交流滤波器用断路器交直流混合耐压接线回路的制作方法
专利名称:交流滤波器用断路器交直流混合耐压接线回路的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种交流滤波器用断路器交直流混合耐压接线回路，其包括断路器、三联箱、支柱、直流耐压成套试验装置和交流耐压成套试验装置，断路器的两端分别形成左断口和右断口，分别连接直流耐压成套试验装置和交流耐压成套试验装置，其中，所述直流耐压成套试验装置包括第一升压电源柜、直流发生器倍压筒以及第一分压电路；所述交流耐压成套试验装置包括第二升压电源柜、工频变压器以及第二分压电路。本实用新型在断路器断口两端同时工频交流电压以及直流高压，尽可能模拟现场真实运行工况，达到考核断路器在交直流混合工况下绝缘性能的目的。
【专利说明】
交流滤波器用断路器交直流混合耐压接线回路
技术领域
[0001] 本实用新型设及断路器技术领域，具体设及交流滤波器用双断口瓷柱式断路器的 交直流混合耐压接线回路。
【背景技术】
[0002] 交流滤波器作为换流站的一种重要设备，能够降低交直流转化过程中产生的谐 波，保证电能质量达标。而交流滤波器断路器(ACF断路器）由于其特殊的应用场合，需切断 容性负载，投切频繁，而且开断过程需承受交直流混合电压，工况较恶劣，相比普通断路器 应该有更高的技术要求。
[0003] 断路器切交流滤波器容性负载时，断口两端电压的变化过程。由于断路器且容性 负载后理论上容性负载电压不会发生暂变，而断路器断口交流母线侧为交流正弦波，交直 流混合下会形成I-COSWt的波形，在达到IOms左右到达峰值。该电压波形在IOms之前是一个 暂态变化过程，电压上升有一个较大的睹度，之后，电压波形恢复一个稳态变化的过程，考 虑到在Imin内交流滤波器侧电压由于电容量较大的原因，呈现一个缓慢下降的过程，因此， 断路器在该过程中可W等效于运行在交直流混合的工况下。
[0004] 目前，国际标准、国内标准W及行业标准对断路器的绝缘考核仅仅考虑纯交流工 况下断路器的绝缘表现，并没有考虑断路器用在交流滤波器组交直流混合工况下的绝缘性 能，因此也没有相应的试验方法W及试验接线回路。而业内普遍采用的断路器两端加反相 交流耐压的方法并不能代替交直流混合耐压试验，原因在于断路器一侧是交流滤波器电容 器组，电容器组上的电压在断路器开断后不能发生突变，所W在断路器开断后一段时间内， 电容器组上的残压相当于直流电压（电压幅值为开断时交流电压的峰值），因此直流电压与 交流电压的波形有本质的区别，断路器两个灭弧室瓷套表面的电导率比值决定了直流电压 在两个灭弧室的分布，断路器灭弧室并联的均压电容器只能决定交流电压的平衡分布，所 W交流耐压与直流耐压不能互相替代。 【实用新型内容】
[0005] 针对上述不足，本实用新型的目的在于基于开展断路器交直流耐压试验的需要， 提供一种交流滤波器用断路器交直流混合耐压试验接线回路，尽可能模拟现场真实运行工 况，考核断路器在交直流混合工况下的绝缘性能。
[0006] 为实现上述目的，本实用新型采取的技术方案是：
[0007] -种交流滤波器用断路器交直流混合耐压接线回路，其包括断路器、=联箱、支 柱、直流耐压成套试验装置和交流耐压成套试验装置，所述=联箱连接于断路器的中部，断 路器的两端分别形成左断口和右断口，所述=联箱的下侧连接支柱，所述左断口和右断口 分别连接直流耐压成套试验装置和交流耐压成套试验装置，其中，所述直流耐压成套试验 装置包括第一升压电源柜、直流发生器倍压筒W及第一分压电路，所述第一升压电源柜的 输出端经直流发生器倍压筒连接至左断口，所述第一分压电路的一端连接于直流发生器倍 压筒和左断口之间，另一端接地，所述第一分压电路包括串联的阻抗Rl和阻抗R2,在该第一 分压电路上还串接一第一电流表，在阻抗R2的两端并接一第一电压表;所述交流耐压成套 试验装置包括第二升压电源柜、工频变压器W及第二分压电路，所述第二升压电源柜的输 出端经工频变压器连接至右断口，所述第二分压电路的一端连接于工频变压器和右断口之 间，另一端接地，所述第二分压电路至少包括二个串接的电容器，在该第二分压电路上还串 接一第二电流表，在接地处的电容器的两端并接一第二电压表。
[000引所述直流发生器倍压筒和左断口之间还串接一保护电阻R3,所述第一分压电路的 一端连接于直流发生器倍压筒和保护电阻R3之间，所述工频变压器和右断口之间还串接一 保护电阻R4,所述第二分压电路的一端连接于工频变压器和保护电阻R4之间。
[0009] 所述保护电阻R3和保护电阻R4均为阻值不小于IMQ的水电阻。
[0010] 所述直流发生器倍压筒内充有气压为0.2MPa的SF6气体。
[0011] 本实用新型与现有技术相比，其有益效果在于:利用工频调感耐压试验装置W及 直流高压发生器，在断路器断口两端同时工频交流电压W及直流高压，尽可能模拟现场真 实运行工况，达到考核断路器在交直流混合工况下绝缘性能的目的。
【附图说明】
[0012] 图1是本实用新型交流滤波器用断路器交直流混合耐压接线回路的电路原理图。
【具体实施方式】
[0013] 下面结合附图和【具体实施方式】对本实用新型的内容做进一步详细说明。
[0014] 实施例
[001引一、接线回路
