用于断路器开断老练和抗冲击穿特性评价的装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种用于断路器开断老练和抗冲击穿特性评价的装置及方法，所述装置包括：直流高压电源、充电电阻Rs2、储能电容Cs2、调节电阻R1、恢复电压电容Ck、充电电阻R2、控制开关GK2、第一电阻分压器FY2、第二电阻分压器FY3、第三电阻分压器FY4、金属氧化物限压器MOA和试品断路器SP。本发明专利技术能够为真空断路器出厂老练、物资抽检及现场老练提供有效手段及评价标准；能够解决真空断路器开合电容器组过程中重击穿问题普遍存在且长期影响电网无功补偿安全的问题，本发明专利技术技术性能先进，生产要求低，大量高压开关及试验检测装置生产企业均可生产，具有重大社会效益及显著经济效益。具有重大社会效益及显著经济效益。具有重大社会效益及显著经济效益。

【技术实现步骤摘要】
用于断路器开断老练和抗冲击穿特性评价的装置及方法


[0001]本专利技术涉及电气设备试验
，并且更具体地，涉及一种用于断路器开断老练和抗冲击穿特性评价的装置及方法。

技术介绍

[0002]真空断路器简单经济，开合能力强，适宜频繁操作，500kV及以下电网中无功补偿和电压调节绝大多数选择12/40.5kV真空断路器。截止2019年，国网公司12kV真空断路器装用量达到85997组(其中C1级24611组、C2级61386组)、40.5kV真空断路器装用量达到6933组(其中C1级2782组、C2级4151组)。真空断路器关合电容器组时触头容易熔焊，开断电容器组时断口容易出现重击穿，可能引起电容器组击穿、爆炸等恶性事故，威胁设备安全和电网运行。据国网公司专业开展老练的绍兴电力公司试验站统计，12kV真空断路器重击穿率约0.99％，40.5kV真空断路器重击穿率高达4.79％，实际运行中重击穿率更高，这是因为断路器投运前没有进行有效的老练及抗重击穿水平检测。
[0003]老练是通过一定的工艺处理，消除灭弧室内部的毛刺、金属和非金属微粒及各种污秽物，改善触头的表面状况，使真空间隙耐电强度大幅提高；还可改变触头表面的晶格结构，降低冷焊力，增加材料的韧性，使触头材料更不容易产生脱落，大大降低真空灭弧室的重击穿率。真空灭弧室老练包括电流老练和电压老练。电流老练是通过大电流在触头间产生真空电弧，利用电弧的高温去除电极表面的薄层材料，同时消除电极表层中的气体、氧化物和杂质，改善触头表面状况。电压老练试验是通过给真空灭弧室施加高电压(直流、工频或冲击)引起触头间及触头与屏蔽罩间火花放电，通过火花放电的作用，烧去触头表面的毛刺、杂质，提高真空灭弧室的耐压水平，与电流老练形成互补，有利于弧后绝缘的迅速恢复。灭弧室出厂前，生产厂家一般会对每只灭弧室进行出厂老练，一般采用工频高压老练工艺，在断口两端施加工频高压，使断口发生多次火花放电，持续2
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3mi n，但是在真空断路器实际应用中，真空灭弧室在操动机构的带动下完成分合闸，操动机构的机械特性密切影响着真空断路器的抗重击穿性能。仅仅对单只灭弧室的出厂老练，不能保证真空断路器整机的性能。大量实践表明，真空断路器模拟实际开合工况进行老练试验，能够有效降低投运早期的重击穿率并发现有缺陷的产品。真空断路器运行中出现重击穿率升高现象，也可以通过老练试验尝试修复受损触头，恢复真空灭弧室绝缘强度，来降低重击穿率。《国家电网公司十八项电网重大反事故措施》(2018年修订版)12.1.1.2规定，开合并联电容器和交流滤波器用断路器必须选用C2级断路器，真空断路器出厂前应整台进行老练试验，并提供老练试验报告。
[0004]《NB/T 42065
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2016真空断路器容性电流开合老练试验导则》中提供了两类试验室老练及抗重击性能评价试验回路，分别为直接老练回路和合成老练回路，两者均采用电容器组开合试验回路。三相直接老练试验如图1所示，C为电容器组；TA为电流互感器；FD为放电线圈；SP为试品；Um为母线对地电压；Uf为试品极间恢复电压；Uc为电容器侧对地电压；Uo为电容器组中性点对地电压；I为回路电流；将三台断路器整机试品SP接入到母线与电容器
组C之间，通过控制直接分合真空断路器，断路器开断初期断口拉开电弧，电弧熄灭后系统给断口施加暂态过电压，模拟断路器整机的实际开断工况，若出现重击穿则是一次高压老练过程，若连续30次没有重击穿则认为断路器具备足够的抗重击穿水平。当没有三相母线，不具备三相试验条件时，还可采用单相直接老练如图2所示，C为电容器组；TA为电流互感器；FD为放电线圈；Um为母线对地电压；Uf为试品极间恢复电压；Uc为电容器侧对地电压；I为回路电流；SP为试品；试验原理与三相直接老练试验相同。合成老练回路典型接线如图3所示，DL为试验回路断路器；T1为电流回路变压器；T2为电压回路变压器；T3为电压回路调压器；C1，C2为电流回路电容器组；C3，C4为电压回路电容器组；L为调频电抗器；K1为电压回路闸刀；SP1为试品被试相；SP2，SP3为试品非被试相；TA为电流互感器；FYn为母线电压测量分压器；FYf为恢复电压测量分压器；MOA为避雷器；TV为电压互感器。在试品断路器SP1的左侧为电流源回路，右侧为电压源回路。关合时，先关合试品非被试相SP2、SP3，再关合试品被试相SP1；开断时，先打开SP2、SP3，再打开SP1，然后在SP1电流过零前闭合K1，当电弧熄灭后，工频电压经过升压后与C3上的残压叠加在一起，共同施加于断口两端形成很高的恢复电压，若出现重击穿则是一次高压老练过程，若连续60次没有重击穿则认为断路器具备足够的抗重击穿水平。上述两种老练试验回路复杂且成本高，难以大量建设使用，并且以通过30
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60次开断无重击穿作为老练合格判据，不能对断路器抗重击穿性能进行量化评价。
[0005]上述两种试验回路复杂且成本高，很多断路器生产厂家并不具备搭建条件，因此存在大量出厂老练虚报和不规范的情况，同时因为没有现场老练可用的老练方法及装置，导致实际断路器投运前并不是都很好的开展了老练试验，往往在投运后会出现重击穿。综上，电容器组真空断路器现场老练希望能有一种可模拟实际关合电容器组工况并对电容器组真空断路器抗重击穿性能量化评价的可移动式老练试验方法用于指导可移动老练装置研制，电源容量小、简单、成本低、集成度高，既可以满足出厂老练需要，更可以满足电网公司断路器抽检老练、现场老练及抗重击穿性能检测等现场老练需求。

