一种高压SF6断路器弧后介质恢复特性的检测装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术属于高电压技术与高压电器技术领域，尤其涉及一种高压SF6断路器弧后介质恢复特性的检测装置及方法。该装置包括直流倍压回路，动态击穿回路，控制保护系统，试验测量系统，被试断路器CB，大容量试验系统电源；是由直流倍压回路、动态击穿回路、被试断路器CB及大容量试验系统电源依次相连接；试验测量系统分别与动态击穿回路和被试断路器CB相连接；控制保护系统分别与动态击穿回路、被试断路器及大容量试验系统电源相连接。本发明专利技术避免以往断路器仿真计算得出介质恢复特性曲线所带来的计算误差，试验方法具有普遍性，能够增大介质恢复特性测量的准确性，提高试验测量效率和精度，保证试验结果可靠性，应用范围广，经济效益前景可观。

A detecting device and method for the recovery characteristic of a high voltage SF6 circuit breaker after arc

The invention belongs to the field of high voltage technology and high voltage electrical apparatus, in particular to a detecting device and method for the recovery characteristic of a high voltage SF6 circuit breaker. The device comprises a DC voltage loop, dynamic breakdown circuit, control and protection system, test system, test circuit breaker CB power supply, large capacity test system; by DC voltage loop, dynamic breakdown circuit, power circuit breakers were CB and large capacity test system is connected with the measurement system are respectively connected; with the dynamic breakdown circuit and test circuit breaker CB; control and protection system are test power circuit breakers and large capacity test system is connected with the circuit, dynamic breakdown. The invention avoids the circuit breaker simulation calculation error that caused by the dielectric recovery characteristic curve, test method has universality, can increase the accuracy of measuring the dielectric recovery characteristics, improve the measurement efficiency and accuracy of the test, to ensure the reliability of the test results, a wide range of application prospects, economic benefits.

【技术实现步骤摘要】
一种高压SF6断路器弧后介质恢复特性的检测装置及方法
本专利技术属于高电压技术与高压电器
