一種可精確控制短路時刻的電力系統(tǒng)短路故障試驗(yàn)裝置的制造方法
【專利說明】一種可精確控制短路時刻的電力系統(tǒng)短路故障試驗(yàn)裝置
[0001]
技術(shù)領(lǐng)域
[0002]本發(fā)明涉及一種電力系統(tǒng)短路故障試驗(yàn)裝置，尤其是涉及一種基于渦流驅(qū)動快速斷路器精確控制短路時刻的電力系統(tǒng)短路故障試驗(yàn)裝置。
【背景技術(shù)】
[0003]電力系統(tǒng)發(fā)生短路故障后，其短路電磁暫態(tài)過程對電力系統(tǒng)快速保護(hù)裝置(阻抗保護(hù)是快速保護(hù)裝置的一種)等有重要影響，要實(shí)現(xiàn)對保護(hù)裝置的性能檢測，就需要精確控制短路時刻，以便在最惡劣的檢測時刻，獲得保護(hù)裝置性能的下限值。目前實(shí)驗(yàn)室短路故障試驗(yàn)裝置多采用接觸器實(shí)現(xiàn)，但是接觸器分合閘時間具有很大的分散性，無法實(shí)現(xiàn)短路時刻的精確控制，更不能實(shí)現(xiàn)可控電壓相角短路故障試驗(yàn)。而不同電壓相角下的短路故障，其電磁暫態(tài)特性差異較大，會影響短路故障的識別，圖3所示的兩波形就是C相在不同電壓相角下發(fā)生單相接地短路故障后，保護(hù)裝置檢測和切斷短路電流所需時間存在較大差異；采用電力電子中的晶閘管的短路試驗(yàn)裝置雖然可以實(shí)現(xiàn)可控電壓相角短路故障試驗(yàn)，但是由于晶閘管導(dǎo)通殘壓較高，無法模擬金屬性短路故障試驗(yàn)，且實(shí)現(xiàn)選相分閘時的接線復(fù)雜，成本高昂，可維護(hù)性和運(yùn)行可靠性較差。因而，實(shí)現(xiàn)可控電壓相角短路故障試驗(yàn)，研究不同電壓相角下的短路故障的電磁暫態(tài)特性，對支撐短路故障快速識別和相控技術(shù)的研究以及滿足對電網(wǎng)供電質(zhì)量控制研究的需要，顯得尤為重要。
[0004]渦流驅(qū)動快速斷路器是一種采用電磁力驅(qū)動開關(guān)分合閘的快速開關(guān)，基于快速渦流驅(qū)動技術(shù)的快速開關(guān)不僅速度快，可以在5ms內(nèi)實(shí)現(xiàn)分閘操作，1m內(nèi)實(shí)現(xiàn)合閘操作，具有與電力電子技術(shù)的固態(tài)開關(guān)相媲美的動作速度的同時，在成本和可靠性方面也要優(yōu)于固態(tài)開關(guān)；而且分散性小，由試驗(yàn)測試的分散性小于0.2ms。因而，基于渦流驅(qū)動快速斷路器的故障試驗(yàn)裝置可以實(shí)現(xiàn)短路時刻精確控制的短路故障試驗(yàn)。
[0005]目前市場上尚無成熟的基于渦流驅(qū)動快速斷路器實(shí)現(xiàn)短路時刻精確控制的故障試驗(yàn)裝置。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題，就是提供一種基于渦流驅(qū)動快速斷路器短路時刻精確控制的電力系統(tǒng)短路故障試驗(yàn)裝置，將渦流驅(qū)動快速斷路器應(yīng)用于短路故障試驗(yàn)裝置，以實(shí)現(xiàn)可控電壓相角短路故障試驗(yàn)。
[0007]解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下:
