead wire, and the Rogowski coil 4 measures the real-time current signal value flowing through the arc starting device and transmits the measured real-time current signal value to the controller 6. Both ends of the arc starting device 3 are connected in parallel to a resistive capacitive voltage divider 5, which measures the voltage of the arc starting device and transmits the measured voltage to the controller 6. The controller 6 is connected to the arc start device 3 and the circuit breaker 2, respectively. The controller adjusts the electrode gap distance between the high voltage electrode and the ground electrode by recording the electrode gap distance between the high voltage electrode and the low voltage electrode and controlling the horizontal movement of the ground electrode. The controller determines whether the arc is ignited or extinguished by comparing the set current signal value with the real-time current signal value measured by the Rogowski coil, and determines the electrode gap distance at the arc ignition time and the arc extinction time. Record.
アークスタート装置は、ステッピングモータ、リードスクリュー２８、密閉タンク２１０、リモートコントローラ２１２及び絶縁ホルダをさらに含む。絶縁ホルダは、ベース２６、サイドテーブル２７、絶縁支持柱２５及び絶縁接続部材２９を含む。高圧電極は、高圧電極導電性ロッド２１と、交換可能な高圧電極端子２２とを含む。接地電極は、接地電極導電性ロッド２３と、交換可能な接地電極端子２４とを含む。高圧電極及び接地電極はいずれも真鍮材料で製造されるものである。交換可能な高圧電極端子２２は、第２電極ネジコネクタ３８を介して高圧電極導電性ロッド２１に接続され、交換可能な接地電極端子２４は、第１電極ネジコネクタ３６を介して接地電極導電性ロッド２３に接続され、高圧電極導電性ロッド２１及び接地電極導電性ロッド２３は部分的に密閉タンク２１０内に固定され、そして、密閉タンク２１０内で水平方向において対向するように配列されている。 The arc starting device further includes a stepping motor, a lead screw 28, a sealed tank 210, a remote controller 212, and an insulating holder. The insulating holder includes a base 26, a side table 27, an insulating support column 25, and an insulating connection member 29. The high voltage electrode includes a high voltage electrode conductive rod 21 and a replaceable high voltage electrode terminal 22. The ground electrode includes a ground electrode conductive rod 23 and a replaceable ground electrode terminal 24. Both the high voltage electrode and the ground electrode are made of brass material. The replaceable high voltage electrode terminal 22 is connected to the high voltage electrode conductive rod 21 via a second electrode screw connector 38 and the replaceable ground electrode terminal 24 is connected to the ground electrode conductive rod 21 through a first electrode screw connector 36. The high voltage electrode conductive rod 21 and the ground electrode conductive rod 23 are partially fixed in the closed tank 210 and are arranged to face each other in the horizontal direction within the closed tank 210.
図３に示すように、密閉タンクは直径５００ｍｍの円筒形タンクであり、高圧電極導電性ロッド２１は動的シール材３１によって密閉タンクのタンク本体３０の側面に固定され、高圧電極導電性ロッドの密閉タンク２１０から伸び出した部分が電源正極に接続され、前記電源正極は配電網電源又は試験電源であり、具体的には、本実施例では、三相線路のうちのいずれか１つの相である。接地電極導電性ロッド２３は密閉タンクのタンク本体３０の他方側に固定され、その密閉タンクのタンク本体３０から伸び出した部分が接地し、密閉タンクのタンク本体３０の下方の両端には、密閉タンク内へ試験ガスを導入する第１チューブ３２と、密閉タンク内の試験ガスを排出する第２チューブ３３とが接続されている。当業者は、試験のニーズに応じて密閉タンク内に異なるガス（六フッ化硫黄（ＳＦ６）、真空又は乾燥空気が挙げられるが、これらに限定されない）を給排することができ、これにより、さまざまな媒体での間欠故障アーク現象をシミュレーションし、単相地絡故障特定装置で時間変化アーク地絡を処理する性能をテストすることができる。密閉タンクのタンク本体３０の上方には、密閉タンクのタンク本体３０内の圧力を監視する圧力計３４が接続され、また、密閉タンクのタンク本体３０の上方にはリリーフ弁３５が接続され、電極導電性ロッドの内側には、接続電極を交換するための電極ネジコネクタ３６が設けられる。密閉タンクのタンク本体３０の側面には、試験前後にタンク内の電極の交換及びヒューズ線の接続を行うための操作窓３７が形成されている。 As shown in FIG. 3, the closed tank is a cylindrical tank with a diameter of 500 mm, and the high voltage electrode conductive rod 21 is fixed to the side of the tank body 30 of the closed tank by a dynamic sealing material 31. A portion extending from the sealed tank 210 is connected to a power supply positive terminal, and the power supply positive terminal is a power distribution network power supply or a test power supply, and specifically, in this embodiment, any one phase of the three-phase line is connected. be. The ground electrode conductive rod 23 is fixed to the other side of the tank body 30 of the hermetically sealed tank, and the part extending from the tank body 30 of the hermetically sealed tank is grounded. A first tube 32 for introducing the test gas into the tank and a second tube 33 for discharging the test gas from the closed tank are connected. One skilled in the art can supply and discharge different gases into the closed tank depending on the testing needs, including but not limited to sulfur hexafluoride ( SF6 ), vacuum or dry air, thereby , it is possible to simulate intermittent fault arc phenomena in various media and test the performance of single-phase ground fault fault identification equipment to handle time-varying arc ground faults. A pressure gauge 34 for monitoring the pressure inside the tank body 30 of the hermetically sealed tank is connected above the tank body 30 of the hermetically sealed tank, and a relief valve 35 is connected above the tank body 30 of the hermetically sealed tank, and an electrode An electrode screw connector 36 is provided inside the conductive rod for exchanging the connecting electrode. An operation window 37 is formed on the side surface of the tank body 30 of the sealed tank for replacing electrodes in the tank and connecting fuse wires before and after the test.