，尤其涉及一种高压SF6断路器弧后介质恢复特性的检测装置及方法。
技术介绍
高压SF6断路器弧后重击穿现象会产生幅值高、频率大的操作过电压，危害电力系统设备的绝缘安全。断路器能否发生重击穿主要取决于断路器弧后介质绝缘强度与触头间瞬态恢复电压(TRV)的比较，瞬态恢复电压大于介质绝缘强度则发生重击穿现象。断路器弧后介质绝缘强度随开距或时间的变化曲线则称为介质恢复特性。在断路器开断型式试验中，只考核断路器在不同开断容量、不同工况条件下，按照标准给出的TRV曲线，能否开断成功，没有对弧后介质恢复特性做标准要求。弧后介质恢复特性是决定断路器开断容量及可靠性的核心因素，是断路器生产设计单位重点关注的技术曲线，直接影响断路器灭弧室结构设计、绝缘配合、操动机构选取等关键环节。目前国内外还没有针对高压SF6断路器弧后介质恢复特性检测的成熟技术方法。
技术实现思路
本专利技术针对上述现有技术中存在的问题，提供了一种高压SF6断路器弧后介质恢复特性的检测装置及方法，它是基于高压SF6断路器大容量开断合成回路的介质恢复特性检测装置及方法。目的是为了准确测量断路器弧后介质恢复特性，为断路器生产设计单位提供设计参考，为断路器运行维护单位提供技术支持。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：一种高压SF6断路器弧后介质恢复特性的检测装置，包括直流倍压回路，动态击穿回路，控制保护系统，试验测量系统，被试断路器CB，大容量试验系统电源；具体是由直流倍压回路、动态击穿回路、被试断路器CB及大容量试验系统电源依次相连接；试验测量系统分别与动态击穿回路和被试断路器CB相连接；控制保护系统分别与动态击穿回路、被试断路器及大容量试验系统电源相连接。所述直流倍压回路包括交流升压变压器T、直流电容器C1、直流电容器C2、直流电容器C3及直流电容器C4，高压硅堆D2、高压硅堆D3及高压硅堆D4；交流升压变压器T高压侧出线端与直流电容器C2进线端连接，交流升压变压器T高压侧接地端与直流电容器C1进线端和高压硅堆D1进线端连接，直流电容器C2出线端分别与高压硅堆D1出线端、高压硅堆D2进线端和直流电容器C4进线端连接，直流电容器C1出线端分别与高压硅堆D2出线端、高压硅堆D3进线端和直流电容器C3进线端连接，直流电容器C4出线端分别与高压硅堆D3出线端、高压硅堆D4进线端，直流电容器C3出线端分别与高压硅堆D4出线端、高压电阻R进线端和脉冲电容器C5进线端连接；主要是通过交流升压变压器T将AC220V电压升至AC50kV到AC250kV之间，由于被试断路器CB的电压等级不同，根据调被试断路器弧后瞬态恢复电压峰值要求整倍压回路串接电容器和高压硅堆个数，将升压器电压整流变换为合适的直流电压U。所述动态击穿回路包括脉冲电容器C5，第二脉冲电容器C6，电容分压器C7，电阻分压器R1，电阻分压器R2，电容器充电电阻R；其中，脉冲电容器C5的进线端与电容器充电电阻R进线端、直流电容器C3出线端、高压硅堆D4出线端连接，脉冲电容器C5的出线端接地，电容器充电电阻R出线端与第二脉冲电容器C6进线端、电阻分压器R1进线端和断路器CB1进线端连接，第二脉冲电容器C6出线端与电容分压器C7进线端和示波器信号输入端连接，电容分压器C7的出线端接地，电阻分压器R1出线端与电阻分压器R2进线端和示波器信号输入端连接，电阻分压器R2的出线端接地；脉冲电容器C5电容值为0.5uF，第二脉冲电容器C6电容值为200pF，脉冲电容器C5、第二脉冲电容器C6额定工作电压与直流倍压回路输出的直流电压抑制；电容分压器C7、电阻分压器R1及电阻分压器R2根据直流电压适当选择；电容器充电电阻R调节脉冲电容器C5对第二脉冲电容器C6的充电时间常数，从而调整动态击穿电压点的时间间隔；根据试验要求和数据采集频率要求，设置电阻值分别为：0.5MΩ、1MΩ、1.5MΩ；通过直流倍压回路1对脉冲电容器C5进行充电至额定电压，脉冲电容器C5通过电容器充电电阻R对第二脉冲电容器C6进行动态充电。