【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于高压电故障模拟，特别涉及一种有载分接开关切换电弧模拟装置。
技术介绍
1、有载调压变压器作为输配电系统中的核心电气设备，根据电磁感应的原理实现了电力系统的输配电过程。有载分接开关(on-load tap-changer，oltc)作为有载调压变压器中的运动部件，根据电力系统的实际负荷变动情况，可以在不断电的情况下通过逐级调压从而实现负荷电压稳定、调节控制无功潮流、提高电网灵活性等功能。分接开关的正确动作不仅能降低电力系统电压的波动，还能提高电气设备功率利用率。因此oltc的运行状况直接影响到电力系统的运行稳定。
2、切换开关作为负载电流转换的主要器件，其良好的绝缘性能极大程度决定了有载分接开关本体的工作可靠性。我国特高压有载分接开关均由abb和mr两家公司生产，目前国内对有载分接开关中裸金属放电特性及影响因素暂不清楚。有载分接开关的裸金属触头调压过程中在级间电压的作用下具有滑动电接触的特征，动静触头在开合瞬间产生点火效应影响电极的绝缘性能。且由于换流变开关动作频繁，触头寿命急剧下降，导致电极油隙容易产生放电，严重时可能发生击穿导致事故发生。因此换流变分接开关的故障发生率普遍高于普通电力变压器。但当前研究尚未对分接开关中油隙绝缘的长期失效机制或放电原因给出完善解释。因此，亟需专利技术一种有载分接开关切换电弧模拟装置，根据分接开关运行的实际工况模拟开关切换过程中电弧的产生过程，以便对于不同触头烧蚀程度裸金属主触头绝缘特性展开研究。
技术实现思路
1、本专利技术
2、腔体外壳的顶端设有抽真空口，用于对密闭试验腔体内抽真空；
3、腔体外壳的顶端设有顶部观察窗，通过顶部观察窗能够观察腔体内部绝缘油浑浊度以及金属电极触头的磨损及烧蚀情况；
4、腔体外壳侧壁沿水平方向间隔设置第一电极放置孔和第二电极放置孔，高压电极通过第一电极放置孔进入密闭试验腔体内部，高压电极安装于第一高压套管及绝缘护套内，第一高压套管及绝缘护套用于高压电极和腔体外壳的密封和绝缘；接地电极安装于第二高压套管及绝缘护套内，第二高压套管及绝缘护套用于接地电极和腔体外壳的密封和绝缘；高压电极和接地电极的内端分别通过裸铜带与有载分接开关主触头相连，高压电极的外端与高压电源相连，接地电极的外端接地；
5、有载分接开关主触头包括：动触头和静触头，动触头与中心转轴的一端固定连接；静触头与密闭试验腔体底部固定连接；
6、步进电机的输出轴穿过腔体外壳顶端与中心转轴的另一端相连，步进电机驱动动触头在不同转速下的转动切换，实现不同持续时间的有载分接开关切换电弧模拟。
7、所述高压电极和接地电极采用黄铜材质，直径为30mm，长度为120mm，1平方毫米长期通流能力达到3～5a。
8、所述高压电极和接地电极的外侧均设置直径40mm的均压球。
9、所述高压电极和接地电极之间设置等效电阻，所述等效电阻为圆柱体，材料为锰铜合金，高度为150mm，底面直径为10mm，计算电阻为1.01mω，能够模拟真空泡等效电阻；所述等效电阻分别与高压电极和接地电极通过螺纹可拆卸连接；步进电机与等效电阻配合，能够适用于大电流开关切换实验。
10、所述步进电机静转矩达60n.m，可实现触头转速在0～1000r/min范围内精确可控。
11、所述步进电机考虑分接开关的切换速度完成有载分接开关主触头的切换动作，在375r/min转速下保证中心转轴转动。
12、所述第一高压套管及绝缘护套和第二高压套管及绝缘护套均为聚四氟乙烯材质，能够实现腔体内部绝缘耐压达10kv，通流能力达1.5ka。
13、所述密闭试验腔体为圆柱体腔体，密闭试验腔体的底面内直径480mm，外直径520mm；密闭试验腔体的内高度为320mm，总高度340mm；并且所述腔体外壳的厚度为20mm；能够满足密封、支撑、隔绝内外环境、耐压、及耐大电流的测量需求。
14、在所述腔体外壳的内表面，与有载分接开关主触头的每块绝缘板的中心位置相对应的位置，设置若干深度为10mm的腔体内部固定孔，用于支撑分接开关，并保证开关在切换过程中不发生相对位移。
15、所述密闭试验腔体的侧壁设置进气孔，直径20mm，所述进气孔的圆心距腔体外壳的底面距离略大于有载分接开关主触头顶端距腔体外壳的底面地距离，用于向腔体内注入气泡。
16、本专利技术的有益效果在于：
17、(1)可实现腔体内部不同持续时间切换电弧的精确模拟。利用静转矩达60n.m的步进电机，通过设置步进电机圈速对有载分接开关主触头转速进行精确调节，可实现触头转速在0～1000r/min范围内精确可控，并且调节过程只需对步进电机参数进行设定，调节方法简单可靠；
18、(2)腔体可同时耐受10kv电压和通流能力达1.5ka。通过选择金属电极和高压套管及护套的材质与尺寸，实现满足耐压和通流需求。
19、(3)可以观察腔体内部绝缘油的浑浊度和触头烧蚀情况，通过顶部观察窗观察腔体内部绝缘油和触头的状态。