[0016] 请参照图1所示:一种交流滤波器用断路器交直流混合耐压接线回路，其包括断路 器1、=联箱4、支柱5、直流耐压成套试验装置2(简称直流回路或直流试验)和交流耐压成套 试验装置3(简称交流回路或交流试验），=联箱4连接于断路器1的中部，断路器1的两端分 别形成左断口和右断口，=联箱4的下侧连接支柱5，左断口和右断口分别连接直流耐压成 套试验装置2和交流耐压成套试验装置3,其中，直流耐压成套试验装置2包括第一升压电源 柜21、直流发生器倍压筒22W及第一分压电路，第一升压电源柜21的输出端经直流发生器 倍压筒22连接至左断口，第一分压电路的一端连接于直流发生器倍压筒22和左断口之间， 另一端接地，第一分压电路包括串联的阻抗Rl和阻抗R2,在该第一分压电路上还串接一第 一电流表，在阻抗R2的两端并接一第一电压表;交流耐压成套试验装置3包括第二升压电源 柜31、工频变压器32W及第二分压电路，第二升压电源柜31的输出端经工频变压器32连接 至右断口，第二分压电路的一端连接于工频变压器32和右断口之间，另一端接地，第二分压 电路至少包括二个串接的电容器，在该第二分压电路上还串接一第二电流表，在接地处的 电容器的两端并接一第二电压表。
[0017] 直流发生器倍压筒22和左断口之间还串接一保护电阻R3,第一分压电路的一端连 接于直流发生器倍压筒22和保护电阻R3之间，工频变压器32和右断口之间还串接一保护电 阻R4,第二分压电路的一端连接于工频变压器32和保护电阻R4之间。
[001引二、试验接线回路各元件介绍
[0019] I、外加保护电阻R3和R4:不小于IMQ的水电阻，分别串联在断路器断口两侧的交 流回路及直流回路中，起到防止试验回路在被试品被击穿时出现过电流的作用。
[0020] 2、被试品：双断口瓷柱式断路器，一般用于交流滤波器用断路器均为220kV及W上 等级的双断口瓷柱式断路器。
[0021] 3、直流耐压成套试验装置：
[0022] 1)装置原理
[0023] 成套装置产品主要组成部分:①升压电源柜:根据实际需要高压输出范围选择不 同的档位，接到升压指令后，输出幅值可变的方波电源给直流发生器倍压筒;②倍压筒:将 方波电源经过倍压筒内置中频变压器升压，再经过倍压筒内部二极管整流输出高压;③测 量阻抗:直流高压电压测量。
[0024] 其工作原理和工作过程如下：
[0025] ①输入电源的预稳：由于电网电压有波动，所W首先将电源电压预先稳定输出需 要的直流低压电源，由于需要满足超宽的输出范围，目的是降低电网波动幅度对主回路输 出直流影响；
[0026] ②斩波升压(低压反馈）：将已经预稳的低压直流电源经过斩波升压的方式输出可 W零起的输出电源，W输出低压为反馈信号，目的是输出可W调节的高稳定直流低压电源；
[0027] ③斩波升压(高压反馈）：将高稳定直流低压电源经过斩波升压的方式输出低压电 源，W高压电压为反馈信号，目的是将高压电压的波动可自动调节输出高稳定直流低压电 源；
[0028] ④桥式逆变:将高稳定直流低压电源逆变成幅值可调节的方波电源；
[0029] ⑤中频变压器，高压倍压筒，测量筒:将方波电源经过中频变压器升压，再经过倍 压筒整流输出高压，倍压采用双桥臂输出（降低纹波系数），高压测量和高压取样信号采用 高精度高稳定度低溫漂的高压电阻。
[0030] 2)成套装置的主要技术参数如下：
[0031] ①工作电源:AC 380V±10% 50HzS相S线制
[0032] ②使用地点:室内/外
[0033] ③工作环境溫度:-15°C~45°C
[0034] ④相对湿度:不大于90% (无凝露，25°C)
[0035] ⑤海拔高度:《3000米(倍压绝缘筒及分压器绝缘筒带裙边，内充SF6气体，可保证 在高海拔下户内外使用）
[0036] ⑥最大日溫差：30r
[0037] ⑦污秽等级：虹级 [003引⑧最大风速：35m/s
[0039] ⑨接地方式:直接接地
[0040] 3)高压输出额定电压
[0041] 通过翻转倍压筒正负极性来改变输出电压极性，±0~400kV(单节使用）；±0~ 800^(双节使用）；±0~1200kV(S节使用）。
[0042] 4)高压输出额定电流
[0043] -节使用输出20mA;二节使用输出15mA己节使用输出IOmA
[0044] ①高压输出额定功率:>12kW
[0045] ②高压输出最高电压:1.1倍额定电压(空载HO分钟
[0046] ③电压测量精度：1.0% (满度）±1个字
[0047] 5)电压调节方式
[0048] 输出电压从零开始升压，电压调节平滑稳定，采用粗、细调方式，粗、细调电位器采 用进叶圈电位器，输出电压的调节细度优于0.1%。
[0049] 6)电流测量精度
[0050] 能够在强电磁场干扰情况下能正常工作，保证高压端泄漏电流的测试精度。
[0051 ]①低压侧电流测量采用自动换档方式，总电流测量精度1.0% (满度）±2个字。
[0052] ②配置一台HV-B型红外线遥测多功能直流高压微安表，可通过倍压筒底脚上的接 收器接收高压侧电流，并在机箱显示屏上直接读取高压端泄漏电流值，量程范围0~ 10000^，精度1.0%±2个字。
[0053] ③操作控制箱具有避雷器低压侧泄漏电流测试功能(从避雷器低压端引至操作控 制箱测量），采用自动换档方式，测量精度1.0 % (满度）± 2个字。
[0化4] 7)保护特性
[0055]具有多种保护功能，如:低压过流、低压过压、高压过流、高压过压、零位保护等，配 有专用限流电阻，保证试品放电或对地放电时限流电阻不损坏，并保护仪器安全。
[0化6]
[005引各种自动保护装置具有足够的抗干扰能力，能保证直流高压发生器正常工作时， 自动保护装置没有误动作产生。