所述该电路的控制保护系统包括断路器CB1、断路器CB2及断路器CB3，电流互感器CT，PLC试验控制单元；其中，断路器CB1进线端与电阻分压器R1进线端、第二脉冲电容器C6进线端和高压电阻R出线端连接，断路器CB1出线端与断路器CB2进线端和电流互感器CT进线端连接，断路器CB2出线端与断路器CB3进线端连接，断路器CB3出线端与大容量试验电源连接，电流互感器CT出线端与被试断路器CB5进线端连接，电流互感器CT采集的控制信号与PLC试验控制单元7输入端连接，PLC试验控制单元输出端分别与断路器CB1、断路器CB2、断路器CB3、被试断路器CB5的操动机构控制信号输入端连接；通过检测电流互感器CT的电流信号，判断断路器电弧过零是否熄弧，从而控制断路器CB1、断路器CB2及断路器CB3的分合闸操作。所述试验测量系统，包括断路器行程角位移传感器CG和高压示波器；其中，断路器行程角位移传感器CG与被试断路器CB5操动机构绝缘拉杆转轴连接，断路器行程角位移传感器CG输出信号线与高压示波器连接；通过高压示波器检测电容分压器的电压信号，时刻记录被试断路器熄弧后断口间的电压值；通过高压示波器检测电阻分压器的电压信号，时刻记录直流倍压回路输出的直流电压值；通过高压示波器检测被试断路器操动机构转轴上的角位移信号，时刻记录被试断路器的行程信号。所述大容量试验系统电源为专业试验室挂网直接电源，采用六台220kV/44MVA单相试验变压器，可输出最大的短路电流值为63kA。所述被试断路器CB为40.5kV到800kV高压SF6断路器。一种高压SF6断路器弧后介质恢复特性的检测方法，是通过交流升压变压器T和直流倍压回路对动态击穿回路中的脉冲电容器C5进行充电至额定电压，脉冲电容器C5对第二脉冲电容器C6进行动态充电，第二脉冲电容器C6与被试断路器断口并联，在弧后介质绝缘强度小于第二脉冲电容器C6充电电压时第二脉冲电容器C6对断路器断口间隙放电，随着断口间距增大，记录不同开距下的介质击穿电压值，直到间距足够大，第二脉冲电容器C6充电电压不足以击穿断口间介质为止；大容量试验系统电源为被试断路器提供10A到63kA的电流，调节不同开断电流值，检测不同开断电弧作用下的弧后介质恢复特性曲线。通过试验测量系统时刻记录断路器行程及断口电压信号；提取不同开距下的击穿电压值，通过数值分析给出弧后介质恢复特性曲线。所述的一种高压SF6断路器弧后介质恢复特性的检测方法，以126kV被试断路器为例，测量弧后介质恢复特性曲线，具体操作流程如下：a.被试断路器CB处于闭合状态，断路器CB1断开，断路器CB2断开，断路器CB3闭合；b.接通交流升压变压器T低压侧AC220V电源，将交流升压变压器T高压侧电压调节至100kV，通过直流电容器C1、直流电容器C2、直流电容器C3、直流电容器C4和高压硅堆D1、高压硅堆D2、高压硅堆D3、高压硅堆D4组成的直流倍压回路将电压调整至DC400kV，通过电阻分压器R1和电阻分压器R2采集的电压信号检测直流倍压回路输出电压值，防止电压过高损害设本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高压SF6断路器弧后介质恢复特性的检测装置，其特征是：包括直流倍压回路（1），动态击穿回路（2），控制保护系统（3），试验测量系统（4），被试断路器CB（5），大容量试验系统电源（6）；具体是由直流倍压回路（1）、动态击穿回路（2）、被试断路器CB（5）及大容量试验系统电源（6）依次相连接；试验测量系统（4）分别与动态击穿回路（2）和被试断路器CB（5）相连接；控制保护系统（3）分别与动态击穿回路（2）、被试断路器（5）及大容量试验系统电源（6）相连接。

【技术特征摘要】