絶縁支持柱２５は、ベース２６に固定され、ベースの一方側にサイドテーブル２７が取り付けられており、サイドテーブル２７にステッピングモータ２１０が取り付けられており、ステッピングモータ、リードスクリュー２８、絶縁接続部材２９は順次接続され、絶縁接続部材２９は接地電極導電性ロッド２３に接続され、コントローラはステッピングモータを回転制御して、接地電極導電性ロッド２３を水平移動させる。 The insulating support column 25 is fixed to a base 26, a side table 27 is attached to one side of the base, a stepping motor 210 is attached to the side table 27, and the stepping motor, lead screw 28, and insulating connection member 29 are sequentially connected, the insulated connection member 29 is connected to the ground electrode conductive rod 23, and the controller controls the rotation of the stepping motor to horizontally move the ground electrode conductive rod 23.
コントローラ６は密閉タンクのタンク本体３０に接続され、放電試験中に操作者がコントローラを直接操作することにより危険が発生する恐れがあるため、コントローラを遠隔制御することができるリモートコントローラ２１２を設置し、リモートコントローラ２１２はパラメータを設定して、コントローラに遠隔送信し、コントローラは制御パラメータをパルス信号に変換してステッピングモータを移動制御する。 The controller 6 is connected to the tank body 30 of the sealed tank, and since there is a risk of danger occurring if the operator directly operates the controller during the discharge test, a remote controller 212 that can remotely control the controller is installed. , the remote controller 212 sets parameters and remotely transmits them to the controller, and the controller converts the control parameters into pulse signals to control the movement of the stepping motor.
コントローラ６は遠隔制御機能を備える。コントローラ６は、現在の電極ギャップ距離をリアルタイムで記録して、リモートコントローラに遠隔送信し、リモートコントローラは現在の電極ギャップ距離を受信した後、ステッピングモータを正転・逆転制御することで、電極ギャップ距離を変化させるように高圧電極と接地電極とを互いに接近又は離間させる。リモートコントローラは、ステッピングモータを正転・逆転制御し、ステッピングモータはリードスクリューを介して高圧電極を水平移動させる。高圧電極と接地電極との間の最大距離は８００ｍｍに達する。 The controller 6 has a remote control function. The controller 6 records the current electrode gap distance in real time and remotely transmits it to the remote controller, and after receiving the current electrode gap distance, the remote controller controls the stepping motor in forward and reverse rotation to adjust the electrode gap. The high voltage electrode and the ground electrode are moved closer to or farther apart from each other so as to change the distance. The remote controller controls the forward and reverse rotation of the stepping motor, and the stepping motor horizontally moves the high-voltage electrode via a lead screw. The maximum distance between high voltage electrode and ground electrode reaches 800mm.
コントローラは記録機能を備える。コントローラは、設定電流信号値とロゴスキーコイルによって測定された、アークスタート装置を流れるリアルタイム電流信号値とを照合することにより、アークが点弧又は消弧したか否かを判断する。具体的には、点弧電流値を設定し、コントローラによって受信されたリアルタイム電流信号値が設定された点弧電流値よりも大きい場合、アーク点弧と判定し、現在の時刻における高圧電極と接地電極との間の電極ギャップ距離を記録して、点弧距離として定義する。また、コントローラによって受信されたリアルタイム電流信号値が点弧電流値よりも小さい場合、アーク消弧と判定し、現在の時刻における高圧電極と接地電極との間の電極ギャップ距離を記録して、消弧距離として定義する。定義された点弧距離及び消弧距離は配電網の単相アーク地絡故障の消弧特性を研究するための試験データとしてもよい。 The controller has a recording function. The controller determines whether the arc is ignited or extinguished by comparing the set current signal value with the real-time current signal value flowing through the arc starting device measured by the Rogowski coil. Specifically, if the ignition current value is set, and the real-time current signal value received by the controller is larger than the set ignition current value, it is determined as arc ignition, and the high voltage electrode and ground at the current time are determined to be arc ignition. The electrode gap distance between the electrodes is recorded and defined as the firing distance. In addition, if the real-time current signal value received by the controller is smaller than the ignition current value, it is determined that the arc is extinguished, the electrode gap distance between the high voltage electrode and the ground electrode at the current time is recorded, and the arc is extinguished. Defined as arc distance. The defined ignition distance and extinguishing distance may be test data for studying the extinguishing characteristics of single-phase arcing faults in power distribution networks.