[0059] 8)倍压筒内充0.2Mpa的SFs气体，使倍压筒内无局放，提高稳定性;倍压筒上带压 力表，有单向阀快速接口，并配有充气软管，便于充气。
[0060] 4、交流耐压成套装置
[0061] 1)成套设备参数
[0062] 额定工作频率:50Hz
[0063] 调压器输入电压:0.38kV±10%
[0064] 额定输入电流:210.5A [00化]额定输出电压:SOOkV
[0066] 额定输出电流:4A
[0067] 被试品电容范围：600kV电压下SOOOpF(分压器电容量)~21221pF [006引 SOOkV电压下2500pF(分压器电容量)~lSOOOpF
[0069] 成套设备品质因素:Q>40
[0070] 成套设备测量精度:有效值1级
[0071] 成套设备局部放电量:100%额定电压下《10pC，70%额定电压下《化C
[0072] 成套设备波形崎变率:<1 %
[0073] 成套设备噪音水平:《65地(100%额定电压、100%额定电流时）
[0074] 绝缘水平：1.1倍额定电压下耐压Imin
[0075] 2)升压电源柜
[0076] 额定工作频率:50Hz
[0077] 额定容量:SOkVA
[007引额定输入电压:0.38kV [00巧]额定输入电流:210.5A [0080] 额定输出电压:0~0.42kV [0081 ] 波形崎变率:<3 %
[0082] 调压方式：电动调压
[0083] 3)工频变压器包括:励磁变，调感电抗器，参数分别如下：
[0084] ①励磁变
[0085] 额定工作频率:50Hz [00化]额定容量:SOkVA
[0087] 额定输入电压:0.38kVX2(可串可并）
[008引额定输入电流:105.3A X 2
[0089] 额定输出电压:20kV〔 1 OkW抽头电压)输入电压并联0.38kV时)/1 OkV KkW抽头电 压)输入电压并联0.38kV时）
[0090] 额定输出电流:4A/8A
[0091] 阻抗电压:巧％
[0092] 冷却方式:ONAN
[0093] ②补偿电抗器(3台可串联）
[0094] 额定工作频率:50Hz
[0095] 额定容量:1200kVA
[0096] 额定电压:300kV
[0097] 额定电流:4A
[009引波形崎变率:<1 %
[0099] 溫升限值:额定电流运行条件下油平均溫升不大于45K，线圈溫升不大于65K
[0100] 标称电感量:238.7H(负荷电容最大为4244化F包括电容分压器电容）~1351H(负 荷电容为电容分压器及调谐电容7500pF)
[0101] 噪音水平：《65地(100 %额定电压、100 %额定电流时）
[0102] 品质因素:Q>60
[0103] 调感方式：电动无级可调
[0104] 4)分压器
[0105] 额定电压:800^(由^级组成，每级电压分别为300^、300^、200^，对于5001(￥的 额定电压，则可采用二级电容器进行分压，即图1所示电容器Cl和电容器C2)
[0106] 标称电容量:250化F (单级标称电容量7 500pF)
[0107] 工作频率:20~300Hz [010引测量精度：《1 %
[0109] 介质损耗:tg〇<0.2%)
[0110] 分压方式:纯电容分压
[0111] 绝缘水平：1.1倍额定电压下耐压Imin
[0112] 底座:具有足够的稳定度，能调节水平、拆、装方便，并装有轮脚便于移动。
[011引 S、试验方案
[0114]依据化/T 620-19W《交流电气装置的过电压保护和绝缘配合》的相关规定:线路 断路器母线侧工频电压不宜超过1.化.U.，因此考虑被试品交流侧过电压分别为1. Ip.U.， 1.159.11.，1.29.11.和1.化.11.的工况，由于被试直流侧电压为交流电压的峰值，且开断时刻 交流电压的存在正峰值和负峰值两种情况，即
[011引 +I V21TI、-| V21TI，下面WSOOkV额定电压的断路器被试品为例，线电压为 550kV，相电压为550/V3 = 318kV(如果为220kV额定电压的断路器，则，线电压为25化V，相 电压为145kV)，对被试品交直流侧施加试验电压(包括正极性和负极性)的顺序分别如表1 和2所示。
[0116] 表1正极性耐压测试和耐受时间 [01171
[011 引
[0119]表2负极性耐压测试和耐受时间
[0120]
[0121]
[0122] 四、试验步骤
[0123] (1)在开展断路器交直流混合耐压试验前，应对被试品进行绝缘电阻测试，确保被 试品绝缘电阻符合GB50150的相关要求。
[0124] (2)按照图I试验接线图，将试验装置高压引线接上被试品，接通交直流混合耐压 装置电源。
[0125] (3)首先将直流耐压试验装置试验电压分别按照表1、表2加压点的次序进行加压， 当达到每个加压点所标的直流目标电压时（参考第=节试验方案），保持该电压值，等待交 流耐压装置升压至上表加压点所对应的交流目标电压值，开始计时，耐压时间60s，通过耐 压后，直流耐压试验装置按照加压点下一个次序目标电压继续升压，然后保持，等待交流耐 压装置升压至下一个次序对应的目标电压，开始计时，下面依此类推，在被试品没出现破坏 性放电的情况下，一直到最后一个加压点为止。
[0126] (4)接着对交流耐压装置进行调感，确保试验回路在工频电压下形成谐振，然后从 零(或接近于零)开始升压，自75%电压开始应均匀升压，升压过程中密切监视高压回路，升 至交流设定电压后，并保持。
