一種斷路器電弧電壓特性試驗裝置製造方法
2023-05-14 15:08:21
一種斷路器電弧電壓特性試驗裝置製造方法
【專利摘要】本實用新型涉及一種斷路器電弧電壓特性試驗裝置。包括主電流源，用以提供分斷過程中所需的試驗電流；輔助電流源，用於斷路器觸頭分斷時的引弧；輔助電壓測試電路，實現電弧電壓精確可靠的測量；主電流源、輔助電流源和輔助電壓測試電路之間通過並聯方式連接；輔助電壓測試電路和輔助電流源並聯在被測試斷路器兩端。本實用新型能夠降低對試驗迴路的要求，採用簡單的測量設備即可實現大電流分斷時電弧電壓精確可靠的測量。
【專利說明】一種斷路器電弧電壓特性試驗裝置
【技術領域】
[0001] 本實用新型屬於電學領域，尤其是涉及一種斷路器電弧電壓特性試驗裝置。
【背景技術】
[0002] 斷路器是保護電力系統安全運行的核心設備，而斷路器分斷過程中的電弧特性是 影響斷路器分斷性能的重要因素。為了研究短路大電流分斷過程中的電弧電壓特性，一般 將預充電電容對電感放電產生的振蕩電流作為試驗所需的電流源。為了提高試驗電流值， 電容上的預充電電壓一般會高達數千伏，並且當電流過零後，會有極高的反向電壓加在斷 路器兩端。因此會給電壓測量設備帶來重大的安全隱患，影響測量的可靠性。
[0003] 在傳統的試驗方法中，為了解決電壓測量問題，通過並聯在斷路器兩端的分壓器 引出電壓信號，並經過複雜的限壓電路限壓後再進入示波器。另外為了克服斷路器分斷時 較長的機械延時，實現大電流下的電弧特性試驗，電路中需要龐大的電容和電感。這一方面 增加了試驗迴路的複雜程度，另一方面會因所選的分壓器電壓等級較高而使測得的電弧電 壓精度很差。
【發明內容】
[0004] 本實用新型主要是解決現有技術需要通過並聯在斷路器兩端的分壓器引出電壓 信號，並經過複雜的限壓電路限壓後再進入示波器；並且需要龐大的電容和電感，一方面增 加了試驗迴路的複雜程度，另一方面會因所選的分壓器電壓等級較高而使測得的電弧電壓 精度很差的技術問題；提供了一種主電流源採用較小的電容和電感，即可實現大電流時的 電弧電壓特性試驗；從而降低了對試驗迴路的要求，簡化了試驗迴路的結構，使得試驗迴路 容易實現；並能顯著提高電弧電壓的測量精度的一種斷路器電弧電壓特性試驗裝置。
[0005] 本實用新型的上述技術問題主要是通過下述技術方案得以解決的：
[0006] 一種斷路器電弧電壓特性試驗裝置，其特徵在於，包括
[0007] -主電流源：用以提供分斷過程中所需的試驗電流；
[0008] -輔助電流源：用於觸頭分斷時引弧，便於調整主電流投入時刻；
[0009] -輔助電壓測試電路；用於試驗過程中保護低壓測量設備免受過電壓損壞，實現 電弧電壓精確可靠的測量；
[0010] 所述主電流源、輔助電流源、和輔助電壓測試電路之間通過並聯方式連接；輔助電 壓測試電路和輔助電流源並聯在被測試斷路器兩端。
[0011] 作為優選，所述主電流源包括依次串聯的電容C、二極體D、真空觸發開關S和電感 L ;真空觸發開關S開通時，電容C通過電感L放電產生脈衝大電流。
[0012] 作為優選，所述輔助電流源採用低壓恆流電源EPS;所述低壓恆流電源EPS並聯在 被測試斷路器兩端。