コントローラは、高圧電極と低圧電極との間の電極ギャップ距離を記録し、リモートコントローラに遠隔送信する。リモートコントローラは、設定電極移動速度信号と設定電極移動方向信号をコントローラに送信する。コントローラは、設定電極移動速度信号と設定電極移動方向信号をパルス信号に変換してステッピングモータに送信する。ステッピングモータは、リードスクリューを介して接地電極に接続され、コントローラでステッピングモータを回転制御することにより、接地電極を水平移動させて、電極ギャップ距離を変化させる。 The controller records and remotely transmits the electrode gap distance between the high voltage electrode and the low voltage electrode to the remote controller. The remote controller transmits a set electrode movement speed signal and a set electrode movement direction signal to the controller. The controller converts the set electrode moving speed signal and the set electrode moving direction signal into pulse signals and sends them to the stepping motor. The stepping motor is connected to a ground electrode via a lead screw, and by rotationally controlling the stepping motor with a controller, the ground electrode is moved horizontally and the electrode gap distance is changed.
コントローラは、パルス信号によってステッピングモータの回転数を制御することにより、アークギャップを制御し、これにより、試験中の電極ギャップの移動速度を調整する。具体的には、リモートコントローラは、設定された電極移動速度及び移動方向の信号をコントローラに送信し、コントローラは設定速度及び方向の信号を使用される型番のステッピングモータに適したパルス信号に変換し、そしてパルス信号をステッピングモータに送信してステッピングモータの回転数を制御し、ステッピングモータによりリードスクリューを駆動して試験中の電極ギャップの変化を制御する。 The controller controls the arc gap by controlling the rotation speed of the stepping motor with pulse signals, thereby adjusting the speed of movement of the electrode gap during the test. Specifically, the remote controller sends signals of the set electrode movement speed and direction to the controller, and the controller converts the set speed and direction signals into pulse signals suitable for the stepping motor of the model number used. , and sends a pulse signal to the stepping motor to control the rotation speed of the stepping motor, and the stepping motor drives the lead screw to control changes in the electrode gap during the test.
コントローラは、電極ギャップ風袋引き機能を備え、この機能がオンになると、高圧電極と接地電極は互いに接近し、電流、即ち電極ギャップが０になると停止し、コントローラは復位し、現在の電極ギャップは０点になる。図４は、本発明のコントローラの電極ギャップ風袋引き機能を示す概略図である。高圧電極と接地電極には低圧直流電源４１が印加され、そして回路に電流計４２が直列接続され、コントローラは、交換可能な接地電極端子２４が矢印に示す方向に沿って交換可能な高圧電極端子２２に接近するようにステッピングモータを制御し、回路が導通して、電流計４２によって電流を検出したとき、コントローラは、ステッピングモータの回転を停止するように制御して、かつ、この時刻の交換可能な高圧電極端子２２と交換可能な接地電極端子２４との間の距離を、電極ギャップが０であるものとして定義する。電極ギャップ風袋引きフローを図５に示す。 The controller has an electrode gap taring function, when this function is turned on, the high voltage electrode and the ground electrode will approach each other, and when the current, that is, the electrode gap becomes 0, it will stop, the controller will return to the position, and the current electrode gap will be It will be 0 points. FIG. 4 is a schematic diagram showing the electrode gap taring function of the controller of the present invention. A low voltage DC power source 41 is applied to the high voltage electrode and the ground electrode, and an ammeter 42 is connected in series to the circuit, and the controller connects the replaceable ground electrode terminal 24 to the replaceable high voltage electrode terminal along the direction shown by the arrow. 22, and when the circuit is conductive and a current is detected by the ammeter 42, the controller controls the stepping motor to stop rotating and changes this time. The distance between the possible high voltage electrode terminal 22 and the replaceable ground electrode terminal 24 is defined as having an electrode gap of zero. The electrode gap tare subtraction flow is shown in FIG.
