配电网单相弧光接地模拟装置的制造方法
【专利摘要】一种配电网单相弧光接地模拟装置，包括由三相隔离变压器、电网对地电容、单相升压变压器组成的380V等效配电网以及弧光电流发生器、高压开关，380V等效配电网将380V工频电压提高到10kV，弧光电流发生器在10kV电压下产生电弧电流。弧光电流发生器包括电流输入端子、保险丝、电流输出端子，单相升压变压器的副方绕组一端接地，另一端与电流输入端子连接，电流输入端子与保险丝的一端固定连接，保险丝的另一端悬空，并与电流输出端子保持1～3mm左右的距离，电流输出端子与高压开关连接后接地。本实用新型可以在380V电源条件下模拟配电网弧光接地故障，大大降低模拟实验平台的电源容量和设备造价，也降低了试验工作的安全风险。
【专利说明】
配电网单相弧光接地模拟装置
技术领域
[0001]本实用新型涉及电力系统接地故障模拟技术领域，具体是一种配电网单相弧光接地模拟装置。
【背景技术】
[0002]我国配电网为中性点非直接接地系统，配电网主要故障形式是单相接地。其中，由雷电等外部因素引起的弧光接地故障占最大比例。采用技术措施可以减小故障点工频续流，促使故障点电弧熄灭，使弧光接地现象消失，电网自动恢复正常运行，从而大大提高配电网供电可靠性。
[0003]模拟配电网弧光接地故障，是研究消弧技术措施的必要条件。在配电网电压等级搭建试验平台，因电压高，对应的电源容量需要数百kVA，设备造价高。此外，在高电压条件下进行试验，安全风险也较高。
【实用新型内容】
[0004]本实用新型提供一种配电网单相弧光接地模拟装置，可以在380V电源条件下模拟配电网弧光接地故障，大大降低模拟实验平台的电源容量和设备造价，也降低了试验工作的安全风险。
[0005]—种配电网单相弧光接地模拟装置，包括三相隔离变压器、电网对地电容、单相升压变压器、弧光电流发生器、高压开关，三相隔离变压器的原方中性点接地，副方中性点悬空，副方三相绕组分别通过三个电网对地电容接地，三相隔离变压器副方三相绕组其中任意一相与单相升压变压器的原方绕组的一端连接，单相升压变压器的原方绕组的另一端接地，弧光电流发生器包括电流输入端子、保险丝、电流输出端子，单相升压变压器的副方绕组一端接地，另一端与弧光电流发生器的电流输入端子连接，电流输入端子与保险丝的一端固定连接，保险丝的另一端悬空，并与电流输出端子保持I?3mm左右的距离，电流输出端子与尚压开关连接后接地。
[0006]进一步的，还包括与弧光电流发生器和高压开关串接的阻值可调节水电阻。
[0007]进一步的，所述阻值可调节水电阻由电解质水和一对电极组成，通过调节电解质的浓度可改变水电阻的电阻值。
[0008]进一步的，所述三相隔离变压器输入电压为工频380V，变比为380V/380V，容量1kVA;所述单相升压变压器输入电压为工频380V，变比为380V/10kV，容量lOkVA。
[0009]进一步的，所述高压开关的耐压等级为10kV。
[0010]本实用新型采用上述技术方案，具有以下的有益效果和优点:
[0011]1、本实用新型用单相升压变压器将380V电压提高到10kV，再利用自扩式保险丝间隙，达到击穿空气绝缘，可形成持续电弧性电流，因为变压器原方和副方之间的电磁关系，原方的电流波形与副方的弧光电流波形完全一致。
[0012]2、因变压器的变比关系，在380V侧可获得数十安培的故障电流，电弧持续时间取决于保险丝的大小和电流的大小。
[0013]3、利用自扩式保险丝间隙，可以解决试验中高压开关在合闸时产生电弧的安全问题，避免升压变压器过载，试验风险进一步降低。
[0014]4、采用水电阻调节电弧电流的大小，相对于大功率电阻，不需要考虑其耐压参数，温度最高只有100°C，阻抗调节更方便，安全性高，成本低。
[0015]5、本方法可以在实验室条件下模拟配电网弧光接地故障，模拟配电网构建中性点不接地系统，因此与实际配电网单相弧光接地故障具有相同的机理，大大降低了电源容量和设备造价，也降低压了试验工作的安全风险。
【附图说明】
[0016]图1是本实用新型配电网单相弧光接地模拟装置的电路结构示意图；
[0017]图2是本实用新型中弧光电流发生器的结构示意图。
[0018]图中:I一三相隔离变压器，2—电网对地电容，3—单相升压变压器，4一弧光电流发生器，5—阻值可调节水电阻，6—高压开关，7—电流输入端子，8—保险丝，9 一电流输出端子。
【具体实施方式】
[0019]下面将结合本实用新型中的附图，对本实用新型中的技术方案进行清楚、完整地描述。
[0020]图1所示为本实用新型配电网单相弧光接地模拟装置的电路结构示意图，所述配电网单相弧光接地模拟装置包括三相隔离变压器1、电网对地电容2、单相升压变压器3、弧光电流发生器4、阻值可调节水电阻5和高压开关6。
[0021]所述三相隔离变压器I的原方中性点接地，副方中性点悬空，副方三相绕组分别通过三个电网对地电容2接地，三相隔离变压器I副方三相绕组其中任意一相与单相升压变压器3的原方绕组的一端连接，单相升压变压器3的原方绕组的另一端接地，单相升压变压器3的副方绕组一端接地，另一端与弧光电流发生器4连接，弧光电流发生器4与阻值可调节水电阻5、高压开关6依次连接后接地。
