本發(fā)明涉及直流輸電系統(tǒng)運(yùn)維技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種斷路器斷口交直流動(dòng)態(tài)電壓分布情況測(cè)量接線(xiàn)回路及測(cè)量方法。

背景技術(shù)：

交流濾波器作為換流站的重要設(shè)備之一，能夠降低交直流轉(zhuǎn)化過(guò)程中產(chǎn)生的諧波，保證電能質(zhì)量達(dá)標(biāo)。而交流濾波器斷路器(以下簡(jiǎn)稱(chēng)ACF斷路器)由于其特殊的應(yīng)用場(chǎng)合，需切斷容性負(fù)載，投切頻繁，而且開(kāi)斷過(guò)程需承受交直流混合電壓，工況較惡劣，相比普通斷路器應(yīng)該有更高的技術(shù)要求。

斷路器切交流濾波器容性負(fù)載時(shí)，斷路器斷口交流母線(xiàn)側(cè)為交流正弦波，負(fù)載側(cè)為一直流電壓，交直流疊加下會(huì)形成1-cosθ的波形，在一個(gè)工頻半波時(shí)(我國(guó)為10ms)到達(dá)峰值。在不同的污穢條件下，其交直流電壓分布情況以及暫態(tài)過(guò)程與電壓變化過(guò)程均不相同。目前，國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)、國(guó)內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)以及行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)斷路器的絕緣考核僅僅考慮潔凈狀態(tài)下的或者低污穢水平下的開(kāi)斷能力和絕緣性能，沒(méi)有對(duì)在極端環(huán)境條件下或者重污穢條件下的斷路器斷口電壓分布進(jìn)行評(píng)估，因此也沒(méi)有相應(yīng)的試驗(yàn)方法以及試驗(yàn)接線(xiàn)回路。斷路器的表面污穢狀態(tài)嚴(yán)重到一定程度后，將可能對(duì)其斷口原本較為均勻的電壓分布帶來(lái)顛覆性的影響，從而影響斷路器整體的開(kāi)斷性能和絕緣性能。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了正確測(cè)量交直流動(dòng)態(tài)電壓在斷路器斷口間分布情況，本發(fā)明的目的之一在于提供一種斷路器斷口動(dòng)態(tài)電壓分布測(cè)量接線(xiàn)回路，對(duì)斷口電壓分布情況進(jìn)行研究，探索在復(fù)雜環(huán)境工況下交流濾波器用斷路器的工程參數(shù)的確定。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取的技術(shù)方案如下，

一種斷路器斷口動(dòng)態(tài)電壓分布測(cè)量接線(xiàn)回路，包括有：

大容量短路發(fā)電機(jī)G，用以模擬電力系統(tǒng)電源、提供短時(shí)的大容量電源；

升壓變壓器T，其初級(jí)側(cè)串聯(lián)大容量短路發(fā)電機(jī)G，次級(jí)側(cè)依次串聯(lián)斷路保護(hù)器AB、交流濾波器用斷路器T0和容性負(fù)載C；

大容量短路發(fā)電機(jī)G還串聯(lián)有合閘開(kāi)關(guān)HK和保護(hù)斷路器CD；

所述保護(hù)斷路器AB兩端并聯(lián)污穢等效阻抗Z1，交流濾波器用斷路器T0兩端并聯(lián)污穢等效阻抗Z2；

在污穢等效阻抗Z1與污穢等效阻抗Z2的公共端接有分壓器V2的一端，在污穢等效阻抗Z1的另一端接有分壓器V1的一端，在污穢等效阻抗Z2的另一端接有分壓器V3的一端，所述分壓器V1、分壓器V2、分壓器V3各自另一端接地，所述分壓器V2并聯(lián)有污穢等效阻抗Z3。

進(jìn)一步，所述交流濾波器用斷路器T0為550kV及以上電壓等級(jí)瓷柱式斷路器，該瓷柱式斷路器包括有至少兩個(gè)斷口。

進(jìn)一步，所述容性負(fù)載C包括有電容器塔和負(fù)載電阻。

進(jìn)一步，所述分壓器V1、分壓器V2和分壓器V3采用阻容混聯(lián)分壓方式。

本發(fā)明的另一目的在于提供一種斷口交直流動(dòng)態(tài)電壓分布情況測(cè)量試驗(yàn)方法，對(duì)電壓分布進(jìn)行測(cè)量并修正，并最終得出分布結(jié)果。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取的技術(shù)方案是：