技术实现思路

[0006]本专利技术提出一种用于断路器开断老练和抗冲击穿特性评价的装置及方法，以解决如何对断路器进行开断老练试验以及进行抗冲击穿性能评估的问题。
[0007]为了解决上述问题，根据本专利技术的一个方面，提供了一种用于断路器开断老练和抗冲击穿特性评价的装置，所述装置包括：直流高压电源、充电电阻Rs2、储能电容Cs2、调节电阻R1、恢复电压电容Ck、充电电阻R2、控制开关GK2、第一电阻分压器FY2、第二电阻分压器FY3、第三电阻分压器FY4、金属氧化物限压器MOA和试品断路器SP；其中，
[0008]所述直流高压电源的正极与充电电阻Rs2的一端相连接，充电电阻Rs2的另一端分别与储能电容Cs2的一端、调节电阻R1的一端和第一电阻分压器FY2的一端相连接，调节电阻R1的另一端分别与恢复电压电容Ck的另一端、充电电阻R2的一端和第二电阻分压器FY3的一端相连接，充电电阻R2的另一端与控制开关GK2的一端相连接，控制开关GK2的另一端分别与三电阻分压器FY4的一端、金属氧化物限压器MOA的一端和试品断路器SP的一端相连接；储能电容Cs2的另一端、第一电阻分压器FY2的另一端、恢复电压电容Ck的另一端、第三电阻分压器FY4的另一端、金属氧化物限压器MOA的另一端和试品断路器SP的另一端均与所述直流高压电源的另一端相连，且接地；
[0009]所述第一电阻分压器FY2，用于测量储能电容Cs2两端的电压；
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于断路器开断老练和抗冲击穿特性评价的装置，其特征在于，所述装置包括：直流高压电源、充电电阻Rs2、储能电容Cs2、调节电阻R1、恢复电压电容Ck、充电电阻R2、控制开关GK2、第一电阻分压器FY2、第二电阻分压器FY3、第三电阻分压器FY4、金属氧化物限压器MOA和试品断路器SP；其中，所述直流高压电源的正极与充电电阻Rs2的一端相连接，充电电阻Rs2的另一端分别与储能电容Cs2的一端、调节电阻R1的一端和第一电阻分压器FY2的一端相连接，调节电阻R1的另一端分别与恢复电压电容Ck的另一端、充电电阻R2的一端和第二电阻分压器FY3的一端相连接，充电电阻R2的另一端与控制开关GK2的一端相连接，控制开关GK2的另一端分别与三电阻分压器FY4的一端、金属氧化物限压器MOA的一端和试品断路器SP的一端相连接；储能电容Cs2的另一端、第一电阻分压器FY2的另一端、恢复电压电容Ck的另一端、第三电阻分压器FY4的另一端、金属氧化物限压器MOA的另一端和试品断路器SP的另一端均与所述直流高压电源的另一端相连，且接地；所述第一电阻分压器FY2，用于测量储能电容Cs2两端的电压；所述第二电阻分压器FY3，用于测量恢复电压电容Ck两端的电压，获取恢复电压；所述第三电阻分压器FY4，用于测量试品断路器SP两端的电压，获取断口电压波形；所述属氧化物限压器MOA，用于限制试验异常产生的过电压；所述直流高压电源，用于给所述储能电容Cs2充电；通过调节电阻R1调节动态恢复电压幅值或上升速率，以改变试品断路器的重击穿次数，从而实现开断老练强度的调节；通过调节动态恢复电压档位，获得试品断路器断口不发生高电位区重击穿的恢复电压波形，从而获取断口介质恢复曲线，通过比较断口介质恢复曲线与标准容性开断恢复电压，对断路器抗重击穿特性进行分档位的量化评价。2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，当直流高压电源给所述储能电容Cs2充电时，所述控制开关GK2处于分闸状态，所述试品断路器SP处于合闸状态；当储能电容Cs2放电时，所述控制开关GK2处于合闸状态，所述试品断路器SP处于空载开关状态。3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述储能电容Cs2的电容大于恢复电压电容Ck的电容，恢复电压电容Ck的电容远大于试品断路器SP的断口电容与金属氧化物限压器MOA的电容之和。4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述恢复电压电容Ck的电容为预设倍数阈值...

【专利技术属性】
技术研发人员：李志兵，张然，范毅，刘北阳，徐晓东，田阳，丁然，赵科，
申请(专利权)人：国网江苏省电力有限公司电力科学研究院武汉大洋义天科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：