专利名称：特高压电流互感器暂态特性试验装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及电流互感器暂态特性的试验装置，特别是特高压电流互感器暂态特性试验装 置，其属于特高压电力设备的领域范畴。
背景技术：
通常，特高压电网的运行电压超过1000kV，当电网发生事故时，会产生比超高压电网更 大的短路电流，例如达到100kA以上。这样就要求安装在特高压电网用于保护的电流互感器 能响应比过去更大的故障电流。据申请人所知，现有的电流互感器暂态特性的试验装置在没 有进行技术改造或者采取辅助技术手段的条件下，就现有的试验装置的技术水准而言，对这 样的电流互感器进行暂态特性试验是十分困难的。目前的动热稳定试验装置虽然可以提供这 个级别的交流电流，但是不能满足合一分以及合—分一合一分循环要求的时间常数。这是因 为电网相间或相对地短路时，回路电阻小，功率因数低，时间常数一般超过lOOms，例如达 到120ms;而由于动热稳定试验回路的电流通过变压器变换产生的，而变压器绕组的电阻串 接在回路中，从而使回路电阻显著增加，导至功率因数高，时间常数难以超过50ms。到目前 为止，大电流互感器的暂态特性试验装置只有使用冲击发电机或者直接把电网短路。由于特 高压电流互感器要求有更大的暂态试验电流，现有的这两种试验装置只有进行容量升级后才 能使用，这是一项投资巨大的工程。
发明内容
本发明的后的是，针对现有试验设备难以进行特高压电流互感器暂态特性试验的问题进 行技术改进，提出特高压电流互感器暂态特性试验装置，这样一来，就能在较少投入情况下 满足特高压电流互感器暂态特性试验的需要。
本发明解决其技术问题采用的技术方案是，由暂态电流发生装置、暂态电流母线和测量 控制装置组成，其特征是暂态电流发生装置包括交流电流发生装置和脉冲直流发生装置， 暂态电流母线包括交流等安匝母线和脉冲直流等安匝母线，它们绕在暂态电流互感器的环形 线圈上，构成交流等安匝母线绕组和脉冲直流等安匝母线绕组，交流等安匝母线绕组与交流 电流发生装置连接并组成交流等安匝回路，直流等安匝母线绕组经过开关、电抗器和电阻器 与一台或两台脉冲直流发生装置连接并组成直流等安匝回路，放电的时序由测量控制装置操 作。
其特征是交流等安匝母线绕组和脉冲直流等安匝母线绕组的匝数相等，并使用共同的 去耦阻抗。
本发明使用交流电流发生装置和脉冲直流发生装置以及由交流等安匝母线续组与脉冲直 流等安匝母线绕组组成暂态电流发生装置，本发明采用暂态电流母线在暂态^流互感器的环 形线圈上按圆周均匀分布方式分别绕制有交流等安匝母线绕组和脉冲直流等安匝母线绕组，两个绕组的匝数相等，两个绕组使用共同的去耦阻抗，交流等安匝母线绕组经过开关与一台 大容量降压变压器输出端连接并组成交流等安匝回路，直流等安匝母线绕组经过开关、电抗 器和电阻器与一台或两台充有高电压的电容器连接并组成直流等安匝回路。放电的时序由测 量控制装置操作，两个回路联合放电时在被试暂态电流互感器的环形铁芯上可以得到需要的 暂态试验电流。
本发明的工作原理是，特高压暂态电流互感器是母线型电流互感器，可以使用等安匪母 线进行等效试验，其中交流等安匝母线和脉冲直流等安匝母线在暂态电流互感器的环形线圈 圆周上用均匀分布方式绕有多匝，分别构成交流等安匝母线绕组和脉冲直流等安匝母线绕 组，按等安匝合成方式达到需要的暂态电流幅值以及面积扩大倍数。交流等安匝回路的电流 使用大容量降压变压器产生，直流等安匝回路的电流使用充有高电压的电容器经过电抗器和 电阻器放电产生。试验时，暂态电流互感器的二次绕组接入规定的二次负荷，交流电流开关 合闸后即在交流等安匝母线上产生有直流偏移的交流电流，当交流电流接近达到最大值时， 充有高电压的电容器组放电开关合闸，在脉冲直流等安匝母线上产生脉冲电流，脉冲电流为 波前时间20ms 30ms，半波时间100ms 150ms的双指数波。合闸的相位用选相开关控 制，以便产生尽量大的直流偏移量。使用两台电容器交替放电即可对暂态电流互感器进行合 一分一合一分循环试验，两台电容器同时放电则可进行单次合一分试验。不论是合一分循环 还是合一分一合一分循环，整个试验时间都不超过ls，充分考虑了电流互感器动热稳定时间 限制。为了抵消交流电流回路和脉冲直流回路通过被试暂态电流互感器铁芯产生的感应电 势，令两个等安匝回路具有相等的匝数，同时两个电路通过去耦阻抗连接，去耦阻抗的大小 等于被试暂态电流互感器二次回路总阻抗折算到等安匝回路的阻抗值，使两个回路的耦合系 数接近为零。
