一种断路器用合闸电阻雷电冲击耐受试验装置及试验方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开一种断路器用合闸电阻雷电冲击耐受试验装置及试验方法，试验装置包括可控高压直流充电电源

【技术实现步骤摘要】
一种断路器用合闸电阻雷电冲击耐受试验装置及试验方法


[0001]本专利技术涉及电气工程
，涉及特高压设备，特别涉及一种断路器用合闸电阻雷电冲击耐受试验装置及试验方法
。

技术介绍

[0002]随着我国特高压输电技术的发展，合闸电阻广泛用在
330kV
及以上输电线路中，用于限制高压断路器分合闸过程产生的过电压并抑制电弧重燃，是发展超
、
特高压输变电设备的核心保护
。
[0003]碳
‑
陶瓷线性电阻是断路器合闸电阻目前最为成功的研究方向，其配方
、
工艺和制造技术目前仍处于国外封锁和垄断状态，我国高压输电线路中使用的断路器合闸电阻完全依赖于进口
。
我国的碳
‑
陶瓷线性电阻制备研究已经起步，但并未有实质性的技术突破，高电压试验技术在国内尚属空白
。
[0004]雷电冲击耐压试验是断路器合闸电阻的关键的试验项目
。
在高电压绝缘测试中，
MARX
雷电冲击发生器广泛应用于电气绝缘材料
、
电力设备
(
诸如绝缘子
、
套管等
)
的绝缘性能试验中，但现有的高电压试验技术中
MARX
雷电冲击发生装置主要针对电气绝缘材料
、
电力设备等高阻状态的试验对象，对合闸电阻及类似的电力设备或电力器件的雷电冲击耐压试验并不合适，主要原因是断路器的合闸电阻常规状态为低阻
。
试验结果证明：当现有
MARX
雷电冲击发生器对合闸电阻作用时，施加在合闸电阻负载上的冲击电压波形将发生明显的畸变
。
因此，开展断路器合闸电阻高电压雷电冲击试验技术的研究和试验装置的开发，可以促进碳
‑
陶瓷线性合闸电阻配方
、
工艺的研究，加速其在超特高压输电系统的应用，制定断路器合闸电阻的试验标准，均具有重要的理论意义和工程应用价值
。