20、综上所述，本专利技术公开的一种有载分接开关切换电弧模拟装置，各部件通过电路或机械装置连接为一个整体，在各部件共同配合下，能够完成主触头不同转速下的转动切换，实现不同持续时间的有载分接开关切换电弧模拟，可对不同触头烧蚀程度裸金属主触头绝缘特性开展研究。
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1.一种有载分接开关切换电弧模拟装置，其特征在于，包括：由腔体外壳(11)围成一个密闭试验腔体(1)，腔体外壳(11)的底部安装有支架(6)；腔体外壳(11)的侧壁设有注油口(14)，腔体外壳(11)的底面设有出油口(15)，注油口(14)和出油口(15)处均配置球形阀，用于绝缘油的注入和排出；
2.根据权利要求1所述有载分接开关切换电弧模拟装置，其特征在于，所述高压电极(51)和接地电极(52)采用黄铜材质，直径为30mm，长度为120mm，1平方毫米长期通流能力达到3～5A。
3.根据权利要求2所述有载分接开关切换电弧模拟装置，其特征在于，所述高压电极(51)和接地电极(52)的外侧均设置直径40mm的均压球。
4.根据权利要求1所述有载分接开关切换电弧模拟装置，其特征在于，所述高压电极(51)和接地电极(52)之间设置等效电阻(53)，所述等效电阻(53)为圆柱体，材料为锰铜合金，高度为150mm，底面直径为10mm，计算电阻为1.01mΩ，能够模拟真空泡等效电阻；所述等效电阻(53)分别与高压电极(51)和接地电极(52)通过螺纹可拆卸
5.根据权利要求1所述有载分接开关切换电弧模拟装置，其特征在于，所述步进电机(2)静转矩达60N.m，可实现触头转速在0～1000r/min范围内精确可控。
6.根据权利要求5所述有载分接开关切换电弧模拟装置，其特征在于，所述步进电机(2)考虑分接开关的切换速度完成有载分接开关主触头(3)的切换动作，在375r/min转速下保证中心转轴(7)转动。
7.根据权利要求1所述有载分接开关切换电弧模拟装置，其特征在于，所述第一高压套管及绝缘护套(41)和第二高压套管及绝缘护套(42)均为聚四氟乙烯材质，能够实现腔体内部绝缘耐压达10kV，通流能力达1.5kA。
8.根据权利要求1所述有载分接开关切换电弧模拟装置，其特征在于，所述密闭试验腔体(1)为圆柱体腔体，密闭试验腔体(1)的底面内直径480mm，外直径520mm；密闭试验腔体(1)的内高度为320mm，总高度340mm；并且所述腔体外壳(11)的厚度为20mm；能够满足密封、支撑、隔绝内外环境、耐压、及耐大电流的测量需求。
9.根据权利要求8所述有载分接开关切换电弧模拟装置，其特征在于，在所述腔体外壳(11)的内表面，与有载分接开关主触头(3)的每块绝缘板的中心位置相对应的位置，设置若干深度为10mm的腔体内部固定孔，用于支撑分接开关，并保证开关在切换过程中不发生相对位移。
10.根据权利要求1所述有载分接开关切换电弧模拟装置，其特征在于，所述密闭试验腔体(1)的侧壁设置进气孔，直径20mm，所述进气孔的圆心距腔体外壳(11)的底面距离略大于有载分接开关主触头(3)顶端距腔体外壳(11)的底面地距离，用于向腔体内注入气泡。
...【技术特征摘要】
1.一种有载分接开关切换电弧模拟装置，其特征在于，包括：由腔体外壳(11)围成一个密闭试验腔体(1)，腔体外壳(11)的底部安装有支架(6)；腔体外壳(11)的侧壁设有注油口(14)，腔体外壳(11)的底面设有出油口(15)，注油口(14)和出油口(15)处均配置球形阀，用于绝缘油的注入和排出；
2.根据权利要求1所述有载分接开关切换电弧模拟装置，其特征在于，所述高压电极(51)和接地电极(52)采用黄铜材质，直径为30mm，长度为120mm，1平方毫米长期通流能力达到3～5a。
3.根据权利要求2所述有载分接开关切换电弧模拟装置，其特征在于，所述高压电极(51)和接地电极(52)的外侧均设置直径40mm的均压球。
4.根据权利要求1所述有载分接开关切换电弧模拟装置，其特征在于，所述高压电极(51)和接地电极(52)之间设置等效电阻(53)，所述等效电阻(53)为圆柱体，材料为锰铜合金，高度为150mm，底面直径为10mm，计算电阻为1.01mω，能够模拟真空泡等效电阻；所述等效电阻(53)分别与高压电极(51)和接地电极(52)通过螺纹可拆卸连接；步进电机(2)与等效电阻(53)配合，能够适用于大电流开关切换实验。
5.根据权利要求1所述有载分接开关切换电弧模拟装置，其特征在于，所述步进电机(2)静转矩达60n.m，可实现触头转速在0～1000r/min范围内精确可控。
6.根据权利要求...
【专利技术属性】
技术研发人员：杨霄，齐波，陈天，李成榕，华名成，王辰曦，刘娇健，
申请(专利权)人：华北电力大学，
类型：发明
国别省市：
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