一种高压交流断路器静态灭弧能力的测试回路的制作方法

1.本发明涉及高压交流断路器测试技术领域，尤其涉及一种高压交流断路器静态灭弧能力的测试回路。


背景技术：

2.当电力系统受到雷击导致短路故障时，断路器会分闸开断短路电流。在断路器开断短路电流后的短暂时间内(几十到几百毫秒)，若此时线路再次受到雷击，断路器将一端承受系统工频电压，另一端承受雷电过电压。由于此时断路器灭弧室内的灭弧介质和热离子可能仍处于不稳定的状态(即灭弧介质处在热态工况下)，此时断路器的内绝缘耐受水平与现行标准规定的型式试验条件下的样机状态有所差别，处于这种系统条件下的断路器可能会遇到比现行标准规定的型式试验时更加严酷的过电压冲击。当断路器在系统中开断短路电流后，若在很短时间内再次发生雷击造成短路，其是否能再次开断短路电流，目前尚无标准考核。
3.因此，亟需对高压交流断路器短路开断后在灭弧介质热态工况下且高压交流断路器处于静态条件下(静态条件指的是灭弧室内的触头达到分闸终止位置不再移动)断口再次开断短路电流的能力进行测试。


技术实现要素：

4.本发明实施例提供一种高压交流断路器静态灭弧能力的测试回路，能对高压交流断路器在灭弧介质热态工况且高压交流断路器处于静态条件下的静态灭弧能力进行测试。
5.本发明一实施例提供一种高压交流断路器静态灭弧能力的测试回路，包括：第一电流源模块、第二电流源模块、电压源模块、第一开关、第二开关、第三开关、待测高压交流断路器、第一电流测量装置、第一电压测量装置以及控制器；
6.所述第一电流源模块的第一端与所述第一开关的第一端连接，所述第一开关的第二端与所述待测高压交流断路器的第一端连接，所述待测高压交流断路器的第二端与所述第一电流测量装置的第一端连接，所述第一电流测量装置的第二端与所述第一电流源模块的第二端连接，所述第一电流源模块的第二端接地；
7.所述第二开关的第一端与所述待测高压交流断路器的第一端连接，所述第二开关的第二端与所述第二电流源模块的第一端连接，所述第二电流源模块的第二端接地；
8.所述第三开关的第一端与所述待测高压交流断路器的第一端连接，所述第三开关的第二端与所述电压源模块的第一端连接，所述电压源模块的第二端接地；
9.所述第一电压测量装置的第一端与所述待测高压交流断路器的第一端连接，所述第一电压测量装置的第二端接地；
10.所述控制器，用于在测试开始时，控制所述第一开关闭合，控制所述第二开关和所述第三开关断开；在所述待测高压交流断路器开断时，控制所述第一开关断开，继而在待测高压交流断路器开断预设时长时，控制所述第二开关闭合；在所述第二开关闭合第二预设
时长时，控制所述第二开关断开并控制所述第三开关闭合，其中，待测高压交流断路器在开断预设时长时，待测高压交流断路器的灭弧室内的触头达到分闸终止位置且灭弧介质处于热态工况。
11.进一步的，还包括：第二电流测量装置、第三电流测量装置以及第二电压测量装置；
12.所述第二电压测量装置的第一端与所述第一电流源模块的第一端连接，所述第二电压测量装置的第二端接地；所述第一电流源模块的第二端与所述第二电流测量装置串接后接地；所述第三电流测量装置的第一端接地，所述第三电流测量装置的第二端分别与所述电压源模块的第二端以及所述第二电流源模块的第二端连接。
13.进一步的,所述第一电流源模块，包括：发电机和变压器；所述发电机与所述变压器的低压绕组连接；所述变压器的高压绕组的第一端为所述第一电流源模块的第一端，所述变压器的高压绕组的第二端为所述第一电流源模块的第二端。
14.进一步的，所述第一电流源模块,还包括：第一保护开关、第一合闸开关、第一操作开关、第一电抗器、第二保护开关、第二合闸开关以及第二操作开关；
15.所述发电机的第一端、所述第一保护开关、第一合闸开关、第一操作开关、第一电抗器以及变压器的低压绕组的第一端依次连接；变压器的低压绕组的第二端、所述第二操作开关、所述第二合闸开关、所述第二保护开关以及所述发电机的第二端依次连接。
16.进一步的,所述第一电流源模块,还包括：第一放电保护球隙；所述第一放电保护球隙的第一端与所述变压器的高压绕组的第一端连接，所述第一放电保护球隙的第二端与所述变压器的高压绕组的第二端连接。
