一种用于发生延迟过零试验电流的电源系统及方法与流程

1.本发明涉及高压电器试验技术领域，具体是一种用于发生延迟过零试验电流的电源系统及方法。


背景技术：

2.发电机断路器安装在电厂发电机组的出口端，用来开断发电机源短路故障和系统源短路故障，起到保护发电机组安全运行的重要作用。
3.理论分析和运行经验表明，在发生发电机故障时，当故障前发电机在欠励磁状态下以超前功率因数运行时，会出现最大非对称度，发电机源短路电流的对称分量也低于要求的对称短路电流，对大量的发电机运行结果分析表明，最大的非对称度为130％，此时短路电流的交流分量仅为要求值得74％。因此，发电机断路器开断发电机源故障短路电流时，在触头分离时刻的直流分量标幺值可能大于1，这将会导致短路电流延迟过零和发电机断路器的燃弧时间延长。
4.此外，输电线路发生单相接地故障，且故障不能快速切除的情况下，线路两侧断路器在重合闸短路故障时，将会出现延迟过零的短路电流，将导致断路器开断失败。根据运行经验，换流站发生短路故障时，也会存在延迟过零的短路电流，对开关电器和保护电器的考核也相对比较严苛。
5.根据国家标准和电气设计的规范要求，高压断路器开断和关合短路故障的能力需要在投入工程运行之前得到验证。因此，需要设计和开发能够发生延迟过零试验电流的电源系统及其调控方法，建立相同或等价的试验条件，为产品的设计和研发提供可靠的试验数据和正确的设计方向，同时实现对开关电器和保护电器的试验考核，验证其开断延迟过零短路电流的能力。