一種斷口交直流動(dòng)態(tài)電壓分布情況測(cè)量試驗(yàn)方法，采用上述斷口交直流動(dòng)態(tài)電壓分布情況測(cè)量接線(xiàn)回路，包括以下步驟：

步驟1.對(duì)斷路器T0在不同環(huán)境工況下的直流電阻進(jìn)行測(cè)量；

步驟2.斷路器T0保持分閘，試驗(yàn)前保護(hù)斷路器AB，CD均保持合閘，啟動(dòng)試驗(yàn)，大容量短路發(fā)電機(jī)G升壓至預(yù)定值后，合閘開(kāi)關(guān)HK合閘，分別在3臺(tái)分壓器V1、V2、V3上測(cè)得交流電壓，保持電壓波形至少100ms后，保護(hù)斷路器T0分閘，記錄期間的試驗(yàn)電壓波形，通過(guò)讀取3臺(tái)分壓器V1、V2、V3測(cè)得的交流電壓的有效值，獲得試驗(yàn)時(shí)至少兩個(gè)斷口電壓的交流分量的分布關(guān)系；

步驟3.斷路器T0、保護(hù)斷路器AB,CD試驗(yàn)前保持合閘，啟動(dòng)試驗(yàn)，大容量短路發(fā)電機(jī)G升壓至預(yù)定值后，合閘開(kāi)關(guān)HK合閘，接通低壓側(cè)和高壓側(cè)試驗(yàn)回路。隨后斷路器T0分閘，開(kāi)斷容性電流，在斷路器T0兩端的電源側(cè)和負(fù)載側(cè)分別產(chǎn)生交流電壓和直流電壓，通過(guò)3臺(tái)分壓器V₁、V₂、V₃上測(cè)得電壓波形，保持開(kāi)斷后電壓波形至少300ms后，保護(hù)斷路器AB、CD分閘，試驗(yàn)結(jié)束；

步驟4.采用不同的污穢等效電阻Z1、Z2、Z3，重復(fù)以上步驟1至3，測(cè)得不同污穢等效環(huán)境條件下的斷口交直流電壓分布情況。

進(jìn)一步，所述步驟1的直流電阻測(cè)量方法為：在斷路器的一端施加直流電壓，另一端接入電流表進(jìn)行讀數(shù)，根據(jù)直流電壓和電流求出直流電阻。

進(jìn)一步，所述步驟4采用通過(guò)人工涂污的方法改變污穢等效阻抗Z1、Z2、Z3。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明利用短路發(fā)電機(jī)、變壓器及其輔助設(shè)備組成的電源系統(tǒng)以及高壓容性負(fù)載，在斷路器切濾波器的過(guò)程中在斷口兩端同時(shí)施加工頻交流電壓以及直流電壓，并接入數(shù)臺(tái)通用高壓分壓器來(lái)測(cè)量并記錄斷路器相關(guān)特征點(diǎn)的電壓波形，達(dá)到測(cè)量斷路器在交直流疊加工況下多斷口間交直流動(dòng)態(tài)電壓分布情況的目的。同時(shí)通過(guò)采用并聯(lián)高壓電阻等效污穢等級(jí)的方法，測(cè)量在污穢狀態(tài)下的斷路器斷口交直流動(dòng)態(tài)電壓分布情況。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明的斷路器切濾波器試驗(yàn)接線(xiàn)回路的示意圖；

圖2為本發(fā)明的一種斷路器斷口動(dòng)態(tài)電壓分布測(cè)量方法的流程示意圖；

圖3為兩斷口的交流電壓分布情況試驗(yàn)示波圖；

圖4a為污穢條件一下的斷路器斷口交直流動(dòng)態(tài)電壓分布情況的試驗(yàn)波形圖；

圖4b為污穢條件二下的斷路器斷口交直流動(dòng)態(tài)電壓分布情況的試驗(yàn)波形圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明的內(nèi)容做進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。