配電網の単相地絡故障アークの自己消弧特性のシミュレーション装置を用いた、配電網の単相地絡故障アークの自己消弧特性の試験方法は、以下のステップ１～９を含む。
ステップ１では、コントローラで電極ギャップ風袋引き機能をオンにして、電極ギャップをリセットしてクリアする。
ステップ２では、高圧電極と接地電極との間の電極ギャップ距離が試験値になるように制御する。
ステップ３では、コントローラで電流起動値を設定する。
ステップ４では、遮断器をオンにしてアークスタート装置を故障回路に接続し、密閉タンク内へ設定圧力の試験ガスを注入する。
ステップ５では、アークスタート装置を起動して、高圧電極と接地電極を設定速度で互いに接近させ、電流計により検出されたリアルタイム電流値が電流起動値よりも大きくなると、このときにアーク放電が発生したと判定し、ステッピングモータの回転を停止するように制御する。
ステップ６では、高圧電極と接地電極との間の電極ギャップを大きくするようにステッピングモータを回転制御し、電流計により検出されたリアルタイム電流値が電流起動値よりも小さくなると、ステッピングモータの回転を停止するように制御し、１ｓ遅延させる。
ステップ７では、１ｓ内に電流計により検出されたリアルタイム電流値が電流起動値よりも大きいか否かを判断し、電流起動値よりも大きい場合、アークが再点弧したと判定し、ステップ６を実行し、電流起動値未満である場合、ステップ８を実行する。
ステップ８では、ステッピングモータの逆転が継続するように制御して、電極ギャップが最大となるまで高圧電極と接地電極とを互いに離間させる。
ステップ９では、設定時間が経過した後に遮断器をオフにして、試験を終了する。
実施例２
A method for testing the self-extinguishing characteristics of a single-phase ground fault arc in a power distribution network using a simulation device for the self-extinguishing characteristics of a single-phase ground fault arc in a power distribution network includes the following steps 1 to 9.
In step 1, turn on the electrode gap tare function on the controller to reset and clear the electrode gap.
In step 2, the electrode gap distance between the high voltage electrode and the ground electrode is controlled to a test value.
In step 3, the controller sets the current starting value.
In step 4, the circuit breaker is turned on, the arc start device is connected to the faulty circuit, and the test gas at the set pressure is injected into the sealed tank.
In step 5, the arc starting device is started, the high voltage electrode and the ground electrode are brought close to each other at a set speed, and when the real-time current value detected by the ammeter is greater than the current starting value, an arc discharge occurs at this time. It is determined that the stepper motor is stopped, and the stepping motor is controlled to stop rotating.
In step 6, the rotation of the stepping motor is controlled to increase the electrode gap between the high voltage electrode and the ground electrode, and when the real-time current value detected by the ammeter becomes smaller than the current starting value, the rotation of the stepping motor is stopped. It is controlled to stop and delayed for 1 s.
In step 7, it is determined whether the real-time current value detected by the ammeter within 1 s is larger than the current starting value, and if it is larger than the current starting value, it is determined that the arc has been re-ignited, and step 6 If the current is less than the starting value, step 8 is executed.
In step 8, the stepping motor is controlled to continue rotating in reverse, and the high voltage electrode and the ground electrode are separated from each other until the electrode gap is maximized.
In step 9, the circuit breaker is turned off after the set time has elapsed, and the test is ended.
Example 2
配電網の単相地絡故障アークの自己消弧特性のシミュレーション試験方法は、図６に示されるように、以下のステップ１～９を含む。
ステップ１では、コントローラで電極ギャップ風袋引き機能をオンにして、電極ギャップをリセットしてクリアし、これにより、電極端子の交換による端子間の距離の誤差をなくす。
具体的には、コントローラはステッピングモータを制御して、接地電極を高圧電極へ接近させ、回路中の電流計により電流が検出されると、ステッピングモータの回転を停止するように制御し、このときの高圧電極と接地電極との間の電極ギャップ距離を０に定義する。
ステップ２では、リモートコントローラを手動操作して電極ギャップが最大となるまで高圧電極と接地電極とを互いに離間させる。
ステップ３では、ロゴスキーコイルによって収集されたリアルタイム電流信号値に基づいて、コントローラで電流起動値を設定する。具体的には、誤起動を回避するために、電流起動値をロゴスキーコイルによって収集されたリアルタイム電流信号値よりも大きいようにする。
ステップ４では、遮断器をオンにしてアークスタート装置を故障回路に接続し、タンク本体の側面の操作窓を閉じて、第１チューブを介して密閉タンク内へ試験ガスを導入し、チューブ内の圧力を試験用の圧力値にする。
ステップ５では、アークスタート装置を起動してアーク試験を行い、高圧電極と接地電極とを設定速度で互いに接近させ、電流計により検出されたリアルタイム電流値が電流起動値よりも大きくなると、このときにアーク放電が発生したと判定し、ステッピングモータの回転を１秒停止するように制御して、そして、このときの高圧電極と接地電極との間の電極ギャップ距離を記録し、点弧距離として定義する。
ステップ６では、コントローラによってステッピングモータが逆転するように制御して、高圧電極と接地電極とを設定速度で互いに離間させるとともに、電流計により検出されたリアルタイム電流値を観察し、電流計により検出されたリアルタイム電流値が電流起動値よりも小さくなると、リモートコントローラによってステッピングモータの回転を停止するように制御し、１ｓ遅延させる。
ステップ７では、１ｓ内に電流計により検出されたリアルタイム電流値が電流起動値よりも大きいか否かを判断し、電流起動値よりも大きい場合、アークが再点弧したと判定し、ステップ６を実行し、電流起動値未満である場合、このときの高圧電極と接地電極との間の電極ギャップ距離を記録し、消弧距離として定義し、ステップ８を実行する。
ステップ８では、ステッピングモータの逆転が継続するように制御して、電極ギャップが最大となるまで高圧電極と接地電極とを互いに離間させる。
ステップ９では、設定時間が経過した後に遮断器をオフにして、試験を終了し、好ましくは、設定時間を１０秒にする。
実施例３
The simulation test method for self-extinguishing characteristics of a single-phase ground fault arc in a power distribution network includes the following steps 1 to 9, as shown in FIG.
