一種高壓斷路器斷口感應電壓抑制電路、方法和測試系統與流程

2024-03-22 20:39:05

本發明涉及斷路器動特性測試技術領域，特別涉及一種高壓斷路器斷口感應電壓抑制電路及方法，以及包含該抑制電路的測試系統。

背景技術：

隨著電網的發展壯大，電力走廊密集化程度提高，輸電線路採用並行線路和同塔多回線路架設，成為常態。

被測斷路器所在輸電線路在已停電，兩端開路的情況下，由於電容效應，鄰近運行線路產生的靜電感應電壓往往達到10kv，此靜電感應電壓對測試儀表、人身安全構成嚴重威脅。

被測斷路器所在輸電線路在已停電，一端開路、一端接地的情況下，由於鄰近運行迴路的電磁感應，也會產生電磁感應電壓，往往達到1kv，甚至更高。

基於以上實際情況，在現場對斷路器進行動特性測試時，該斷路器的斷口的電磁感應電壓會導致測試儀器損壞及人身安全，所以能夠有效的抑制感應電壓也是斷路器動特性測試的重要指標之一。

技術實現要素：

發明目的：為了解決現有技術中測試儀器電壓抑制不可靠，在電磁感應電壓較高的情況下易導致儀器損壞或人員觸電的問題，本發明提供了一種高壓斷路器斷口感應電壓抑制電路、方法及測試系統，滿足現場不同強度感應電壓下對斷路器進行動特性測試的需求，保證測試儀器和人員的安全。

技術方案：為實現本發明的目的，採用如下技術方案：

一種高壓斷路器斷口感應電壓抑制電路，包括一霍爾傳感器，所述霍爾傳感器的vin-腳與斷口電壓輸入端相連，vin+腳經過第二電阻連接至電源正極，輸出端經過第三電阻接地；以斷口電壓輸入端到霍爾傳感器vin-腳為主支路，其上依次設有第一洩放迴路、第一抑制迴路、第二抑制迴路和第二洩放迴路；所述第一洩放迴路包括一端接主支路、另一端接地的第一電阻，所述第二洩放迴路包括一端接主支路、另一端接電源正極的電容，所述第一抑制迴路包括一端接主支路、另一端接地的壓敏電阻，所述第二抑制迴路包括一端接主支路、另一端接電源正極的第一二極體，以及一端接主支路、另一端接地的第二二極體。

作為優選，所述壓敏電阻(rv1)的閥值電壓為18v，第二抑制迴路與主支路連接點的電壓在-0.7v～+12.7v之間。

作為優選，所述霍爾傳感器的型號為jlb-1/50ma～25ma。

作為優選，所述壓敏電阻(rv1)的型號為07d180。

一種高壓斷路器斷口感應電壓抑制方法，包括：

(1)電磁感應電壓由斷口電壓輸入端進入後，通過設有接地的第一電阻的第一洩放迴路洩放到大地；

(2)通過設有接地的壓敏電阻的第一抑制迴路將超過設定閾值的電壓再次洩放，並通過設有接電源的第一二極體和接地的第二二極體的第二抑制迴路將電壓抑制在閾值範圍內，確保後級電路安全；

(3)通過設有接電源的電容的第二洩放迴路，以及由霍爾傳感器、第二電阻、電源和大地組成的第三洩放迴路對電磁感應電壓進一步洩放，以防止電壓在抑制過程中燒壞後級電路。

作為優選，所述壓敏電阻(rv1)的閥值電壓為18v，第二抑制迴路將電壓抑制在-0.7v～+12.7v之間。

作為優選，所述霍爾傳感器的型號為jlb-1/50ma～25ma。

作為優選，所述壓敏電阻(rv1)的型號為07d180。

一種高壓斷路器機械特性測試系統，包括上述斷口感應電壓抑制電路和斷路器機械特性測試儀，抑制電路的輸出端與測試儀的信號採集埠相連。

有益效果：本發明設計了多條電磁感應電壓洩放迴路和保護(抑制)迴路，能夠有效抑制高壓斷路器斷口不低於10kv的電磁感應電壓，可適用於基於高壓斷路器機械特性測試的所有測試環境，能在高強度感應電壓下保證測試儀器和測試人員的安全。

附圖說明

圖1為本發明實施例的電路結構圖。

圖2為本發明實施例的方法原理圖。

圖3為本發明實施例的系統原理圖。

具體實施方式

以下結合附圖和具體實施例，對本發明作詳細描述。

如圖1所示，本發明實施例公開的一種高壓斷路器斷口感應電壓抑制電路，能夠有效的抑制高壓斷路器斷口的感應電壓，使斷路器動特性測試儀器能夠更安全的測試各種數據。該感應電壓抑制電路主要包括三條洩放迴路、兩條抑制迴路，具體元器件包括電阻三個(r1，r2，r3)，電容一個(c1)，壓敏電阻一個(rv1)，霍爾傳感器一個，二極體兩個(d1，d2)。