本发明的优点是，构思新颖，设计合理，结构简单，使用方便。有益效果之一是避免了 建造更大容量冲击发电机的巨额投入以及避免对电网产生有破坏性的长时间短路电流冲击， 降低了特高压暂态电流互感器的试验成本，有益效果之二是节约大量铜铁等战略物资和土地 资源，有益效果之三是运行时节省电能而且大大减低试验电流对环境的电磁污染，对环境保 护有利。
图l、是本发明的等安匝合成试验回路示意图。 图2、是电容放电回路原理电路图。 图3、是本发明的实施例示意图。
图中l.交流电流发生装置，2.脉冲直流发生装置，3.暂态电流母线，4.暂态电流互感 器，5.大电流负荷箱，6.去耦阻抗，7.交流变压器，8.交流电流开关，9.交流等安匝母线，10. 脉冲直流等安匝母线，ll.电阻器，12.电抗器，13.电容A组放电开关，14.电容器A组充电 开关，15.电容A组，16.电容器A组充电整流管，17.整流变压器，18.电容器B组放电开关； 19.电容器B组充电开关，20.电容器B组，21.电容器B组充电整流管，22..测量控制装置。
具体实施方式
下面，根据附图详细描述本发明的实施例。
如图1、图2、图3所示，本发明由暂态电流发生装置、暂态电流母线3和测量控制装 置组成。暂态电流发生装置包括交流电流发生装置1和脉冲直流发生装置2，交流电流发生 装置1由交流变压器7和开关8组成，暂态电流母线3包括交流等安匝母线9和脉冲直流等 安匝母线10，它们绕在暂态电流互感器4的环形线圈上，构成交流等安匝母线绕组和脉冲 直流等安匝母线绕组，交流等安匝母线绕组与交流电流发生装置连接并组成交流等安匝回 路，直流等安匝母线绕组经过开关(图1中，采用的开关为电容A组放电开关13，图3中 采用的开关包括电容A组放电开关13和电容B组放电开关18)、电抗器12和电阻器11与 一台或两台脉冲直流发生装置2连接并组成直流等安匝回路，测量控制装置22与暂态电流 发生装置的交流电流发生装置1和脉冲直流发生装置2电耦合，交流等安匝回路放电的时 序、直流等安匝回路放电的时序由测量控制装置22操作。交流等安距母线9和脉冲直流等 安匝母线IO共用一个去耦阻抗6组成暂态电流母线3。交流电流发生装置l和脉冲直流发生 装置2分别通过暂态电流母线3的交流等安匝母线9和脉冲直流等安匝母线10绕在暂态电 流互感器4的环形线圈上的交流等安匝母线绕组和和脉冲直流等安匝母线绕组与暂态电流互 感器4的环形线圈电耦合，大电流负荷箱5与暂态电流互感器4配接。
在图l所示的等安匝合成试验回路中，采用有交流电流发生装置l，脉冲直流发生装置 2，暂态电流母线3，暂态电流互感器4，大电流负荷箱5。交流电流发生装置1由交流变压 器7和交流电流开关8组成，脉冲直流发生装置由电阻器ll，电抗器12，电容A组放电开 关13、.电容器A组15，电容器A组充电幵关14，电容器A组充电整流管16，整流变压器 17组成。暂态电流母线由交流等安匝母线9，脉冲直流等安匝母线IO，去耦阻抗6组成。本 发明釆用了等安匝合成试验回路对暂态电流互感器4进行暂态特性等效试验，试验时暂态电 流互感器的二次侧接入大电流负荷箱5，等安匝合成试验回路包括由交流等安匝母线9和脉 冲直流等安匝母线IO分别组成的两个电流回路，分别由交流电流发生装置l和脉冲直流发 生装置2供电，两个电流回路共用一个去耦阻抗6，两个电流回路在去耦阻抗6上产生压 降，抵消两个回路由于等安匝绕组通过暂态电流互感器4的铁芯发生磁耦合产生的感应电 势。等安匝交流电流母线和等安匝脉冲直流母线用圆周均匀分布方式绕制在暂态电流互感器 铁芯上。