[0127] (5)在交直流混合耐压试验过程中，如无破坏性放电发生，则认为通过耐压试验。 在升压和耐压过程中，如发现试验装置电流表W及电压表指针大幅度摆动(一般认为摆动 幅度达到相应表量程的1/3则认为是大幅度摆动），应立即停止升压，并迅速降压，在停电后 查明原因。
[0128] (6)试验结束后，应采用放电电阻对被试断路器进行充分放电。
[0129] 五、试验结果判断和分析
[0130] 在试验耐压过程中，当发现断路器断口发出"贿"的一声响，有时可能会见到一道 白色亮光从被试品表面闪过，同时第一电压表、第二电压表、第一电流表和第二电流表其中 之一的指针数值出现大幅度摆动，此时的直流试验电压值与交流试验电压值即为断路器在 交直流工况的击穿闪络电压，为了防止试验结果存在随机性W及分散性，可W对发生了闪 络的被试品用百洁布浸泡丙酬或者酒精进行表面清洁处理后，重复开展该试验3次，并取最 大及最小的击穿闪络电压作为断路器的交直流绝缘性能表现值。如果断路器分别通过了表 1、表2的试验电压考核，则证明断路器即使在系统出现1.3倍过电压的工况下开断交流滤波 器组，其绝缘性能也完成可W承受来自断路器断口两端交直流混合电压的考核。
[0131] 六、某直流换流站500kV 584B断路器交直流混合耐压试验示例
[0132] 1)584B相断路器交流直流混合耐压试验(负极性）
[0133] 对交流滤波器584B相断路器进行直流负极性交直流混合耐压试验，在断口 2施加 交流电压，在断口 1施加直流负极性电压，每组电压耐压60s。
[0134] 试验全部通过。
[0135] 2) 584B相断路器交流直流混合耐压试验(正极性）
[0136] 对交流滤波器584B相断路器进行直流正极性交直流混合耐压试验，在断口 2施加 交流电压，在断口 1施加直流正极性电压，每组电压耐压60s，测试结果如表3所示。
[0137] 表3直流正极性交直流混合耐压试验结果
[013 引
[0139]
[0140] 现场在进行直流520kV与交流36化V混合耐压试验时，第7秒出现放电声响，听到 "贿"的一声响，但未发现明显放电电弧。
[0141] 现场检查断路器外观，未发现断路器灭弧室及均压电容器表面存在放电痕迹，对 断路器断口进行绝缘测量，断口2绝缘电阻为43.7GQ，断口 1绝缘电阻为48.7GQ。均符合规 程要求，判断断路器在交直流混合耐压试验电压下，出现可恢复性的绝缘击穿。
[0142] 根据上述数据分析，可判断584B相在负极性直流电压与交流试验电压混合下，可 承受1.3倍系统过电压的能力，而在正极性直流电压与交流试验电压混合下，其击穿闪络电 压值下降较为明显，为直流电压巧18kV，交流电压366kV。
[0143] 虽然本实用新型是通过具体实施例进行说明的，本领域技术人员应当明白，在不 脱离本实用新型范围的情况下，还可W对本实用新型进行各种变换及等同替代。另外，针对 特定情形或应用，可W对本实用新型做各种修改，而不脱离本实用新型的范围。因此，本实 用新型不局限于所公开的具体实施例，而应当包括落入本实用新型权利要求范围内的全部 实施方式。
【主权项】
1. 一种交流滤波器用断路器交直流混合耐压接线回路，其特征在于，其包括断路器 (1)、三联箱(4)、支柱(5)、直流耐压成套试验装置(2)和交流耐压成套试验装置(3)，所述三 联箱(4)连接于断路器（1)的中部，断路器（1)的两端分别形成左断口和右断口，所述三联箱 (4)的下侧连接支柱(5)，所述左断口和右断口分别连接直流耐压成套试验装置(2)和交流 耐压成套试验装置(3)，其中，所述直流耐压成套试验装置(2)包括第一升压电源柜(21)、直 流发生器倍压筒(22)以及第一分压电路，所述第一升压电源柜(21)的输出端经直流发生器 倍压筒(22)连接至左断口，所述第一分压电路的一端连接于直流发生器倍压筒(22)和左断 口之间，另一端接地，所述第一分压电路包括串联的阻抗R1和阻抗R2,在该第一分压电路上 还串接一第一电流表，在阻抗R2的两端并接一第一电压表;所述交流耐压成套试验装置(3) 包括第二升压电源柜(31)、工频变压器(32)以及第二分压电路，所述第二升压电源柜(31) 的输出端经工频变压器(32)连接至右断口，所述第二分压电路的一端连接于工频变压器 (32)和右断口之间，另一端接地，所述第二分压电路至少包括二个串接的电容器，在该第二 分压电路上还串接一第二电流表，在接地处的电容器的两端并接一第二电压表。2. 根据权利要求1所述的交流滤波器用断路器交直流混合耐压接线回路，其特征在于， 所述直流发生器倍压筒(22)和左断口之间还串接一保护电阻R3,所述第一分压电路的一端 连接于直流发生器倍压筒(22)和保护电阻R3之间，所述工频变压器(32)和右断口之间还串 接一保护电阻R4,所述第二分压电路的一端连接于工频变压器(32)和保护电阻R4之间。3. 根据权利要求2所述的交流滤波器用断路器交直流混合耐压接线回路，其特征在于， 所述保护电阻R3和保护电阻R4均为阻值不小于1M Ω的水电阻。4. 根据权利要求1所述的交流滤波器用断路器交直流混合耐压接线回路，其特征在于， 所述直流发生器倍压筒(22)内充有气压为0.2MPa的SF6气体。
【文档编号】G01R31/12GK205720536SQ201620381554
【公开日】2016年11月23日
【申请日】2016年4月29日
【发明人】张长虹, 黎卫国, 孙勇, 陈伟民, 杨旭