In step 1, the controller turns on the electrode gap taring function to reset and clear the electrode gap, thereby eliminating errors in the distance between the terminals due to replacement of the electrode terminals.
Specifically, the controller controls the stepping motor to bring the ground electrode close to the high voltage electrode, and when a current is detected by an ammeter in the circuit, controls the stepping motor to stop rotating. Define the electrode gap distance between the high voltage electrode and the ground electrode to be zero.
In step 2, the high voltage electrode and the ground electrode are separated from each other by manual operation of the remote controller until the electrode gap is maximized.
In step 3, the controller sets the current starting value based on the real-time current signal value collected by the Rogowski coil. Specifically, the current activation value is made larger than the real-time current signal value collected by the Rogowski coil to avoid false activation.
In step 4, the circuit breaker is turned on, the arc start device is connected to the fault circuit, the operation window on the side of the tank body is closed, and the test gas is introduced into the sealed tank through the first tube. Set the pressure to the test pressure value.
In step 5, the arc starting device is started to perform an arc test, the high voltage electrode and the ground electrode are brought close to each other at a set speed, and when the real-time current value detected by the ammeter is greater than the current starting value, at this time It is determined that an arc discharge has occurred, the rotation of the stepping motor is controlled to stop for 1 second, and the electrode gap distance between the high voltage electrode and the ground electrode at this time is recorded and calculated as the ignition distance. Define.
In step 6, the controller controls the stepping motor to rotate in reverse to separate the high-voltage electrode and the ground electrode from each other at a set speed, and observes the real-time current value detected by the ammeter. When the real-time current value becomes smaller than the current starting value, the remote controller controls the stepping motor to stop rotating and delays the rotation by 1 s.
In step 7, it is determined whether the real-time current value detected by the ammeter within 1 s is larger than the current starting value, and if it is larger than the current starting value, it is determined that the arc has been re-ignited, and step 6 is executed, and if the current is less than the starting value, the electrode gap distance between the high voltage electrode and the ground electrode at this time is recorded, defined as the arc extinguishing distance, and step 8 is executed.
In step 8, the stepping motor is controlled to continue rotating in reverse, and the high voltage electrode and the ground electrode are separated from each other until the electrode gap is maximized.
In step 9, the test is terminated by turning off the circuit breaker after the set time has elapsed, preferably a set time of 10 seconds.
Example 3
前述の配電網の単相地絡故障アークの自己消弧特性のシミュレーション装置を用いた、試験ガスをＳＦ６としたアークの自己消弧特性の試験方法は、図７に示されるように、以下のステップ１～９を含む。
ステップ１では、コントローラで電極ギャップ風袋引き機能をオンにして、電極ギャップをリセットしてクリアし、これにより、電極端子の交換による端子間の距離の誤差をなくす。
ステップ２では、リモートコントローラを利用して高圧電極と接地電極とのギャップを設定ギャップ値に設定し、設定ギャップ値は技術者が経験に従って設定したものである。
ステップ３では、高圧電極と接地電極との間にヒューズ線を接続し、ヒューズ線の規格は試験者によって決定される。
ステップ４では、密閉タンクのドアを閉じて、密閉タンク内へ設定圧力の試験ガスを導入し、当業者は、試験のニーズに応じて適切な圧力値のガスを選択してもよく、本実施例では、圧力の１ＭｐａのＳＦ６ガスを用いる。
ステップ５では、配電網の単相地絡故障アークの自己消弧特性のシミュレーション装置を起動して、アーク自己消弧試験を行い、アーク電圧及び電流を測定し、高圧電極と接地電極との間でアーク放電が発生したか否かを観察し、アーク放電が発生した場合、ステップ６を実行し、アーク放電が発生していない場合、ステップ７を実行する。
ステップ６では、コントローラでステッピングモータを回転制御して、電極ギャップを小さくするように高圧電極と接地電極とを互いに接近させ、電極間でアーク放電が発生すると、アークが再点弧したと判定し、ステッピングモータの回転を停止するように制御し、このときにアークがすぐに消弧しない場合、このときの電極ギャップ値を、この作業状況での消弧距離の限界値として記録し、試験を終了する。
ステップ７では、コントローラでステッピングモータを回転制御して、電極ギャップを大きくするように高圧電極と接地電極とを互いに離間させ、電極間のアークが消弧不能な状態から安定燃焼不能な状態に変わると、ステッピングモータの回転を停止するように制御し、このときの電極ギャップ値を、この作業状況での消弧距離の限界値として記録する。
ステップ８では、ステッピングモータの回転が継続するように制御して、高圧電極と接地電極とを十分に離間させる。
ステップ９では、設定時間が経過した後に遮断器をオフにして、試験を終了し、好ましくは、設定時間を１０秒にする。
The method for testing the self-extinguishing characteristics of an arc using SF6 as the test gas using the above-mentioned simulation device for the self-extinguishing characteristics of a single-phase ground fault arc in a power distribution network is as follows, as shown in Figure 7. Steps 1 to 9 are included.