17.进一步的，所述第一电流源模块,还包括：第一电容和第一电阻；所述第一电阻的第一端与所述变压器的高压绕组的第一端连接，所述第一电阻的第二端与所述第一电容的第一端连接，所述第一电容的第二端与所述变压器的高压绕组的第二端连接。
18.进一步的，所述第一电流源模块,还包括：延弧装置；所述延弧装置的第一端与所述变压器的高压绕组的第一端连接，所述延弧装置的第二端与所述变压器的高压绕组的第二端连接。
19.进一步的，所述第二电流源模块，包括：第二电抗器、第二放电保护球隙以及第二电容；
20.所述第二电抗器的第一端为所述第二电流源模块的第一端，所述第二电抗器的第二端与所述第二放电保护球隙的第一端连接，所述第二放电保护球隙的第二端与所述第二电容的第一端连接，所述第二电容的第二端为所述第二电流源模块的第二端。
21.进一步的，所述电压源模块，包括：第三电抗器、第三放电保护球隙、第三电容以及trv调频单元；
22.所述第三电抗器的第一端为所述电压源模块的第一端，所述第三电抗器的第二端与所述第三放电保护球隙的第一端连接，所述第三放电保护球隙的第二端与所述第三电容的第一端连接，所述第三电容的第二端为所述电压源模块的第二端；所述trv调频单元的第一端与所述第三电抗器的第一端连接，所述trv调频单元的第二端与所述第三电容的第二端连接。
23.通过实施本发明实施例具有如下有益效果：
24.本发明提供了一种高压交流断路器静态灭弧能力的测试回路，在测试开始时，控制器控制第一开关闭合、第二开关和第三开关断开，此时仅由第一电流源模块为待测高压交流断路器提供短路电流。通流一段时长后，待测高压交流端断路器开断的同时控制第一开关断开；这一步模拟实际情况中高压交流断路器在发生短路故障后，高压交流断路器分闸开断短路电流的情况。紧接着在待测高压交流断路器开断预设时长时(此时，待测高压交流断路器的灭弧室内的触头达到分闸终止位置且灭弧介质处于热态工况)，控制所述第二开关闭合，此时仅由第二电源模块为待测高压交流断路器提供电流，维持待测高压交流断路器开断后，灭弧室内的电弧维续，从而模拟实际过程中高压交流断路器开断后处于静态条件下时，由于雷击等突发情况又再次被击穿后出现的短路电流的这一情形。接着在所述第二开关闭合第二预设时长时，控制所述第二开关断开并控制所述第三开关闭合，此时由电压源模块为待测高压交流断路器提供电压，从而模拟高压交流断路器在第二次开断短路电流后，在高压交流断路器两端所形成的瞬态恢复电压，最后通过第一电压测量装置所测量的高压交流断路器的断口电压和通过第一电流测量装置所测量的断口电压即可评估出待测高压交流断路器的静态灭弧能力。
附图说明
25.图1是本发明一实施例提供的一种高压交流断路器静态灭弧能力的测试回路的电路示意图。
26.附图标记说明：第一电流源模块1、第二电流源模块2、电压源模块3、第一开关ab1、第二开关ab2、第三开关ab3、待测高压交流断路器t0、第一电流测量装置i1、第一电压测量装置v1、第二电流测量装置i2、第三电流测量装置i3、第二电压测量装置v2、发电机g、变压器pt、第一保护开关gb1、第一合闸开关ms1、第一操作开关mb1、第一电抗器l1、第二保护开关gb2、第二合闸开关ms2、第二操作开关mb2、第一放电保护球隙gp1、第一电容c1、第一电阻r1、延弧装置ap、第二电抗器l2、第二放电保护球隙gp2、第二电容c2、第三电抗器l3、第三放电保护球隙gp3、第三电容c3、trv调频单元trv；
具体实施方式
27.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
28.图1所示，本发明一实施例提供了一种高压交流断路器静态灭弧能力的测试回路，包括：第一电流源模块1、第二电流源模块2、电压源模块3、第一开关ab1、第二开关ab2、第三开关ab3、待测高压交流断路器t0、第一电流测量装置i1、第一电压测量装置v1以及控制器(未在图中画出)；
29.所述第一电流源模块1的第一端与所述第一开关ab1的第一端连接，所述第一开关ab1的第二端与所述待测高压交流断路器t0的第一端连接，所述待测高压交流断路器t0的第二端与所述第一电流测量装置i1的第一端连接，所述第一电流测量装置i1的第二端与所述第一电流源模块1的第二端连接，所述第一电流源模块1的第二端接地；