【申请人】中国南方电网有限责任公司超高压输电公司检修试验中心
【专利摘要】本实用新型公开了一种交流滤波器用断路器交直流混合耐压接线回路，其包括断路器、三联箱、支柱、直流耐压成套试验装置和交流耐压成套试验装置，断路器的两端分别形成左断口和右断口，分别连接直流耐压成套试验装置和交流耐压成套试验装置，其中，所述直流耐压成套试验装置包括第一升压电源柜、直流发生器倍压筒以及第一分压电路；所述交流耐压成套试验装置包括第二升压电源柜、工频变压器以及第二分压电路。本实用新型在断路器断口两端同时工频交流电压以及直流高压，尽可能模拟现场真实运行工况，达到考核断路器在交直流混合工况下绝缘性能的目的。
【专利说明】
交流滤波器用断路器交直流混合耐压接线回路
技术领域
[0001] 本实用新型设及断路器技术领域，具体设及交流滤波器用双断口瓷柱式断路器的 交直流混合耐压接线回路。
【背景技术】
[0002] 交流滤波器作为换流站的一种重要设备，能够降低交直流转化过程中产生的谐 波，保证电能质量达标。而交流滤波器断路器(ACF断路器）由于其特殊的应用场合，需切断 容性负载，投切频繁，而且开断过程需承受交直流混合电压，工况较恶劣，相比普通断路器 应该有更高的技术要求。
[0003] 断路器切交流滤波器容性负载时，断口两端电压的变化过程。由于断路器且容性 负载后理论上容性负载电压不会发生暂变，而断路器断口交流母线侧为交流正弦波，交直 流混合下会形成I-COSWt的波形，在达到IOms左右到达峰值。该电压波形在IOms之前是一个 暂态变化过程，电压上升有一个较大的睹度，之后，电压波形恢复一个稳态变化的过程，考 虑到在Imin内交流滤波器侧电压由于电容量较大的原因，呈现一个缓慢下降的过程，因此， 断路器在该过程中可W等效于运行在交直流混合的工况下。
[0004] 目前，国际标准、国内标准W及行业标准对断路器的绝缘考核仅仅考虑纯交流工 况下断路器的绝缘表现，并没有考虑断路器用在交流滤波器组交直流混合工况下的绝缘性 能，因此也没有相应的试验方法W及试验接线回路。而业内普遍采用的断路器两端加反相 交流耐压的方法并不能代替交直流混合耐压试验，原因在于断路器一侧是交流滤波器电容 器组，电容器组上的电压在断路器开断后不能发生突变，所W在断路器开断后一段时间内， 电容器组上的残压相当于直流电压（电压幅值为开断时交流电压的峰值），因此直流电压与 交流电压的波形有本质的区别，断路器两个灭弧室瓷套表面的电导率比值决定了直流电压 在两个灭弧室的分布，断路器灭弧室并联的均压电容器只能决定交流电压的平衡分布，所 W交流耐压与直流耐压不能互相替代。 【实用新型内容】
[0005] 针对上述不足，本实用新型的目的在于基于开展断路器交直流耐压试验的需要， 提供一种交流滤波器用断路器交直流混合耐压试验接线回路，尽可能模拟现场真实运行工 况，考核断路器在交直流混合工况下的绝缘性能。
[0006] 为实现上述目的，本实用新型采取的技术方案是：
[0007] -种交流滤波器用断路器交直流混合耐压接线回路，其包括断路器、=联箱、支 柱、直流耐压成套试验装置和交流耐压成套试验装置，所述=联箱连接于断路器的中部，断 路器的两端分别形成左断口和右断口，所述=联箱的下侧连接支柱，所述左断口和右断口 分别连接直流耐压成套试验装置和交流耐压成套试验装置，其中，所述直流耐压成套试验 装置包括第一升压电源柜、直流发生器倍压筒W及第一分压电路，所述第一升压电源柜的 输出端经直流发生器倍压筒连接至左断口，所述第一分压电路的一端连接于直流发生器倍 压筒和左断口之间，另一端接地，所述第一分压电路包括串联的阻抗Rl和阻抗R2,在该第一 分压电路上还串接一第一电流表，在阻抗R2的两端并接一第一电压表;所述交流耐压成套 试验装置包括第二升压电源柜、工频变压器W及第二分压电路，所述第二升压电源柜的输 出端经工频变压器连接至右断口，所述第二分压电路的一端连接于工频变压器和右断口之 间，另一端接地，所述第二分压电路至少包括二个串接的电容器，在该第二分压电路上还串 接一第二电流表，在接地处的电容器的两端并接一第二电压表。
[000引所述直流发生器倍压筒和左断口之间还串接一保护电阻R3,所述第一分压电路的 一端连接于直流发生器倍压筒和保护电阻R3之间，所述工频变压器和右断口之间还串接一 保护电阻R4,所述第二分压电路的一端连接于工频变压器和保护电阻R4之间。
[0009] 所述保护电阻R3和保护电阻R4均为阻值不小于IMQ的水电阻。
[0010] 所述直流发生器倍压筒内充有气压为0.2MPa的SF6气体。
[0011] 本实用新型与现有技术相比，其有益效果在于:利用工频调感耐压试验装置W及 直流高压发生器，在断路器断口两端同时工频交流电压W及直流高压，尽可能模拟现场真 实运行工况，达到考核断路器在交直流混合工况下绝缘性能的目的。
【附图说明】
[0012] 图1是本实用新型交流滤波器用断路器交直流混合耐压接线回路的电路原理图。
【具体实施方式】
[0013] 下面结合附图和【具体实施方式】对本实用新型的内容做进一步详细说明。
[0014] 实施例
[001引一、接线回路