一種可精確控制短路時刻的電力系統(tǒng)短路故障試驗(yàn)裝置，其特征是:包括一個短路渦流驅(qū)動快速斷路器1、三個真空接觸器2、三個渦流驅(qū)動快速斷路器3、三個電壓互感器4和一個導(dǎo)通與開斷相位控制器5 ；
所述的短路渦流驅(qū)動快速斷路器I 一端接地線，各真空接觸器2的一端分別與電力系統(tǒng)三相線路連接、另一端分別經(jīng)渦流驅(qū)動快速斷路器3后都與短路渦流驅(qū)動快速斷路器I的另一端連接構(gòu)成短路回路；各電壓互感器4的一端與電力系統(tǒng)三相線路連接、另一端與導(dǎo)通與開斷相位控制器5連接；所述的導(dǎo)通與開斷相位控制器5的另一端與各渦流驅(qū)動快速開關(guān)3的另一端相連，用于檢測電壓互感器低壓側(cè)電壓的相位，當(dāng)滿足條件時輸出信號控制渦流驅(qū)動快速斷路器的斷開與閉合。
[0008]所述的渦流驅(qū)動快速斷路器I的組成和連接關(guān)系為:包括真空滅弧室8、絕緣子9、渦流盤11和雙穩(wěn)機(jī)構(gòu)13，所述的真空滅弧室8內(nèi)設(shè)有靜觸頭6和動觸頭7，動觸頭固定在一推桿的一端，推桿的中間固定有所述渦流盤11，推桿兩端之間設(shè)有絕緣子9時兩端絕緣，推桿的另一端上固定在所述的雙穩(wěn)機(jī)構(gòu)13上；所述的渦流盤11前后，分別設(shè)有分閘線圈10和合閘線圈12 (沒有與推桿固定)；所述的分閘線圈10及合閘線圈12的一端分別接分閘檢測開關(guān)14和合閘檢測開關(guān)15的負(fù)極、分閘線圈10及合閘線圈12的另一端分別經(jīng)分閘儲能電容16和合閘儲能電容17后接入分閘檢測開關(guān)14和合閘檢測開關(guān)15的正極；另有充電電源18，其輸出端連接在所述的分閘檢測開關(guān)14和合閘檢測開關(guān)15的正極、另一端分別連接在所述分閘線圈10及合閘線圈12的另一端。
[0009]所述的動觸頭通過推桿與渦流盤固定在一起，渦流盤上下動作，也就推動動觸頭上下動作。
[0010]所述的雙穩(wěn)機(jī)構(gòu)指的是斷路器中保持動觸頭7處于穩(wěn)定狀態(tài)的操作機(jī)構(gòu)，動觸頭7保持在上面狀態(tài)，與靜觸頭6緊密接觸，斷路器則處于穩(wěn)定閉合狀態(tài)，反之，斷路器處于穩(wěn)定斷開狀態(tài)。由于開關(guān)動觸頭7動作很快，所以雙穩(wěn)機(jī)構(gòu)13的一個重要作用是防止動觸頭7撞上靜觸頭6后又跳開，即所謂開關(guān)彈跳。
[0011]其基本工作原理為:
(2-1)渦流驅(qū)動快速斷路器在靜止的情況下，分閘檢測開關(guān)、合閘檢測開關(guān)均斷開，分閘線圈10和合閘線圈12均無電流流過，充電電源18向分閘儲能電容16和合閘儲能電容17充電，使得分閘電容和合閘電容具有與充電電源相同的端電壓；
(2-2)渦流驅(qū)動快速斷路器實(shí)現(xiàn)分閘的方式為:分閘檢測開關(guān)14接收到來自主動配電網(wǎng)中與所述的電源進(jìn)線斷路器相連的控制器的分閘信號，在斷路器中的正弦電流過零點(diǎn)時閉合，分閘儲能電容16與分閘線圈10構(gòu)成閉合回路，分閘儲能電容16向分閘線圈10充電，分閘線圈上的充電電流產(chǎn)生感應(yīng)磁場，感應(yīng)磁場在渦流盤上感應(yīng)出與分閘線圈上的電流同向的感應(yīng)電流，該感應(yīng)電流受到分閘線圈的充電電流的感應(yīng)磁場的作用，在渦流盤上產(chǎn)生一個向下的作用力，渦流盤受到該作用力向下運(yùn)動，電弧室中的動觸頭7向下運(yùn)動，動觸頭7與靜觸頭6間的距離增加，動觸頭7與靜觸頭6間的電弧熄滅，實(shí)現(xiàn)分閘；