技术实现要素：

6.本发明的目的在于提供一种用于发生延迟过零试验电流的电源系统，以实现对开关电器和保护电器在延迟过零短路电流工况下的开断性能考核。
7.为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
8.一种用于发生延迟过零试验电流的电源系统，包括短路电源、短路变压器、调节阻抗、选相合闸断路器、试品、分闸断路器，所述的短路电源为中压断路器直接试验和高压断路器合成试验的电流源，所述的短路变压器为通过正、反接线实现所需的试验电压，所述的选相合闸断路器在设定时刻合闸产生延迟过零试验电流波形；调节阻抗用于调节电源系统中的阻抗大小。
9.在上述技术方案的基础上，本发明还提供以下可选技术方案：
10.在一种可选方案中：短路电源为三相电路系统中的短路发电机1或变电站电源专线2，其中，变电站电源专线2的电压等级不小于220v。
11.在一种可选方案中：还包括调频装置，所述调频装置与试验品所在电路相并联并
用于调节电流波形频率。
12.在一种可选方案中：选相合闸断路器的开关动作时间为15-20ms，合闸控制精度为
±
3。
13.在一种可选方案中：试品为需要进行延迟过零短路电流开断的开关电器或保护电器。
14.在一种可选方案中：试品为单相试品或三相试品，当为单相试品时，将试品接在发生延迟过零的相上；当为三相试品时，将试品考核相接在发生延迟过零的相上。
15.一种用于发生延迟过零试验电流的调控方法，该方法是基于上述所述的一种用于发生延迟过零试验电流的电源系统实现的，包括以下步骤：
16.选定某相(a)为产生延迟过零试验电流的试验相，则在该相(a)和相邻滞后相(b)的线电压(u
ab
)过零处合闸；
17.间隔约四分一周期时相邻的超前相(c)合闸，则在a相上产生延迟过零的试验电流；
18.假设选定相(a)和相邻滞后相(b)的线电压标幺值为合闸时刻为t＝0，则选定相(a)的短路试验电流的标幺值表达式为：
[0019][0020]
在t＝δt时刻的直流分量i
dc
为：
[0021][0022]
上式中，ω为电源频率，a为合闸相角，为功率因数角，δt为合闸间隔时间，τ为回路时间常数。
[0023]
相较于现有技术，本发明的有益效果如下：
[0024]
本发明可以实现对开关电器和保护电器在延迟过零短路电流工况下的开断性能考核；其性能实验结果准确，操作便捷。
附图说明
[0025]
图1为本发明的一个实施例中的系统原理整体结构示意图。
[0026]
图2为本发明的延迟过零短路电流波形图。
[0027]
附图标记注释：短路发电机1、变电站电源专线2、分闸断路器4、选相合闸断路器5、调节阻抗6、短路变压器7、调频装置8、试品9。
具体实施方式
[0028]
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白,以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明；在附图或说明中，相似或相同的部分使用相同的标号，并且在
实际应用中，各部件的形状、厚度或高度可扩大或缩小。本发明所列举的各实施例仅用以说明本发明，并非用以限制本发明的范围。对本发明所作的任何显而易知的修饰或变更都不脱离本发明的精神与范围。
[0029]
在一个实施例中,如图1所示，提供一种用于发生延迟过零试验电流的电源系统，包括短路电源、短路变压器7、调节阻抗6、选相合闸断路器5、试品9、分闸断路器4，所述的短路电源为中压断路器直接试验和高压断路器合成试验的电流源，所述的短路变压器7为通过正、反接线实现所需的试验电压，所述的选相合闸断路器在设定时刻合闸产生延迟过零试验电流波形；调节阻抗6用于调节电源系统中的阻抗大小；
[0030]
其中，试品9为需要进行延迟过零短路电流开断的开关电器或保护电器；试品9为单相试品或三相试品，当为单相试品时，将试品9接在发生延迟过零的相上；当为三相试品时，将试品9考核相接在发生延迟过零的相上；
[0031]
在一个实施例中,如图1所示，短路电源为三相电路系统中的短路发电机1或变电站电源专线2，其中，变电站电源专线2的电压等级不小于220v；图1中，m为短路发电机1的拖动电机，if为短路发电机1的励磁电流。
[0032]
在一个实施例中,如图1所示，选相合闸断路器5的开关动作时间为15-20ms，合闸控制精度为
±3°
；
[0033]
在一个实施例中，如图1所示，还包括调频装置8，所述调频装置8与试验品所在电路相并联并用于调节电流波形频率；
[0034]
一种用于发生延迟过零试验电流的调控方法，该方法是基于上述实施例中所述的一种用于发生延迟过零试验电流的电源系统实现的，包括以下步骤：
[0035]
选定某相(a)为产生延迟过零试验电流的试验相，则在该相(a)和相邻滞后相(b)的线电压(u
ab
)过零处合闸；
[0036]
间隔约四分一周期时相邻的超前相(c)合闸，则在a相上产生延迟过零的试验电流；
[0037]
如图2所示，假定试验要求断路器触头分离时刻的短路电流直流分量的非对称度为110％，断路器的最短燃弧时间为10ms。选定a相为产生延迟过零试验电流的试验相(约定在a相的第二个大半波末开断)，则在a相和相邻的滞后相b的线电压(u
ab
)过零处合闸，间隔5ms后，相邻的超前相c合闸；a相和b相合闸瞬间的线电压标幺值为合闸时刻为t＝0，则选定a相的短路试验电流的标幺值表达式为：
[0038][0039]
在t＝δt时刻的直流分量i
dc
为：
[0040][0041]
上式中，ω为电源频率，a为合闸相角，为功率因数角，δt为合闸间隔时间，τ为
回路时间常数；
[0042]
经过两个公式的联立求解，试验系统时间常数需要不低于135ms，计算结果如附图2所示，a相上出现了延迟过零现象，a相第二个大半波末过零点时刻为41ms，则触头分离时刻为31ms，触头分离时刻的直流分量为110％，满足参数要求。
[0043]
以上所述，仅为本公开的具体实施方式，但本公开的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本公开揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本公开的保护范围之内。因此，本公开的保护范围应以权利要求的保护范围为准。