[0016] 请参照图1所示:一种交流滤波器用断路器交直流混合耐压接线回路，其包括断路 器1、=联箱4、支柱5、直流耐压成套试验装置2(简称直流回路或直流试验)和交流耐压成套 试验装置3(简称交流回路或交流试验），=联箱4连接于断路器1的中部，断路器1的两端分 别形成左断口和右断口，=联箱4的下侧连接支柱5，左断口和右断口分别连接直流耐压成 套试验装置2和交流耐压成套试验装置3,其中，直流耐压成套试验装置2包括第一升压电源 柜21、直流发生器倍压筒22W及第一分压电路，第一升压电源柜21的输出端经直流发生器 倍压筒22连接至左断口，第一分压电路的一端连接于直流发生器倍压筒22和左断口之间， 另一端接地，第一分压电路包括串联的阻抗Rl和阻抗R2,在该第一分压电路上还串接一第 一电流表，在阻抗R2的两端并接一第一电压表;交流耐压成套试验装置3包括第二升压电源 柜31、工频变压器32W及第二分压电路，第二升压电源柜31的输出端经工频变压器32连接 至右断口，第二分压电路的一端连接于工频变压器32和右断口之间，另一端接地，第二分压 电路至少包括二个串接的电容器，在该第二分压电路上还串接一第二电流表，在接地处的 电容器的两端并接一第二电压表。
[0017] 直流发生器倍压筒22和左断口之间还串接一保护电阻R3,第一分压电路的一端连 接于直流发生器倍压筒22和保护电阻R3之间，工频变压器32和右断口之间还串接一保护电 阻R4,第二分压电路的一端连接于工频变压器32和保护电阻R4之间。
[001引二、试验接线回路各元件介绍
[0019] I、外加保护电阻R3和R4:不小于IMQ的水电阻，分别串联在断路器断口两侧的交 流回路及直流回路中，起到防止试验回路在被试品被击穿时出现过电流的作用。
[0020] 2、被试品：双断口瓷柱式断路器，一般用于交流滤波器用断路器均为220kV及W上 等级的双断口瓷柱式断路器。
[0021] 3、直流耐压成套试验装置：
[0022] 1)装置原理
[0023] 成套装置产品主要组成部分:①升压电源柜:根据实际需要高压输出范围选择不 同的档位，接到升压指令后，输出幅值可变的方波电源给直流发生器倍压筒;②倍压筒:将 方波电源经过倍压筒内置中频变压器升压，再经过倍压筒内部二极管整流输出高压;③测 量阻抗:直流高压电压测量。
[0024] 其工作原理和工作过程如下：
[0025] ①输入电源的预稳：由于电网电压有波动，所W首先将电源电压预先稳定输出需 要的直流低压电源，由于需要满足超宽的输出范围，目的是降低电网波动幅度对主回路输 出直流影响；
[0026] ②斩波升压(低压反馈）：将已经预稳的低压直流电源经过斩波升压的方式输出可 W零起的输出电源，W输出低压为反馈信号，目的是输出可W调节的高稳定直流低压电源；
[0027] ③斩波升压(高压反馈）：将高稳定直流低压电源经过斩波升压的方式输出低压电 源，W高压电压为反馈信号，目的是将高压电压的波动可自动调节输出高稳定直流低压电 源；
[0028] ④桥式逆变:将高稳定直流低压电源逆变成幅值可调节的方波电源；
[0029] ⑤中频变压器，高压倍压筒，测量筒:将方波电源经过中频变压器升压，再经过倍 压筒整流输出高压，倍压采用双桥臂输出（降低纹波系数），高压测量和高压取样信号采用 高精度高稳定度低溫漂的高压电阻。
[0030] 2)成套装置的主要技术参数如下：
[0031] ①工作电源:AC 380V±10% 50HzS相S线制
[0032] ②使用地点:室内/外
[0033] ③工作环境溫度:-15°C~45°C
[0034] ④相对湿度:不大于90% (无凝露，25°C)
[0035] ⑤海拔高度:《3000米(倍压绝缘筒及分压器绝缘筒带裙边，内充SF6气体，可保证 在高海拔下户内外使用）
[0036] ⑥最大日溫差：30r
[0037] ⑦污秽等级：虹级 [003引⑧最大风速：35m/s
[0039] ⑨接地方式:直接接地
[0040] 3)高压输出额定电压
[0041] 通过翻转倍压筒正负极性来改变输出电压极性，±0~400kV(单节使用）；±0~ 800^(双节使用）；±0~1200kV(S节使用）。
[0042] 4)高压输出额定电流
[0043] -节使用输出20mA;二节使用输出15mA己节使用输出IOmA
[0044] ①高压输出额定功率:>12kW
[0045] ②高压输出最高电压:1.1倍额定电压(空载HO分钟
[0046] ③电压测量精度：1.0% (满度）±1个字
[0047] 5)电压调节方式
[0048] 输出电压从零开始升压，电压调节平滑稳定，采用粗、细调方式，粗、细调电位器采 用进叶圈电位器，输出电压的调节细度优于0.1%。
[0049] 6)电流测量精度
[0050] 能够在强电磁场干扰情况下能正常工作，保证高压端泄漏电流的测试精度。
[0051 ]①低压侧电流测量采用自动换档方式，总电流测量精度1.0% (满度）±2个字。
[0052] ②配置一台HV-B型红外线遥测多功能直流高压微安表，可通过倍压筒底脚上的接 收器接收高压侧电流，并在机箱显示屏上直接读取高压端泄漏电流值，量程范围0~ 10000^，精度1.0%±2个字。
[0053] ③操作控制箱具有避雷器低压侧泄漏电流测试功能(从避雷器低压端引至操作控 制箱测量），采用自动换档方式，测量精度1.0 % (满度）± 2个字。
[0化4] 7)保护特性
[0055]具有多种保护功能，如:低压过流、低压过压、高压过流、高压过压、零位保护等，配 有专用限流电阻，保证试品放电或对地放电时限流电阻不损坏，并保护仪器安全。
[0化6]
[005引各种自动保护装置具有足够的抗干扰能力，能保证直流高压发生器正常工作时， 自动保护装置没有误动作产生。
[0059] 8)倍压筒内充0.2Mpa的SFs气体，使倍压筒内无局放，提高稳定性;倍压筒上带压 力表，有单向阀快速接口，并配有充气软管，便于充气。