[0013] 因此，本實用新型具有如下優點：1、主電流源採用較小的電容和電感，即可實現大 電流時的電弧電壓特性試驗；2、降低了對試驗迴路的要求，簡化了試驗迴路的結構，使得 試驗迴路容易實現；3、電弧電壓直接通過示波器低壓探頭進行測量，能顯著提高電弧電壓 的測量精度；4、輔助恆流源的引入，可按需要在不同的觸頭開距位置投入主電流源電流進 行試驗。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0014] 附圖1為本實用新型的試驗迴路；
[0015] 附圖2為本實用新型的電壓波形整定試驗波形；
[0016] 附圖3為本實用新型的電弧電壓特性試驗波形。
【具體實施方式】
[0017] 下面通過實施例，並結合附圖，對本實用新型的技術方案作進一步具體的說明。
[0018] 實施例：
[0019] 本實用新型涉及的試驗裝置：
[0020] 參見圖1，本實用新型的斷路器電弧電壓特性試驗，該試驗迴路包括主電流源1、 輔助電流源2、被試斷路器3和輔助電壓測試電路4 ;其中主電流源、輔助電流源、被試斷路 器和輔助電壓測試電路之間通過並聯方式連接；被試斷路器負極接地。
[0021] 主電流源用以提供分斷過程中所需的試驗電流，作為示例，主電流源由電容C、二 極管D、真空觸發開關S和電感L串聯構成，真空觸發開關S開通時，電容C通過電感L放電 產生脈衝大電流；
[0022] 輔助電流源，用於觸頭分斷時引弧，便於調整主電流投入時刻，作為示例，輔助電 流源電路採用低壓恆流電源EPS ;
[0023] 輔助電壓測試電路，用於試驗過程中在斷路器兩端出現高電壓時對低壓測量設備 的保護，作為示例，輔助電壓測試電路由二極體D1和低壓真空間隙TVS並聯構成，試驗過程 中較大的反向電壓通過D1或TVS導通，因此被試斷路器兩端不會有高壓存在，電壓信號可 直接通過低壓探頭引出。
[0024] 本實用新型斷路器電弧電壓特性試驗方法的試驗步驟：
[0025] 由於在實際試驗迴路中，電壓測量位置總會包含一段載流主迴路，因此所測的電 壓信號中就包括這段線路阻抗所佔的電壓分量，並且由於電流及其變化率較大，導致該電 壓分量一般較實際電弧電壓大很多，因此應該將這部分電壓分量從所測電壓中去掉。為此， 每次試驗分兩步進行：第一步在保持被試斷路器閉合的條件下進行線路阻抗電壓波形整定 試驗，第二步再進行分斷時的電弧電壓特性試驗。
[0026] 上述兩步試驗過程中，電容C上的預充電電壓及輔助電流源EPS電流保持一致，示 波器的波形起始位置及時基相同，則實際電弧電壓等於兩步試驗所測電壓的差值。
[0027](一）電壓波形整定試驗過程如下：
[0028] 試驗開始前，根據試驗電流需要，將電容C按圖示方向充至工作電壓，真空觸發開 關S處於斷開狀態，輔助恆流源EPS處於斷開狀態，被試斷路器VB處於閉合狀態；
[0029] 試驗開始時，先開通輔助恆流源EPS，然後開通觸發開關S，此後電容C將通過電感 L放電，產生的脈衝放電電流通過被試斷路器VB，VB兩端將會因線路阻抗的存在而產生電 壓；
[0030] 以被試斷路器VB中的脈衝電流信號為觸發源，捕捉試驗過程中的電壓電流信號；
[0031] 試驗電壓電流示意波形如圖2所示，其中to為輔助恆流源接通時刻，tl為主電流 源接通時刻。
[0032] (二）電弧電壓特性試驗過程如下：
[0033] 試驗開始前，各元器件的初始狀態同電壓波形整定試驗中的初始狀態；
[0034] 試驗開始時，先開通輔助恆流源EPS，被試斷路器VB中將流過穩定的電流，然後發 出VB的分斷信號，在經過一段固有的分斷延時Atl後，斷路器的動靜觸頭開始有效分離，觸 頭之間開始建立微小的電弧電壓；