請(qǐng)參照?qǐng)D1所示，本發(fā)明實(shí)施例的一種斷路器斷口動(dòng)態(tài)電壓分布測(cè)量接線(xiàn)回路，包括有：

大容量短路發(fā)電機(jī)G，用以模擬電力系統(tǒng)電源、提供短時(shí)的大容量電源；

升壓變壓器T，其初級(jí)側(cè)串聯(lián)大容量短路發(fā)電機(jī)G，次級(jí)側(cè)依次串聯(lián)斷路保護(hù)器AB、交流濾波器用斷路器T0和容性負(fù)載C；所述升壓變壓器T可以提高試驗(yàn)系統(tǒng)的輸出電壓，使試驗(yàn)系統(tǒng)的電壓水平能夠達(dá)到研究需要的各個(gè)電壓水平，如斷路器的額定電壓水平；

大容量短路發(fā)電機(jī)G還串聯(lián)有合閘開(kāi)關(guān)HK和保護(hù)斷路器CD；

所述保護(hù)斷路器AB兩端并聯(lián)污穢等效阻抗Z1，交流濾波器用斷路器T0兩端并聯(lián)污穢等效阻抗Z2；

在污穢等效阻抗Z1與污穢等效阻抗Z2的公共端接有分壓器V2的一端，在污穢等效阻抗Z1的另一端接有分壓器V1的一端，在污穢等效阻抗Z2的另一端接有分壓器V3的一端，所述分壓器V1、分壓器V2、分壓器V3各自另一端接地，所述分壓器V2并聯(lián)有污穢等效阻抗Z3。

作為具體實(shí)施例，所述交流濾波器用斷路器T0為550kV及以上電壓等級(jí)瓷柱式斷路器，該瓷柱式斷路器包括有至少兩個(gè)斷口。

作為具體實(shí)施例，所述容性負(fù)載C包括有電容器塔和負(fù)載電阻，在交流電源的作用下容性負(fù)載C產(chǎn)生容性電流，并在斷路器開(kāi)斷后提供直流電壓施加在斷路器的負(fù)載側(cè)。

進(jìn)一步，所述分壓器V1、分壓器V2和分壓器V3采用阻容混聯(lián)分壓方式，其規(guī)格為：額定電壓750kV、標(biāo)稱(chēng)電容量400pF。

所述的保護(hù)斷路器CD為低壓側(cè)保護(hù)斷路器，保護(hù)斷路器AB為高壓側(cè)保護(hù)斷路器。

參看圖2為本發(fā)明實(shí)施例的一種斷路器斷口動(dòng)態(tài)電壓分布測(cè)量方法，采用上述斷路器斷口動(dòng)態(tài)電壓分布測(cè)量接線(xiàn)回路，包括以下步驟：

步驟1.對(duì)斷路器T0在不同環(huán)境工況下的直流電阻進(jìn)行測(cè)量；

步驟2.斷路器T0保持分閘，試驗(yàn)前保護(hù)斷路器AB，CD均保持合閘，啟動(dòng)試驗(yàn)，大容量短路發(fā)電機(jī)G升壓至預(yù)定值后，合閘開(kāi)關(guān)HK合閘，分別在3臺(tái)分壓器V1、V2、V3上測(cè)得交流電壓，保持電壓波形至少100ms后，保護(hù)斷路器T0分閘，記錄期間的試驗(yàn)電壓波形，通過(guò)讀取3臺(tái)分壓器V1、V2、V3測(cè)得的交流電壓的有效值，獲得試驗(yàn)時(shí)至少兩個(gè)斷口電壓的交流分量的分布關(guān)系；