In step 1, the controller turns on the electrode gap taring function to reset and clear the electrode gap, thereby eliminating errors in the distance between the terminals due to replacement of the electrode terminals.
In step 2, the remote controller is used to set the gap between the high voltage electrode and the ground electrode to a set gap value, which is set by the engineer according to his experience.
In step 3, a fuse wire is connected between the high voltage electrode and the ground electrode, and the standard of the fuse wire is determined by the tester.
In step 4, the door of the closed tank is closed and the test gas at the set pressure is introduced into the closed tank. A person skilled in the art may select a gas with an appropriate pressure value according to the needs of the test, and this implementation In the example, SF 6 gas at a pressure of 1 Mpa is used.
In step 5, the simulation equipment for the self-extinguishing characteristics of a single-phase ground fault fault arc in the power distribution network is activated, an arc self-extinguishing test is performed, the arc voltage and current are measured, and the It is observed whether or not arc discharge has occurred. If arc discharge has occurred, step 6 is executed; if arc discharge has not occurred, step 7 is executed.
In step 6, the controller controls the rotation of the stepping motor to bring the high-voltage electrode and the ground electrode close to each other to reduce the electrode gap, and when arc discharge occurs between the electrodes, it is determined that the arc has been re-ignited. , control the rotation of the stepping motor to stop, and if the arc does not extinguish immediately at this time, record the electrode gap value at this time as the limit value of the arc extinguishing distance in this working situation, and perform the test. finish.
In step 7, the controller controls the rotation of the stepping motor to separate the high-voltage electrode and the ground electrode from each other so as to increase the electrode gap, and the arc between the electrodes changes from a state in which it cannot be extinguished to a state in which stable combustion cannot be achieved. Then, the rotation of the stepping motor is controlled to stop, and the electrode gap value at this time is recorded as the limit value of the arc extinguishing distance in this working situation.
In step 8, the stepping motor is controlled to continue rotating, and the high voltage electrode and the ground electrode are sufficiently spaced apart.
In step 9, the test is terminated by turning off the circuit breaker after the set time has elapsed, preferably a set time of 10 seconds.
本発明の出願人は、明細書の図面を参照しながら本発明の実施例を詳細に説明したが、当業者にとって明らかなように、以上の実施例は本発明の好適な実施形態に過ぎず、詳細な説明は読者が本発明の主旨をよりよく理解するためのものに過ぎず、本発明の保護範囲を制限するものではなく、むしろ、本発明における発明の主旨に基づいて行われる全ての改良や修飾は本発明の保護範囲に含まれるものとする。 Although the applicant of the present invention has described the embodiments of the present invention in detail with reference to the drawings in the specification, it is clear to those skilled in the art that the above embodiments are merely preferred embodiments of the present invention. , the detailed description is only for the reader to better understand the gist of the present invention, and does not limit the protection scope of the present invention, but rather, the detailed description is only intended to help the reader better understand the gist of the present invention, but rather does not limit the scope of protection of the present invention. Improvements and modifications shall fall within the protection scope of the present invention.