在图2所示电容器的放电电路中，充有电势E的电容器C通过开关K向具有电阻R和 电感L的脉冲直流母线放电，记^-i C, 7:2=丄/^，在满足巧>>7:2的条件下，将产生双 指数波的冲击电流。波前时间约为3ri,半波时间约为、。峰值电流接近E/R。
在图3给出的实施例示意图中，暂态电流互感器4的额定电流为6kA，暂态电流 100kA，暂态面积系数IO。交流变压器7的额定输出电流5kA，阻抗电压12%。交流等安胆 母线9在暂态电流互感器4的环形线圈圆周上均绕20匝。交流等安匝回路阻抗与变压器内 阻抗之比控制在4以下，交流变压器7的二次空载电压按短路电流25kA设计。交流电流开关8合闸后，在交流等安匝母线9中产生5kA带直流偏移的交流电流。脉冲直流电流由电容 量0.5 F的.电容器A组15和电容器B组20分别通过电容A组放电开关13和电容B组放电 开关18放电产生，脉冲直流等安匝母线10在暂态电流互感器4的环形线圈圆周上均绕20 匝。电抗器12的电感量与脉冲直流等安匝回路电感量之和约2mH，电阻器ll与该回路电阻 之和约0.2 Q,电容器最高充电电压3kV。整流变压器17通过整流管16和21以及电容器A 组充电开关14和电容器B组充电开关19分别对电容器A组15和电容器B组20充电。去 耦阻抗6的量值等于暂态电流互感器4二次回路总阻抗(等于大电流负荷箱5、 二次导线、 二次绕组电阻和漏电抗之和)折算到等安匝绕组的值，在本实施例中约为0.15mQ。只使用 电容器A组15时，^ =/ C 100 w， t2 10m"电容放电100ms后试验的暂态面积
倍数约为rjr，其中r为工频电流周期，等于20ms，这样巧/r的值大致等于5。测量控制 装置22根据重合闸试验要求在适当时候投入电容器B组20，通过两组电容H交替放电可以 满足合一分一合一分循环暂态面积扩大倍数10的试验要求。图3的电路也可以进行单次合 一分试验，如果电容器A组15和电容器B组20同时放电，时间常数r,将增加至接近原来' 的2倍，使试验的暂态面积增加至接近原来的2倍。
权利要求
1. 特高压电流互感器暂态特性试验装置，由暂态电流发生装置、暂态电流母线和测量控制装置组成，其特征是暂态电流发生装置包括交流电流发生装置(1)和脉冲直流发生装置(2)，暂态电流母线(3)包括交流等安匝母线(9)和脉冲直流等安匝母线(10)，它们绕在暂态电流互感器的环形线圈上，构成交流等安匝母线绕组和脉冲直流等安匝母线绕组，交流等安匝母线绕组与交流电流发生装置(1)连接并组成交流等安匝回路，直流等安匝母线绕组经过开关、电抗器(12)和电阻器(11)与一台或两台脉冲直流发生装置(2)连接并组成直流等安匝回路，放电的时序由测量控制装置(22)操作。
2、 根据权利要求l所述的特高压电流互感器暂态特性试验装置，其特征是交流等安匝 母线绕组和脉冲直流等安匝母线绕组的匝数相等，并使用共同的去耦阻抗(6)。
全文摘要
本发明涉及特高压电流互感器暂态特性试验装置。在暂态电流互感器的环形线圈上按圆周均匀分布方式分别绕制交流等安匝母线绕组和脉冲直流等安匝母线绕组，两个绕组的匝数相等，两个绕组使用共同的去耦阻抗，交流等安匝母线回路经过开关与一台大容量降压变压器输出端连接并组成交流等安匝回路，直流等安匝母线绕组经过开关、电抗器和电阻器与一台或两台充有高电压的电容器连接并组成直流等安匝回路。放电的时序由测量与控制装置操作，两个回路联合放电时在被试暂态电流互感器的环形铁芯上可以得到需要的暂态试验电流。本发明的优点是，构思新颖，设计合理，结构简单，使用方便，降低了特高压暂态电流互感器的试验成本，减低试验电流对环境的电磁污染。
文档编号G01R31/00GK101281225SQ200810047720
公开日2008年10月8日 申请日期2008年5月15日 优先权日2008年5月15日
发明者前 李, 王乐仁, 王海燕, 章述汉, 民 雷 申请人:国网武汉高压研究院