30.所述第二开关ab2的第一端与所述待测高压交流断路器t0的第一端连接，所述第二开关ab2的第二端与所述第二电流源模块2的第一端连接，所述第二电流源模块2的第二端接地；
31.所述第三开关ab3的第一端与所述待测高压交流断路器t0的第一端连接，所述第三开关ab3的第二端与所述电压源模块3的第一端连接，所述电压源模块3的第二端接地；
32.所述第一电压测量装置v1的第一端与所述待测高压交流断路器t0的第一端连接，所述第一电压测量装置v1的第二端接地；
33.所述控制器，用于在测试开始时，控制所述第一开关ab1闭合，控制所述第二开关ab2和所述第三开关ab3断开；在所述待测高压交流断路器t0开断时，控制所述第一开关ab1断开，继而在待测高压交流断路器t0开断预设时长时，控制所述第二开关ab2闭合；在所述第二开关ab2闭合第二预设时长时，控制所述第二开关ab2断开并控制所述第三开关ab3闭合；其中，待测高压交流断路器t0在开断预设时长时，待测高压交流断路器t0的灭弧室内的触头达到分闸终止位置且灭弧介质处于热态工况。
34.在这一实施例中，在测试开始时，控制器控制第一开关ab1闭合、第二开关ab2和第三开关ab3断开，此时仅由第一电流源模块1为待测高压交流断路器t0提供短路电流。通流一段时长后，待测高压交流端断路器开断的同时控制第一开关ab1断开；这一步模拟实际情况中高压交流断路器在发生短路故障后，高压交流断路器分闸开断短路电流的情况。紧接着在待测高压交流断路器t0开断预设时长时(此时，待测高压交流断路器t0的灭弧室内的触头达到分闸终止位置且灭弧介质处于热态工况)，控制所述第二开关ab2闭合，此时仅由第二电源模块为待测高压交流断路器t0提供电流，维持待测高压交流断路器t0开断后，灭弧室内的电弧维续，从而模拟实际过程中高压交流断路器开断后处于静态条件下时，由于雷击等突发情况又再次被击穿后出现的短路电流的这一情形。接着在所述第二开关ab2闭合第二预设时长时，控制所述第二开关ab2断开并控制所述第三开关ab3闭合，此时由电压源模块3为待测高压交流断路器t0提供电压，从而模拟高压交流断路器再次开断短路电流后，在高压交流断路器两端所形成的瞬态恢复电压，最后通过第一电压测量装置v1所测量的高压交流断路器的断口电压和通过第一电流测量装置i1所测量的断口电压即可评估出待测高压交流断路器t0的静态灭弧能力。
35.在一个优选的实施例中，还包括：第二电流测量装置i2、第三电流测量装置i3以及第二电压测量装置v2；
36.所述第二电压测量装置v2的第一端与所述第一电流源模块1的第一端连接，所述第二电压测量装置v2的第二端接地；所述第一电流源模块1的第二端与所述第二电流测量装置i2串接后接地；所述第三电流测量装置i3的第一端接地，所述第三电流测量装置i3的第二端分别与所述电压源模块3的第二端以及所述第二电流源模块2的第二端连接。通过第二电流测量装置i2、第三电流测量装置i3以及第三电压测量装置所测量的数值，可以辅助分析测试回路工作是否符合预期。
37.在一个优选的实施例中，所述第一电流源模块1，包括：发电机g和变压器pt；所述发电机g与所述变压器pt的低压绕组连接；所述变压器pt的高压绕组的第一端为所述第一电流源模块1的第一端，所述变压器pt的高压绕组的第二端为所述第一电流源模块1的第二端。
38.在一个优先的实施例中，所述第一电流源模块1,还包括：第一保护开关gb1、第一合闸开关ms1、第一操作开关mb1、第一电抗器l1、第二保护开关gb2、第二合闸开关ms2以及第二操作开关mb2；所述发电机g的第一端、所述第一保护开关gb1、第一合闸开关ms1、第一操作开关mb1、第一电抗器l1以及变压器pt的低压绕组的第一端依次连接；变压器pt的低压绕组的第二端、所述第二操作开关mb2、所述第二合闸开关ms2、所述第二保护开关gb2以及所述发电机g的第二端依次连接。
39.在一个优选的实施例中，所述第一电流源模块1,还包括：第一放电保护球隙gp1；所述第一放电保护球隙gp1的第一端与所述变压器pt的高压绕组的第一端连接，所述第一放电保护球隙gp1的第二端与所述变压器pt的高压绕组的第二端连接。在这一实施例中，第一放电保护球隙gp1与变压器pt并联可以防止电压源模块3的过电压对变压器pt造成损害。