技术实现思路

[0005]针对现有技术存在的不足，本专利技术目的在于提供了一种断路器用合闸电阻雷电冲击耐受试验装置及试验方法，建立适合不同阻值合闸雷电冲击耐受电压的试验装置和试验方法
。
[0006]为达到上述目的，本专利技术采用的技术方案是：
[0007]一种断路器用合闸电阻雷电冲击耐受试验装置，包括可控高压直流充电电源
、
雷电冲击放电单元
、
合闸电阻负载和计算机测控管理系统；
[0008]所述可控高压直流充电电源由可调整的高压直流充电电源和直流分压器组成，可控高压直流充电电源用于为雷电冲击放电单元的储能电容元件进行充电；
[0009]所述雷电冲击放电单元包括储能电容
C1、
放电开关
G、
波形形成电感
L、
第一波形形成或保护电阻
Rps、
第二波形形成或保护电阻
Rpo
和合闸电阻
Zr
；合闸电阻
Zr
为合闸电阻负载，储能电容
C1通过放电开关
G
和波形形成电感
L、
第一波形形成或保护电阻
Rps、
第二波形形成或保护电阻
Rpo
对合闸电阻
Zr
放电产生雷电冲击电压并施加在合闸电阻负载两端，产生满足标准要求的雷电冲击电压波形；
[0010]所述计算机测控管理系统用于自动监测合闸电阻雷电冲击试验的充电过程，自动控制合闸电阻雷电冲击耐受试验的流程；实现合闸电阻雷电冲击耐受试验结果的分析和判别；合闸电阻冲击耐压试验信号的提取
、
记录
、
储存
、
查询和试验报表输出
。
[0011]进一步，所述储能电容
C1两端与可调高压直流充电电源的高压端和低压端并联连接，储能电容
C1的高压端与放电开关
G
的高压端电气连接，放电开关
G
的低压端与波形形成电感
L
的高压端电气连接，波形形成电感
L
的低压端与第一波形形成或保护电阻
Rps
的高压端电气连接，第一波形形成或保护电阻
Rps
的另一端与合闸电阻
Zr
的一端电气连接；负载
Zr
的另一端与可控高压直流充电电源的低压端或储能电容
C1的低压端电气连接，第二波形形成或保护电阻
Rpo
并接在放电开关
G
与波形形成电感
L
电气连接处和储能电容
C1的低压端之间
。
[0012]进一步，所述储能电容
C1、
放电开关
G、
波形形成电感
L、
第一波形形成或保护电阻
Rps、
第二波形形成或保护电阻
Rpo
均为可离散调整参数的元器件
。
[0013]进一步，所述计算机测控管理系统包括脉冲电压分压器
、
示波器
、
控制单元和计算机；控制单元由充电电压监测电路和可编程控制器组成实现自动控制合闸电阻雷电冲击耐受试验的流程；合闸电阻负载两端施加的雷电冲击电压由脉冲电阻分压器
、
示波器进行提取和记录，且通过计算机与示波器之间数据通讯实现合闸电阻雷电冲击耐受电压试验的控制和数据处理
。
[0014]进一步，所述计算机与控制单元通过光纤传输通讯，计算机与示波器之间采用网口输出传输数据
。
[0015]进一步，所述可控高压直流充电电源具有人机交互界面，其输出电压通过自身人机交互界面设置，或者通过计算机测控管理系统调控
。
[0016]进一步，所述雷电冲击放电单元中的电流表达式为：
[0017][0018]则作用在合闸电阻
Zr
两端的电压表达式为：
[0019][0020]作用在合闸电阻
Zr
两端冲击电压波形的上升时间
T1和半峰值时间
T2分别为
1.67
×
(t
90
％
‑
t
30
％
)
和冲击电压的原点至电压下降至峰值
50
％时刻之间的间隔时间；
[0021]式中，为等效回路的总电阻，为等效回路的总电容，
U0为雷电冲击电压放电单元中储能电容两端的充电
/
放电电压，
t
90
％
和
t
30
％
分别为雷电冲击电压放电单元输出电压波
90
％峰值和
30
％峰值所对应的时间...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种断路器用合闸电阻雷电冲击耐受试验装置，其特征在于：包括可控高压直流充电电源
(1)、
雷电冲击放电单元
(2)、
合闸电阻负载
(3)
和计算机测控管理系统
(4)
；所述可控高压直流充电电源
(1)
由可调整的高压直流充电电源
(1
‑
1)
和直流分压器
(1
‑
2)
组成，可控高压直流充电电源
(1)
用于为雷电冲击放电单元
(2)
的储能电容元件进行充电；所述雷电冲击放电单元
(2)
包括储能电容
C1、
放电开关
G、
波形形成电感
L、
第一波形形成或保护电阻
Rps、
第二波形形成或保护电阻
Rpo
和合闸电阻
Zr
；合闸电阻
Zr
为合闸电阻负载
(3)
，储能电容
C1通过放电开关
G
和波形形成电感
L、
第一波形形成或保护电阻
Rps、
第二波形形成或保护电阻
Rpo
对合闸电阻
Zr
放电产生雷电冲击电压并施加在合闸电阻负载两端，产生满足标准要求的雷电冲击电压波形；所述计算机测控管理系统
(4)
用于自动监测合闸电阻雷电冲击试验的充电过程，自动控制合闸电阻雷电冲击耐受试验的流程；实现合闸电阻雷电冲击耐受试验结果的分析和判别；合闸电阻冲击耐压试验信号的提取
、
记录
、
储存
、
查询和试验报表输出
。2.
如权利要求1所述的断路器用合闸电阻雷电冲击耐受试验装置，其特征在于：所述储能电容
C1两端与可调高压直流充电电源
(1)
的高压端和低压端并联连接，储能电容
C1的高压端与放电开关
G
的高压端电气连接，放电开关
G
的低压端与波形形成电感
L
的高压端电气连接，波形形成电感
L
的低压端与第一波形形成或保护电阻
Rps
的高压端电气连接，第一波形形成或保护电阻
Rps
的另一端与合闸电阻
Zr
的一端电气连接；负载
Zr
的另一端与可控高压直流充电电源
(1)
的低压端或储能电容
C1的低压端电气连接，第二波形形成或保护电阻
Rpo
并接在放电开关
G
与波形形成电感
L
电气连接处和储能电容
C1的低压端之间
。3.
如权利要求2所述的断路器用合闸电阻雷电冲击耐受试验装置，其特征在于：所述储能电容
C1、
放电开关
G、
波形形成电感
L、
第一波形形成或保护电阻
Rps、
第二波形形成或保护电阻
Rpo
均为可离散调整参数的元器件
。4.
如权利要求1所述的断路器用合闸电阻雷电冲击耐受试验装置，其特征在于：所述计算机测控管理系统
(4)
包括脉冲电压分压器
(5)、
示波器
(6)、
控制单元
(7)
和计算机
(8)
；控制单元
(7)
由充电电压监测电路
(7
‑
1)
和可编程控制器
(7
‑
2)
组成实现自动控制合闸电阻雷电冲击耐受试验的流程；合闸电阻负载
(3)
两端施加的雷电冲击电压由脉冲电阻分压器
(5)、
示波器
(6)
进行提取和记录，且通过计算机
(8)
与示波器
(6)
之间数据通讯实现合闸电阻雷电冲击耐受电压试验的控制和数据处理
。5.
如权利要求4所述的断路器用合闸电阻雷电冲击耐受试验装置，其特征在于：所述计算机
(8)
与控制单元
(7)
通过光纤传输通讯，计算机
(8)
与示波器
(6)
之间采用网口输出传...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙晋茹，姚学玲，陈维，李树，郭永强，陈景亮，
申请(专利权)人：西安交通大学，
类型：发明
国别省市：