１ ヒューズ
２ 遮断器
３ アークスタート装置
４ ロゴスキーコイル
５ 抵抗容量分圧器
６ コントローラ
２１ 高圧電極導電性ロッド
２２ 交換可能な高圧電極端子
２３ 接地電極導電性ロッド
２４ 交換可能な接地電極端子
２５ 絶縁支持柱
２６ ベース
２７ サイドテーブル
２８ リードスクリュー
２９ 絶縁接続部材
２１０ 密閉タンク
２１２ リモートコントローラ
３０ 密閉タンクのタンク本体
３１ 動的シール材
３２ 第１チューブ
３３ 第２チューブ
３４ 圧力計
３５ リリーフ弁
３６ 第１電極ネジコネクタ
３７ 操作窓
３８ 第２電極ネジコネクタ
４１ 低圧直流電源
４２ 電流計
1 Fuse 2 Circuit Breaker 3 Arc Start Device 4 Rogowski Coil 5 Resistive Capacitance Voltage Divider 6 Controller 21 High Voltage Electrode Conductive Rod 22 Replaceable High Voltage Electrode Terminal 23 Ground Electrode Conductive Rod 24 Replaceable Ground Electrode Terminal 25 Insulated Support Pillar 26 Base 27 Side table 28 Lead screw 29 Insulating connection member 210 Sealed tank 212 Remote controller 30 Tank body of sealed tank 31 Dynamic sealing material 32 First tube 33 Second tube 34 Pressure gauge 35 Relief valve 36 First electrode screw connector 37 Operation window 38 Second electrode screw connector 41 Low voltage DC power supply 42 Ammeter
Claims (13)
ヒューズと、遮断器と、アークスタート装置と、ロゴスキーコイルと、抵抗容量分圧器と、コントローラとを含み、
アークスタート装置は、高圧電極と接地電極とを含み、
遮断器は、一端がヒューズに接続され、他端がアークスタート装置の高圧電極に接続され、アークスタート装置の接地電極は、絶縁接地リード線を介して接地し、絶縁接地リード線には、ロゴスキーコイルが嵌設され、ロゴスキーコイルは、アークスタート装置を流れるリアルタイム電流信号値を測定し、測定したリアルタイム電流信号値をコントローラに伝送し、アークスタート装置の両端には、抵抗容量分圧器が並列接続されており、抵抗容量分圧器は、アークスタート装置の電圧を測定し、測定した電圧をコントローラに伝送し、コントローラの両端には、アークスタート装置及び遮断器がそれぞれ接続され、
コントローラは、高圧電極と低圧電極との間の電極ギャップ距離を記録し、接地電極を水平移動させるように制御することで、高圧電極と接地電極との間の電極ギャップ距離を調整し、
コントローラは、設定電流信号値とロゴスキーコイルによって測定されたリアルタイム電流信号値とを照合することにより、アークの点弧又は消弧を判断し、アーク点弧時刻及びアーク消弧時刻における電極ギャップ距離を記録する、ことを特徴とする配電網の単相地絡故障アークの自己消弧特性のシミュレーション装置。 A simulation device for self-extinguishing characteristics of a single-phase ground fault arc in a power distribution network,
including a fuse, a circuit breaker, an arc starting device, a Rogowski coil, a resistive capacitive voltage divider, and a controller;
The arc starting device includes a high voltage electrode and a ground electrode,
The circuit breaker has one end connected to the fuse, the other end connected to the high voltage electrode of the arc starting device, and the grounding electrode of the arc starting device is grounded through an insulated grounding lead, and the insulated grounding lead has a logo The Rogowski coil measures the real-time current signal value flowing through the arc starting device and transmits the measured real-time current signal value to the controller, and a resistive capacitance voltage divider is installed at both ends of the arc starting device. The resistive capacitor voltage divider measures the voltage of the arc starting device and transmits the measured voltage to the controller, and the arc starting device and the circuit breaker are connected to both ends of the controller, respectively.
The controller adjusts the electrode gap distance between the high voltage electrode and the ground electrode by recording the electrode gap distance between the high voltage electrode and the low voltage electrode and controlling the ground electrode to move horizontally;
The controller determines whether the arc is ignited or extinguished by comparing the set current signal value with the real-time current signal value measured by the Rogowski coil, and calculates the electrode gap distance at the arc ignition time and the arc extinction time. A simulation device for the self-extinguishing characteristics of a single-phase ground fault arc in a power distribution network.
接地電極は、接地電極導電性ロッドと、交換可能な接地電極端子とを含み、交換可能な接地電極端子は第１電極ネジコネクタを介して接地電極導電性ロッドに接続される、ことを特徴とする請求項２に記載の配電網の単相地絡故障アークの自己消弧特性のシミュレーション装置。 The high voltage electrode includes a high voltage electrode conductive rod and a replaceable high voltage electrode terminal, the replaceable high voltage electrode terminal being connected to the high voltage electrode conductive rod via a second electrode screw connector;
The ground electrode includes a ground electrode conductive rod and a replaceable ground electrode terminal, the replaceable ground electrode terminal being connected to the ground electrode conductive rod via a first electrode screw connector. The simulation device for self-extinguishing characteristics of a single-phase ground fault arc in a power distribution network according to claim 2.
高圧電極導電性ロッドはタンク本体の他方側に固定され、その密閉タンクから伸び出した部分が電源正極に接続され、
高圧電極導電性ロッド及び接地電極導電性ロッドは密閉タンク内に水平方向において対向するように配列される、ことを特徴とする請求項３に記載の配電網の単相地絡故障アークの自己消弧特性のシミュレーション装置。 The sealed tank is a cylindrical tank, the ground electrode conductive rod is fixed to the side of the tank body through a dynamic sealing material, and the part of the ground electrode conductive rod extending from the sealed tank is grounded.
The high-voltage electrode conductive rod is fixed to the other side of the tank body, and the part extending from the sealed tank is connected to the power supply positive electrode.