[0022]如图2所示的弧光电流发生器4，包括电流输入端子7、保险丝8、电流输出端子9。所述电流输入端子7与保险丝8的一端固定连接，保险丝8的另一端悬空，并与电流输出端子9保持I?3mm左右的距离，电流输入端子7、保险丝8、电流输出端子9全部固定在绝缘支撑件10上。
[0023]所述三相隔离变压器I输入电压为工频380V，变比为380V/380V，容量lOkVA，原方中性点接地，副方中性点不接地。
[0024]所述单相升压变压器3输入电压为工频380V，变比为380V/10kV，容量lOkVA。
[0025]所述阻值可调节水电阻5由电解质水和一对电极组成，电极间距I?3mm，通过调节电解质的浓度改变水电阻的电阻值。
[0026]所述高压开关6的耐压等级为10kV。
[0027]本实用新型的工作原理:
[0028]配电网单相弧光接地故障的主要特征是:在电网工频电压下，绝缘子表面空气绝缘被击穿、电弧性电流持续存在。由于空气的绝缘强度约为20kV/cm，所以在380V电压下很难模拟弧光接地故障。
[0029]本实用新型所提出方法是通过单相升压变压器将380V工频电压提高到10kV，达到击穿空气绝缘，所形成的电弧电流与配电网单相弧光接地电流具有相同的特征。
[0030]在上述技术方案中，所述三相隔离变压器I的原方与380V电源连接，高压开关6分闸，整个模拟试验装置处于待机状态。此时单相升压变压器的副方开路，回路电流为零，原方等值阻抗为激磁阻抗，激磁电流很小，三相隔离变压器I副方三相电路对称运行，因此单相升压变压器3的原方输入电压为相电压380V人Γ3，副方电压为10kVAT3。
[0031]图1是本实用新型的电路原理图，主要包括380V等效配电网和弧光电流发生器两部分。380V等效配电网电路结构由三相隔离变压器1、电网对地电容2、单相升压变压器3组成，其与实际配电网结构相同；弧光电流发生器在1kV电压下产生电弧电流，与配电网的实际情况相符。
[0032]单相升压变压器3的高压侧电路包括:弧光电流发生器4、阻值可调节水电阻5和高压开关6。当高压开关6处于分闸状态，高电压主要作用在高压开关6的断口上，回路电流为零;高压开关6合闸后，高电压主要施加在弧光电流发生器4上，I?3_左右的空气间隙将被击穿，形成电弧电流，因阻值可调节水电阻5的阻值较小，将其折算到原方，等值电阻接近于零，即单相升压变压器3等效入口阻抗为零，从而使380V等效配电网处于单相接地的运行状态；随着弧光电流的持续，保险丝8的端头附近空气游离非常激烈、温度最高，因此保险丝8端头将逐步融化缩短，自扩式间隙距离逐步扩大，直至间隙空气绝缘可耐受1kV电压、电弧熄灭为止，实现电弧间隙的自动调整，完全模拟出配电网接地故障现象;通过改变保险丝8的材料或者阻值可调节水电阻5的电解质浓度，可达到调控弧光电流发生器性能的目的。
[0033]以上所述，仅为本实用新型的【具体实施方式】，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何属于本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。
【主权项】
1.一种配电网单相弧光接地模拟装置，其特征在于:包括三相隔离变压器(I)、电网对地电容(2)、单相升压变压器(3)、弧光电流发生器(4)、高压开关(6)，三相隔离变压器(I)的原方中性点接地，副方中性点悬空，副方三相绕组分别通过三个电网对地电容(2)接地，三相隔离变压器(I)副方三相绕组其中任意一相与单相升压变压器(3)的原方绕组的一端连接，单相升压变压器(3)的原方绕组的另一端接地，弧光电流发生器(4)包括电流输入端子(7)、保险丝(8)、电流输出端子(9)，单相升压变压器(3)的副方绕组一端接地，另一端与弧光电流发生器(4)的电流输入端子(7)连接，电流输入端子(7)与保险丝(8)的一端固定连接，保险丝(8)的另一端悬空，并与电流输出端子(9)保持I?3mm的距离，电流输出端子(9)与尚压开关(6)连接后接地。2.如权利要求1所述的配电网单相弧光接地模拟装置，其特征在于:还包括与弧光电流发生器(4)和高压开关(6)串接的阻值可调节水电阻(5)。3.如权利要求2所述的配电网单相弧光接地模拟装置，其特征在于:所述阻值可调节水电阻(5)由电解质水和一对电极组成，通过调节电解质的浓度可改变水电阻的电阻值。4.如权利要求1所述的配电网单相弧光接地模拟装置，其特征在于:所述三相隔离变压器(I)输入电压为工频380V，变比为380V/380V，容量1kVA;所述单相升压变压器(3)输入电压为工频380V，变比为380V/10kV，容量lOkVA。5.如权利要求1所述的配电网单相弧光接地模拟装置，其特征在于:所述高压开关(6)的耐压等级为10kV。
【文档编号】H02H7/28GK205544259SQ201620350241
【公开日】2016年8月31日
【申请日】2016年4月22日
【发明人】沈煜, 阮羚, 邱凌, 朱涛, 陈鹏云, 李建明, 杨波, 周志强, 李昇, 周先平, 陈志军
【申请人】国家电网公司, 国网湖北省电力公司电力科学研究院, 武汉新电电气技术有限责任公司