本實施例的電路電氣元器件布局及連接方式如下：以斷口電壓輸入端到霍爾傳感器vin-腳為主支路，主支路上依次設有第一洩放迴路、第一抑制迴路、第二抑制迴路和第二洩放迴路。其中，第一洩放迴路上設有第一電阻r1，第一電阻r1一端接主支路，另一端接地；第一抑制迴路上設有壓敏電阻rv1，壓敏電阻rv1一端連接主支路，另一端接地；第二抑制迴路上設有第一二極體d1和第二二極體d2，第一二極體d1一端連接主支路，另一端連接電源正極(dc+12v)，第二二極體d2一端連接主支路，另一端接地；第二洩放迴路上設有電容c1，電容c1一端連接主支路，另一端連接dc+12v電源。第二電阻r2一端連接dc+12v電源，另一端連接霍爾傳感器vin+腳，霍爾傳感器、第二電阻r2和接地的dc+12v電源組成第三洩放迴路。電阻r3一端連接霍爾傳感器m腳(輸出端)，另一端接地。

在本實施例中，各器件的參數或型號為：第一電阻r1的阻值為10kω，第二電阻r2的阻值為300ω，第三電阻r3的阻值為200ω；電容c1的容值為0.1uf；二極體d1和d2號為1n4007；霍爾傳感器的型號為jlb-1/50ma～25ma；壓敏電阻的型號為07d180。上述器件的型號或參數是經過現場測試得到的較為優選實施方式，本領域技術人員可以在現有的器件中基於功能或要求進行選型。

下面結合圖2對本發明實施例電路的原理進行詳細說明：

如圖2所示，高壓架空線會通過空間耦合電容，在被測斷路器的斷口測試線上，產生幾千伏的感應電壓，為此必須把幾千伏電磁感應電壓洩放到大地，才能保證測試儀器和測試人員的安全。

為達到此目的，本實施例的斷路器斷口感應電壓抑制電路，包括三條電磁感應電壓洩放迴路：

第一電磁感應電壓洩放迴路，通過與a點相連的第一電阻r1，洩放到大地。

第二電磁感應電壓洩放迴路，通過與d點相連的電容c1，電容c1接電源，電源接大地，洩放到大地。

第三電磁感應電壓洩放迴路在霍爾傳感器的採集迴路上，由霍爾傳感器vin+腳連接第二電阻r2，第二電阻r2再連接電源，最後電源接大地組成。因為霍爾傳感器的內阻為20ω非常小和電源內阻為0歐姆的原因，讓電磁感應電壓通過大地完成洩放功能。

霍爾傳感器的型號為jlb-1/50ma～25ma，內阻為20歐姆，其輸入端最大限制電流為50ma。系統供電電壓是dc12v，為了使其正常工作需要加上一個限流電阻r2，需要其電阻值不小於r＝u/i＝12/0.05＝240ω，為了更安全，本發明電路選用了300ω的電阻。

為了進一步抑制電磁感應電壓，本實施例設計了兩條保護(抑制)迴路，以確保後級電路安全，不至於被感應電壓損壞。

第一保護(抑制)迴路，由型號為07d180壓敏電阻rv1接地組成,其閥值為18v，當b點電壓達到18v時，該電阻導通接地，會使b電壓降低。

第二保護(抑制)迴路是由型號為1n4007二極體d1和d2組成，根據二極體的特性，使其在c點的電壓限定-0.7v～+12.7v之間。

具體工作流程如下：當電磁感應電壓由斷口電壓輸入端進入後，先由a點洩放一部分電磁感應電壓，再利用兩條保護(抑制)迴路在c點把電壓抑制在-0.7v～+12.7v之間。在抑制過程中會大約30ns的延時，為了在抑制過程中不會因為高壓而燒壞電路，d點使用另外兩條洩放迴路進行洩放。最後電流信號通過霍爾傳感器，隔離感應到m輸出端，再由電阻r3轉換為電壓信號，至此整個流程完畢。

本發明實施例公開的一種高壓斷路器斷口感應電壓抑制方法，包括：

(1)電磁感應電壓由斷口電壓輸入端進入後，通過設有接地的第一電阻r1的第一洩放迴路洩放到大地；

(2)通過設有接地的壓敏電阻rv1的第一抑制迴路將超過設定閾值的電壓再次洩放，並通過設有接電源的第一二極體d1和接地的第二二極體d2的第二抑制迴路將電壓抑制在閾值範圍內，確保後級電路安全；

(3)通過設有接電源的電容c1的第二洩放迴路，以及由霍爾傳感器、第二電阻r2、電源和大地組成的第三洩放迴路對電磁感應電壓進一步洩放，以防止電壓在抑制過程中燒壞後級電路。

如圖3所示，本發明實施例公開的一種高壓斷路器機械特性測試系統，包括上述斷口感應電壓抑制電路和斷路器機械特性測試儀，抑制電路的輸出端與測試儀的信號採集埠相連。

對於上述實施例，需要說明的是：上述所有電子元器件。均來自於現有技術，無需對其改裝，即可在本實施例中直接使用，因此在本實施例中，沒有具體公開上述電器元件的內部具體電路結構。

以上僅為本發明的優選實施例而已，並不用於限制本發明，對於本領域的技術人員來說，本發明可以有各種更改和變化。凡在本發明的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護範圍之內。