[0060] 4、交流耐压成套装置
[0061] 1)成套设备参数
[0062] 额定工作频率:50Hz
[0063] 调压器输入电压:0.38kV±10%
[0064] 额定输入电流:210.5A [00化]额定输出电压:SOOkV
[0066] 额定输出电流:4A
[0067] 被试品电容范围：600kV电压下SOOOpF(分压器电容量)~21221pF [006引 SOOkV电压下2500pF(分压器电容量)~lSOOOpF
[0069] 成套设备品质因素:Q>40
[0070] 成套设备测量精度:有效值1级
[0071] 成套设备局部放电量:100%额定电压下《10pC，70%额定电压下《化C
[0072] 成套设备波形崎变率:<1 %
[0073] 成套设备噪音水平:《65地(100%额定电压、100%额定电流时）
[0074] 绝缘水平：1.1倍额定电压下耐压Imin
[0075] 2)升压电源柜
[0076] 额定工作频率:50Hz
[0077] 额定容量:SOkVA
[007引额定输入电压:0.38kV [00巧]额定输入电流:210.5A [0080] 额定输出电压:0~0.42kV [0081 ] 波形崎变率:<3 %
[0082] 调压方式：电动调压
[0083] 3)工频变压器包括:励磁变，调感电抗器，参数分别如下：
[0084] ①励磁变
[0085] 额定工作频率:50Hz [00化]额定容量:SOkVA
[0087] 额定输入电压:0.38kVX2(可串可并）
[008引额定输入电流:105.3A X 2
[0089] 额定输出电压:20kV〔 1 OkW抽头电压)输入电压并联0.38kV时)/1 OkV KkW抽头电 压)输入电压并联0.38kV时）
[0090] 额定输出电流:4A/8A
[0091] 阻抗电压:巧％
[0092] 冷却方式:ONAN
[0093] ②补偿电抗器(3台可串联）
[0094] 额定工作频率:50Hz
[0095] 额定容量:1200kVA
[0096] 额定电压:300kV
[0097] 额定电流:4A
[009引波形崎变率:<1 %
[0099] 溫升限值:额定电流运行条件下油平均溫升不大于45K，线圈溫升不大于65K
[0100] 标称电感量:238.7H(负荷电容最大为4244化F包括电容分压器电容）~1351H(负 荷电容为电容分压器及调谐电容7500pF)
[0101] 噪音水平：《65地(100 %额定电压、100 %额定电流时）
[0102] 品质因素:Q>60
[0103] 调感方式：电动无级可调
[0104] 4)分压器
[0105] 额定电压:800^(由^级组成，每级电压分别为300^、300^、200^，对于5001(￥的 额定电压，则可采用二级电容器进行分压，即图1所示电容器Cl和电容器C2)
[0106] 标称电容量:250化F (单级标称电容量7 500pF)
[0107] 工作频率:20~300Hz [010引测量精度：《1 %
[0109] 介质损耗:tg〇<0.2%)
[0110] 分压方式:纯电容分压
[0111] 绝缘水平：1.1倍额定电压下耐压Imin
[0112] 底座:具有足够的稳定度，能调节水平、拆、装方便，并装有轮脚便于移动。
[011引 S、试验方案
[0114]依据化/T 620-19W《交流电气装置的过电压保护和绝缘配合》的相关规定:线路 断路器母线侧工频电压不宜超过1.化.U.，因此考虑被试品交流侧过电压分别为1. Ip.U.， 1.159.11.，1.29.11.和1.化.11.的工况，由于被试直流侧电压为交流电压的峰值，且开断时刻 交流电压的存在正峰值和负峰值两种情况，即
[011引 +I V21TI、-| V21TI，下面WSOOkV额定电压的断路器被试品为例，线电压为 550kV，相电压为550/V3 = 318kV(如果为220kV额定电压的断路器，则，线电压为25化V，相 电压为145kV)，对被试品交直流侧施加试验电压(包括正极性和负极性)的顺序分别如表1 和2所示。
[0116] 表1正极性耐压测试和耐受时间 [01171
[011 引
[0119]表2负极性耐压测试和耐受时间
[0120]
[0121]
[0122] 四、试验步骤
[0123] (1)在开展断路器交直流混合耐压试验前，应对被试品进行绝缘电阻测试，确保被 试品绝缘电阻符合GB50150的相关要求。
[0124] (2)按照图I试验接线图，将试验装置高压引线接上被试品，接通交直流混合耐压 装置电源。
[0125] (3)首先将直流耐压试验装置试验电压分别按照表1、表2加压点的次序进行加压， 当达到每个加压点所标的直流目标电压时（参考第=节试验方案），保持该电压值，等待交 流耐压装置升压至上表加压点所对应的交流目标电压值，开始计时，耐压时间60s，通过耐 压后，直流耐压试验装置按照加压点下一个次序目标电压继续升压，然后保持，等待交流耐 压装置升压至下一个次序对应的目标电压，开始计时，下面依此类推，在被试品没出现破坏 性放电的情况下，一直到最后一个加压点为止。
[0126] (4)接着对交流耐压装置进行调感，确保试验回路在工频电压下形成谐振，然后从 零(或接近于零)开始升压，自75%电压开始应均匀升压，升压过程中密切监视高压回路，升 至交流设定电压后，并保持。