40.在一个优选的实施例中，述第一电流源模块1,还包括：第一电容c1和第一电阻r1；所述第一电阻r1的第一端与所述变压器pt的高压绕组的第一端连接，所述第一电阻r1的第二端与所述第一电容c1的第一端连接，所述第一电容c1的第二端与所述变压器pt的高压绕组的第二端连接。在这一实施例中，第一电容c1和第一电阻r1可用于调节待测高压交流断路器t0开断大电流后恢复电压的上升率。
41.在一个优选的实施例中，所述第一电流源模块1,还包括：延弧装置ap；所述延弧装置ap的第一端与所述变压器pt的高压绕组的第一端连接，所述延弧装置ap的第二端与所述变压器pt的高压绕组的第二端连接。在这一实施例中，延弧装置ap用于保证待测高压交流断路器t0在较长燃弧时间下能够维持电流。
42.在一个优选的实施例中，所述第二电流源模块2，包括：第二电抗器l2、第二放电保护球隙gp2以及第二电容c2；所述第二电抗器l2的第一端为所述第二电流源模块2的第一端，所述第二电抗器l2的第二端与所述第二放电保护球隙gp2的第一端连接，所述第二放电保护球隙gp2的第二端与所述第二电容c2的第一端连接，所述第二电容c2的第二端为所述第二电流源模块2的第二端。
43.在一个优选的实施例中，所述电压源模块3，包括：第三电抗器l3、第三放电保护球隙、第三电容c3以及trv调频单元trv；所述第三电抗器l3的第一端为所述电压源模块3的第一端，所述第三电抗器l3的第二端与所述第三放电保护球隙的第一端连接，所述第三放电保护球隙的第二端与所述第三电容c3的第一端连接，所述第三电容c3的第二端为所述电压源模块3的第二端；所述trv调频单元trv的第一端与所述第三电抗器l3的第一端连接，所述trv调频单元trv的第二端与所述第三电容c3的第二端连接。
44.示意性的，在一优选的实施例中，本发明所提供的高压交流断路器静态灭弧能力测试回路的测试原理如下：
45.在本发明一优选的实施例中，试验开始时，控制器控制第一保护开关gb1合闸、第一合闸开关ms1合闸、第一操作开关mb1合闸、第一开关ab1合闸、待测高压交流断路器t0合闸，第二保护开关gb2合闸、第二合闸开关ms2合闸、第二操作开关mb2合闸、第二开关ab2分闸以及第三开关ab3分闸，此时待测高压交流断路器t0只连接于由发电机g所构成的第一电流源模块1，承受短路电流，第二电流源模块2由第二开关ab2隔离，电压源模块3由第三开关ab3隔离，均处于充电完成状态。
46.待测高压交流断路器t0通流一段时间后(50ms～100ms)，控制器控制第一开关ab1
及待测高压交流断路器t0分闸，通过时序控制保证二者在电流同一电流过零时刻处开断，在待测高压交流断路器t0开断预设时长时(10ms～100ms,具体时长根据实际情况进行调整，只要能够保持高压交流断路器内灭弧介质处于热工况状态且灭弧室内的触头达到分闸终止位置即可)后，控制第二开关ab2合闸，第二放电保护球隙gp2贯穿，将处于充电完成状态的第二电流源模块2引入，其他开关继续保护原状态，此时只有第二电流源模块2为待测高压交流断路器t0提供电流，从而模拟实际过程中高压交流断路器开断后处于静态条件下时，由于雷击等突发情况又再次被击穿后出现的短路电流的这一情形。紧接着，在第二开关ab2闭合第二预设时长时(40ms～60ms)，控制器控制第二开关ab2分闸，控制第三开关ab3闭合，其余开关保持原有状态，此时，第三放电保护球隙贯穿，将将处于充电完成状态的电压源模块3引入，此时只有电压源模块3为待测高压交流断路器t0提供电压，从而模拟高压交流断路器再次开断短路电流后，在高压交流断路器t0两端所形成的瞬态恢复电压，测试待测高压交流断路器是否能够承受此时所施加的瞬态恢复电压，最终通过第一电流测量装置i1和第一电压测量装置v1所显示的数值、波形以及通流时长，来对待测高压交流断路器t0的静态灭弧能力进行评估，需要说明的是，通过第一电流测量装置i1和第一电压测量装置v1所显示的数值、波形以及通流时长，来对待测高压交流断路器t0的静态灭弧能力进行评估是现有的技术，在此不对具体如何评估进行展开。
47.以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。