[0035] 此後再經過一段延時Δ t2,觸頭間開距到達試驗所需值，開通真空觸發開關S，預 先充電的電容C將通過電感L放電，產生的脈衝放電電流通過被試斷路器VB，觸頭之間將會 建立相應的電弧電壓；
[0036] 以被試斷路器VB中的脈衝電流信號為觸發源，捕捉試驗過程中的電壓電流信號；
[0037] 試驗電壓電流示意波形如圖3所示，其中在t0時刻接通輔助恆流源，在tl時刻發 出被試斷路器分斷信號，在t2時刻觸頭開始有效分離，由於恆流源電流很小，觸頭間只建 立起微小的電弧電壓，在t3時刻斷路器達到所需的開距，此時投入主電流源，在大電流條 件下，觸頭間開始建立明顯的電弧電壓。
[0038] 這裡對輔助電壓測試電路的作用進行說明，在脈衝放電電流下降到零時，二極體D 進入反向恢復過程，此時被試斷路器VB兩端會產生較高的反向電壓，然而此反向電壓不是 電弧電壓特性試驗所關心的，但是它卻會損壞低壓測量設備。VB兩端反並聯的二極體D1和 低壓真空間隙TVS能為此反向電壓提供通路，使VB兩端的電壓仍然處於測量設備的安全範 圍以內，因此可以使用示波器的低壓探頭直接將電壓信號引入到示波器進行記錄。而在傳 統的試驗迴路中，採用高壓分壓器或高壓探頭來進行電壓測量，由於電弧電壓較小，導致所 測的電弧電壓精度很低。
[0039] 另外，對於傳統的機械式斷路器，由於分斷過程中的機械延時時間一般較長，導致 其分散性也比較大。當主電流源電路採用較小的電容和電感時，產生的試驗電流持續時間 較短，試驗時很難準確地控制主電流在需要的觸頭開距位置投入。輔助電流源的引入，使得 在主電流投入前，觸頭之間一直有電弧存在，被試斷路器仍然處於電氣接通狀態。因此可按 試驗需要，方便地控制主電流的投入時刻，而不會造成試驗失敗。
[0040] 而對於近年來新興的電動斥力開關，因其分斷速度極快，機械延時時間分散性也 非常小。因此在進行這類斷路器的電弧電壓特性試驗時，輔助電流源不是必須的，試驗時根 據實際情況取捨。
[0041] 本文中所描述的具體實施例僅僅是對本實用新型精神作舉例說明。本實用新型所 屬【技術領域】的技術人員可以對所描述的具體實施例做各種各樣的修改或補充或採用類似 的方式替代，但並不會偏離本實用新型的精神或者超越所附權利要求書所定義的範圍。
【權利要求】
1. 一種斷路器電弧電壓特性試驗裝置，其特徵在於，包括 一主電流源：用以提供分斷過程中所需的試驗電流； 一輔助電流源：用於觸頭分斷時引弧，便於調整主電流投入時刻； 一輔助電壓測試電路；用於試驗過程中保護低壓測量設備免受過電壓損壞，實現電弧 電壓精確可靠的測量； 所述主電流源、輔助電流源、和輔助電壓測試電路之間通過並聯方式連接；輔助電壓測 試電路和輔助電流源並聯在被測試斷路器兩端。
2. 根據權利要求1所述的一種斷路器電弧電壓特性試驗裝置，其特徵在於，所述主電 流源包括依次串聯的電容C、二極體D、真空觸發開關S和電感L ;真空觸發開關S開通時， 電容C通過電感L放電產生脈衝大電流。
3. 根據權利要求1所述的一種斷路器電弧電壓特性試驗裝置，其特徵在於，所述輔助 電流源採用低壓恆流電源EPS ;所述低壓恆流電源EPS並聯在被測試斷路器兩端。
【文檔編號】G01R31/327GK203894385SQ201420332589
【公開日】2014年10月22日 申請日期:2014年6月20日 優先權日:2014年6月20日
【發明者】李錫群, 任志剛, 彭振東, 姜楠, 朱紅橋 申請人:中國船舶重工集團公司第七一二研究所