[0127] (5)在交直流混合耐压试验过程中，如无破坏性放电发生，则认为通过耐压试验。 在升压和耐压过程中，如发现试验装置电流表W及电压表指针大幅度摆动(一般认为摆动 幅度达到相应表量程的1/3则认为是大幅度摆动），应立即停止升压，并迅速降压，在停电后 查明原因。
[0128] (6)试验结束后，应采用放电电阻对被试断路器进行充分放电。
[0129] 五、试验结果判断和分析
[0130] 在试验耐压过程中，当发现断路器断口发出"贿"的一声响，有时可能会见到一道 白色亮光从被试品表面闪过，同时第一电压表、第二电压表、第一电流表和第二电流表其中 之一的指针数值出现大幅度摆动，此时的直流试验电压值与交流试验电压值即为断路器在 交直流工况的击穿闪络电压，为了防止试验结果存在随机性W及分散性，可W对发生了闪 络的被试品用百洁布浸泡丙酬或者酒精进行表面清洁处理后，重复开展该试验3次，并取最 大及最小的击穿闪络电压作为断路器的交直流绝缘性能表现值。如果断路器分别通过了表 1、表2的试验电压考核，则证明断路器即使在系统出现1.3倍过电压的工况下开断交流滤波 器组，其绝缘性能也完成可W承受来自断路器断口两端交直流混合电压的考核。
[0131] 六、某直流换流站500kV 584B断路器交直流混合耐压试验示例
[0132] 1)584B相断路器交流直流混合耐压试验(负极性）
[0133] 对交流滤波器584B相断路器进行直流负极性交直流混合耐压试验，在断口 2施加 交流电压，在断口 1施加直流负极性电压，每组电压耐压60s。
[0134] 试验全部通过。
[0135] 2) 584B相断路器交流直流混合耐压试验(正极性）
[0136] 对交流滤波器584B相断路器进行直流正极性交直流混合耐压试验，在断口 2施加 交流电压，在断口 1施加直流正极性电压，每组电压耐压60s，测试结果如表3所示。
[0137] 表3直流正极性交直流混合耐压试验结果
[013 引
[0139]
[0140] 现场在进行直流520kV与交流36化V混合耐压试验时，第7秒出现放电声响，听到 "贿"的一声响，但未发现明显放电电弧。
[0141] 现场检查断路器外观，未发现断路器灭弧室及均压电容器表面存在放电痕迹，对 断路器断口进行绝缘测量，断口2绝缘电阻为43.7GQ，断口 1绝缘电阻为48.7GQ。均符合规 程要求，判断断路器在交直流混合耐压试验电压下，出现可恢复性的绝缘击穿。
[0142] 根据上述数据分析，可判断584B相在负极性直流电压与交流试验电压混合下，可 承受1.3倍系统过电压的能力，而在正极性直流电压与交流试验电压混合下，其击穿闪络电 压值下降较为明显，为直流电压巧18kV，交流电压366kV。
[0143] 虽然本实用新型是通过具体实施例进行说明的，本领域技术人员应当明白，在不 脱离本实用新型范围的情况下，还可W对本实用新型进行各种变换及等同替代。另外，针对 特定情形或应用，可W对本实用新型做各种修改，而不脱离本实用新型的范围。因此，本实 用新型不局限于所公开的具体实施例，而应当包括落入本实用新型权利要求范围内的全部 实施方式。
【主权项】
1. 一种交流滤波器用断路器交直流混合耐压接线回路，其特征在于，其包括断路器 (1)、三联箱(4)、支柱(5)、直流耐压成套试验装置(2)和交流耐压成套试验装置(3)，所述三 联箱(4)连接于断路器（1)的中部，断路器（1)的两端分别形成左断口和右断口，所述三联箱 (4)的下侧连接支柱(5)，所述左断口和右断口分别连接直流耐压成套试验装置(2)和交流 耐压成套试验装置(3)，其中，所述直流耐压成套试验装置(2)包括第一升压电源柜(21)、直 流发生器倍压筒(22)以及第一分压电路，所述第一升压电源柜(21)的输出端经直流发生器 倍压筒(22)连接至左断口，所述第一分压电路的一端连接于直流发生器倍压筒(22)和左断 口之间，另一端接地，所述第一分压电路包括串联的阻抗R1和阻抗R2,在该第一分压电路上 还串接一第一电流表，在阻抗R2的两端并接一第一电压表;所述交流耐压成套试验装置(3) 包括第二升压电源柜(31)、工频变压器(32)以及第二分压电路，所述第二升压电源柜(31) 的输出端经工频变压器(32)连接至右断口，所述第二分压电路的一端连接于工频变压器 (32)和右断口之间，另一端接地，所述第二分压电路至少包括二个串接的电容器，在该第二 分压电路上还串接一第二电流表，在接地处的电容器的两端并接一第二电压表。2. 根据权利要求1所述的交流滤波器用断路器交直流混合耐压接线回路，其特征在于， 所述直流发生器倍压筒(22)和左断口之间还串接一保护电阻R3,所述第一分压电路的一端 连接于直流发生器倍压筒(22)和保护电阻R3之间，所述工频变压器(32)和右断口之间还串 接一保护电阻R4,所述第二分压电路的一端连接于工频变压器(32)和保护电阻R4之间。3. 根据权利要求2所述的交流滤波器用断路器交直流混合耐压接线回路，其特征在于， 所述保护电阻R3和保护电阻R4均为阻值不小于1M Ω的水电阻。4. 根据权利要求1所述的交流滤波器用断路器交直流混合耐压接线回路，其特征在于， 所述直流发生器倍压筒(22)内充有气压为0.2MPa的SF6气体。
【文档编号】G01R31/12GK205720536SQ201620381554
【公开日】2016年11月23日
【申请日】2016年4月29日
【发明人】张长虹, 黎卫国, 孙勇, 陈伟民, 杨旭
【申请人】中国南方电网有限责任公司超高压输电公司检修试验中心
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