步驟3.斷路器T0、保護(hù)斷路器AB,CD試驗(yàn)前保持合閘，啟動(dòng)試驗(yàn)，大容量短路發(fā)電機(jī)G升壓至預(yù)定值后，合閘開(kāi)關(guān)HK合閘，接通低壓側(cè)和高壓側(cè)試驗(yàn)回路。隨后斷路器T0分閘，開(kāi)斷容性電流，在斷路器T0兩端的電源側(cè)和負(fù)載側(cè)分別產(chǎn)生交流電壓和直流電壓，通過(guò)3臺(tái)分壓器V1、V2、V3上測(cè)得電壓波形，保持開(kāi)斷后電壓波形至少300ms后，保護(hù)斷路器AB、CD分閘，試驗(yàn)結(jié)束；

步驟4.采用不同的污穢等效電阻Z1、Z2、Z3，重復(fù)以上步驟1至3，測(cè)得不同污穢等效環(huán)境條件下的斷口交直流電壓分布情況。

作為一個(gè)具體實(shí)施例，所述步驟1的直流電阻測(cè)量方法為：在斷路器的一端施加直流電壓，另一端接入電流表進(jìn)行讀數(shù)，根據(jù)直流電壓和電流求出直流電阻。

作為一個(gè)具體實(shí)施例，所述步驟4采用通過(guò)人工涂污的方法改變污穢等效阻抗Z1、Z2、Z3。

下面以某試驗(yàn)站500kV斷路器交直流動(dòng)態(tài)電壓分布情況測(cè)量試驗(yàn)示例作為本發(fā)明有益效果的說(shuō)明。

依據(jù)GB 1984-2014《高壓交流斷路器》條款6.111中關(guān)于容性電流開(kāi)合試驗(yàn)的試驗(yàn)方法的要求，容性電流開(kāi)合試驗(yàn)的試驗(yàn)電壓，對(duì)于單相試驗(yàn)，為系統(tǒng)相電壓與容性電壓系數(shù)的乘積，對(duì)于500kV額定電壓的斷路器被試品，線(xiàn)電壓為550kV,相電壓為550/√3＝318kV，容性電壓系數(shù)為1.2時(shí)的試驗(yàn)電壓為318×1.2＝381.6kV。

對(duì)上述斷路器進(jìn)行試驗(yàn)時(shí)，分四個(gè)步驟對(duì)電壓分布進(jìn)行測(cè)量并修正，并最終得出分布結(jié)果。

首先，斷路器T0各斷口直流電阻測(cè)量

通過(guò)人工涂污等方法對(duì)斷路器在不同環(huán)境工況下的直流電阻進(jìn)行測(cè)量，在斷路器T0的一端施加直流電壓，另一端接入電流表進(jìn)行讀數(shù)。

其次，斷路器T0交流電壓分布情況測(cè)量

斷路器T0在分閘狀態(tài)下對(duì)其各斷口特征點(diǎn)的交流電壓進(jìn)行測(cè)量。斷路器T0在試驗(yàn)中一直保持分閘狀態(tài)，由短路發(fā)電機(jī)經(jīng)升壓變壓器對(duì)斷路器T0施加交流試驗(yàn)電壓，對(duì)各點(diǎn)的電壓波形進(jìn)行記錄。

然后，斷路器T0交直流電壓聯(lián)合測(cè)量

斷路器T0切容性負(fù)載，對(duì)其各斷口特征點(diǎn)的交直流電壓波形進(jìn)行測(cè)量。斷路器試驗(yàn)前合閘狀態(tài)，在試驗(yàn)中控制分閘，對(duì)容性負(fù)載電流進(jìn)行開(kāi)斷，對(duì)各點(diǎn)的電壓波形進(jìn)行記錄，參看圖3。

最后，改變斷路器的污穢等效電阻，并重復(fù)以上步驟，測(cè)得不同污穢條件參看圖4a和圖4b為兩種污穢條件下，即不同污穢等效阻值組合的斷路器斷口交直流動(dòng)態(tài)電壓分布情況的試驗(yàn)波形圖，試驗(yàn)結(jié)束。

上述實(shí)施例只是為了說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)構(gòu)思及特點(diǎn)，其目的是在于讓本領(lǐng)域內(nèi)的普通技術(shù)人員能夠了解本發(fā)明的內(nèi)容并據(jù)以實(shí)施，并不能以此限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。凡是根據(jù)本發(fā)明內(nèi)容的實(shí)質(zhì)所做出的等效的變化或修飾，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。