4. Self-extinguishing of single-phase ground fault arc in a power distribution network according to claim 3, characterized in that the high-voltage electrode conductive rod and the ground electrode conductive rod are arranged horizontally opposite each other in a closed tank. Arc characteristic simulation device.
前記試験ガスは、六フッ化硫黄（ＳＦ６）、真空又は乾燥空気を含み、さまざまな媒体での間欠故障アーク現象をシミュレーションする、ことを特徴とする請求項６に記載の配電網の単相地絡故障アークの自己消弧特性のシミュレーション装置。 A first tube for introducing the test gas into the sealed tank and a second tube for discharging the test gas from the sealed tank are connected to both lower ends of the tank body of the sealed tank,
Single-phase power distribution network according to claim 6, characterized in that the test gas comprises sulfur hexafluoride (SF 6 ), vacuum or dry air, simulating intermittent fault arc phenomena in various media. Simulation device for self-extinguishing characteristics of ground fault arc.
密閉タンクのタンク本体の上方にリリーフ弁が接続され、
密閉タンクのタンク本体の側面には、電極の交換及びヒューズ線の接続を行うための操作窓が設けられる、ことを特徴とする請求項７に記載の配電網の単相地絡故障アークの自己消弧特性のシミュレーション装置。 A pressure gauge is connected above the tank body of a sealed tank to monitor the pressure inside the tank body.
A relief valve is connected above the tank body of a sealed tank,
8. The self-contained single-phase ground fault arc self-container of the power distribution network according to claim 7, characterized in that the side surface of the tank body of the sealed tank is provided with an operation window for replacing the electrode and connecting the fuse wire. Arc extinction characteristic simulation device.
請求項１～１０のいずれか１項に記載の配電網の単相地絡故障アークの自己消弧特性のシミュレーション装置を用い、
コントローラで電極ギャップ風袋引き機能をオンにして、電極ギャップをリセットしてクリアするステップ１と、
高圧電極と接地電極との間の電極ギャップ距離が試験値になるように制御するステップ２と、
コントローラで電流起動値を設定するステップ３と、
遮断器をオンにしてアークスタート装置を故障回路に接続し、密閉タンク内へ設定圧力の試験ガスを注入するステップ４と、
アークスタート装置を起動して、高圧電極と接地電極とを設定速度で互いに接近させ、リアルタイム電流信号値が電流起動値よりも大きくなると、このときにアーク放電が発生したと判定し、ステッピングモータの回転を停止するように制御するステップ５と、
ステッピングモータを回転制御して、高圧電極と接地電極との間の電極ギャップを大きくし、リアルタイム電流信号値が電流起動値よりも小さくなると、ステッピングモータの回転を停止するように制御し、１ｓ遅延させるステップ６と、
１ｓ内にリアルタイム電流信号値が電流起動値よりも大きいか否かを判断し、電流起動値よりも大きい場合、アークが再点弧したと判定し、ステップ６を実行し、電流起動値未満である場合、ステップ８を実行するステップ７と、
ステッピングモータの逆転が継続するように制御して、電極ギャップが最大となるまで高圧電極と接地電極とを互いに離間させるステップ８と、
設定時間が経過した後に遮断器をオフにして、試験を終了するステップ９とを含む、ことを特徴とする配電網の単相地絡故障アークの自己消弧特性の試験方法。 A method for testing the self-extinguishing characteristics of a single-phase ground fault arc in a power distribution network, the method comprising:
Using the simulation device for self-extinguishing characteristics of a single-phase ground fault arc in a power distribution network according to any one of claims 1 to 10,
Step 1 of turning on the electrode gap tare function on the controller and resetting and clearing the electrode gap;
Step 2 of controlling the electrode gap distance between the high voltage electrode and the ground electrode to a test value;
Step 3 of setting the current starting value with the controller,
Step 4 of turning on the circuit breaker, connecting the arc start device to the faulty circuit, and injecting the test gas at the set pressure into the sealed tank;
Start the arc start device, bring the high voltage electrode and the ground electrode close to each other at a set speed, and when the real-time current signal value becomes larger than the current start value, it is determined that arc discharge has occurred, and the stepping motor is activated. Step 5 of controlling the rotation to stop;
The rotation of the stepping motor is controlled to increase the electrode gap between the high voltage electrode and the ground electrode, and when the real-time current signal value becomes smaller than the current starting value, the rotation of the stepping motor is controlled to stop, and a 1 s delay is performed. step 6,
It is determined whether the real-time current signal value is larger than the current starting value within 1 s, and if it is larger than the current starting value, it is determined that the arc has been re-ignited, and step 6 is executed. if so, step 7 of performing step 8;
Step 8: controlling the stepping motor to continue in reverse rotation to separate the high voltage electrode and the ground electrode from each other until the electrode gap reaches a maximum;
A method for testing the self-extinguishing characteristics of a single-phase ground fault arc in a power distribution network, comprising step 9 of turning off the circuit breaker after a set time has passed and terminating the test.
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