1.一种高压SF6断路器弧后介质恢复特性的检测装置，其特征是：包括直流倍压回路（1），动态击穿回路（2），控制保护系统（3），试验测量系统（4），被试断路器CB（5），大容量试验系统电源（6）；具体是由直流倍压回路（1）、动态击穿回路（2）、被试断路器CB（5）及大容量试验系统电源（6）依次相连接；试验测量系统（4）分别与动态击穿回路（2）和被试断路器CB（5）相连接；控制保护系统（3）分别与动态击穿回路（2）、被试断路器（5）及大容量试验系统电源（6）相连接。2.根据权利要求1所述的一种高压SF6断路器弧后介质恢复特性的检测装置，其特征是：所述直流倍压回路（1）包括交流升压变压器T、直流电容器C1、直流电容器C2、直流电容器C3及直流电容器C4，高压硅堆D2、高压硅堆D3及高压硅堆D4；交流升压变压器T高压侧出线端与直流电容器C2进线端连接，交流升压变压器T高压侧接地端与直流电容器C1进线端和高压硅堆D1进线端连接，直流电容器C2出线端分别与高压硅堆D1出线端、高压硅堆D2进线端和直流电容器C4进线端连接，直流电容器C1出线端分别与高压硅堆D2出线端、高压硅堆D3进线端和直流电容器C3进线端连接，直流电容器C4出线端分别与高压硅堆D3出线端、高压硅堆D4进线端，直流电容器C3出线端分别与高压硅堆D4出线端、高压电阻R进线端和脉冲电容器C5进线端连接；主要是通过交流升压变压器T将AC220V电压升至AC50kV到AC250kV之间，由于被试断路器CB（5）的电压等级不同，根据调被试断路器弧后瞬态恢复电压峰值要求整倍压回路串接电容器和高压硅堆个数，将升压器电压整流变换为合适的直流电压U。3.根据权利要求1所述的一种高压SF6断路器弧后介质恢复特性的检测装置，其特征是：所述动态击穿回路（2）包括脉冲电容器C5，第二脉冲电容器C6，电容分压器C7，电阻分压器R1，电阻分压器R2，电容器充电电阻R；其中，脉冲电容器C5的进线端与电容器充电电阻R进线端、直流电容器C3出线端、高压硅堆D4出线端连接，脉冲电容器C5的出线端接地，电容器充电电阻R出线端与第二脉冲电容器C6进线端、电阻分压器R1进线端和断路器CB1进线端连接，第二脉冲电容器C6出线端与电容分压器C7进线端和示波器（8）信号输入端连接，电容分压器C7的出线端接地，电阻分压器R1出线端与电阻分压器R2进线端和示波器（8）信号输入端连接，电阻分压器R2的出线端接地；脉冲电容器C5电容值为0.5uF，第二脉冲电容器C6电容值为200pF，脉冲电容器C5、第二脉冲电容器C6额定工作电压与直流倍压回路（1）输出的直流电压抑制；电容分压器C7、电阻分压器R1及电阻分压器R2根据直流电压适当选择；电容器充电电阻R调节脉冲电容器C5对第二脉冲电容器C6的充电时间常数，从而调整动态击穿电压点的时间间隔；根据试验要求和数据采集频率要求，设置电阻值分别为：0.5MΩ、1MΩ、1.5MΩ；通过直流倍压回路1对脉冲电容器C5进行充电至额定电压，脉冲电容器C5通过电容器充电电阻R对第二脉冲电容器C6进行动态充电。4.根据权利要求1所述的一种高压SF6断路器弧后介质恢复特性的检测装置，其特征是：所述该电路的控制保护系统（3）包括断路器CB1、断路器CB2及断路器CB3，电流互感器CT，PLC试验控制单元（7）；其中，断路器CB1进线端与电阻分压器R1进线端、第二脉冲电容器C6进线端和高压电阻R出线端连接，断路器CB1出线端与断路器CB2进线端和电流互感器CT进线端连接，断路器CB2出线端与断路器CB3进线端连接，断路器CB3出线端与大容量试验电源连接，电流互感器CT出线端与被试断路器CB5进线端连接，电流互感器CT采集的控制信号与PLC试验控制单元（7）输入端连接，PLC试验控制单元（7）输出端分别与断路器CB1、断路器CB2、断路器CB3、被试断路器CB5的操动机构控制信号输入端连接；通过检测电流互感器CT的电流信号，判断断路器电弧过零是否熄弧，从而控制断路器CB1、断路器CB2及断路器CB3的分合闸操作。5.根据权利要求1所述的一种高压SF6断路器弧后介质恢复特性的检测装置，其特征是：所述试验测量系统（4），包括断路器行程角位移传感器CG和高压示波器（8）；其中，断路器行程角位移传感器CG与被试断路器CB5操动机构绝缘拉杆转轴连接，断路器行程...

【专利技术属性】
技术研发人员：王飞鸣，田勇，蔡立群，郎福成，李学斌，王玉明，
申请(专利权)人：国网辽宁省电力有限公司电力科学研究院，国家电网公司，
类型：发明
国别省市：辽宁,21