(2-3)渦流驅(qū)動快速斷路器實(shí)現(xiàn)合閘的方式為:合閘檢測開關(guān)15接收到來自主動配電網(wǎng)中與所述的備用電源進(jìn)線斷路器相連的控制器的合閘信號閉合。合閘儲能電容與合閘線圈構(gòu)成閉合回路，合閘儲能電容向合閘線圈充電，合閘線圈上的充電電流產(chǎn)生感應(yīng)磁場，感應(yīng)磁場在渦流盤上感應(yīng)出與合閘線圈上的電流同向的感應(yīng)電流，該感應(yīng)電流受到合閘線圈的充電電流的感應(yīng)磁場的作用，在渦流盤上產(chǎn)生一個向上的作用力，渦流盤受到該作用力向上運(yùn)動，電弧室中的動觸頭向上運(yùn)動，動觸頭與靜觸頭間發(fā)生接觸，實(shí)現(xiàn)合閘。
[0012](3)基于渦流驅(qū)動快速斷路器實(shí)現(xiàn)短路時刻精確控制的故障試驗(yàn)裝置，在每次試驗(yàn)開始之前，導(dǎo)通與開斷相位控制器預(yù)先設(shè)定短路時刻的電壓相位和短路持續(xù)時間，計(jì)算短路時刻的電壓相位與電壓波形過零點(diǎn)之間的時間間隔。導(dǎo)通與開斷相位控制器內(nèi)置有電壓相位過零檢測裝置，通過檢測出電壓互感器低壓側(cè)電壓的過零點(diǎn)后經(jīng)過輸出合閘控制信號，控制渦流驅(qū)動快速斷路器的合閘檢測開關(guān)使其快速閉合，經(jīng)過時間間隔后，導(dǎo)通與開斷相位控制器輸出分閘控制信號，控制渦流驅(qū)動快速斷路器的分閘檢測開關(guān)使其快速斷開，即完成一次可控電壓相角短路故障試驗(yàn)。
[0013](4)真空接觸器主要通過有選擇的斷開與閉合，配合渦流驅(qū)動快速斷路器，用于該短路故障試驗(yàn)裝置實(shí)現(xiàn)不同短路故障，如單相接地短路故障、兩相相間短路故障、兩相接地短路故障和三相短路故障等。
[0014](4-1)以A相短路接地為例進(jìn)行單相接地短路故障試驗(yàn)，連接A、B、C相的真空接觸器開始均處于斷開狀態(tài)，閉合A相真空接觸器，然后通過導(dǎo)通與開斷相位控制器在導(dǎo)通相位時刻輸出導(dǎo)通控制信號，使連接于A、B、C三相以及中線上的渦流驅(qū)動快速開關(guān)快速閉合，實(shí)現(xiàn)該相位時刻的單相接地短路故障試驗(yàn)。
[0015](4-2)以A、B兩相短路為例進(jìn)行兩相相間短路故障試驗(yàn)，連接A、B、C相的真空接觸器開始均處于斷開狀態(tài)，閉合A、B兩相真空接觸器，然后通過導(dǎo)通與開斷相位控制器在導(dǎo)通相位時刻輸出導(dǎo)通控制信號，使連接于A、B、C三相的渦流驅(qū)動快速開關(guān)快速閉合，實(shí)現(xiàn)該相位時刻的兩相相間短路故障試驗(yàn)。
[0016](4-3)以A、B兩相接地短路為例進(jìn)行兩相接地短路故障試驗(yàn)，連接A、B、C相的真空接觸器開始均處于斷開狀態(tài)，閉合A、B兩相真空接觸器，然后通過導(dǎo)通與開斷相位控制器在導(dǎo)通相位時刻輸出導(dǎo)通控制信號，使連接于A、B、C三相以及中線上的渦流驅(qū)動快速開關(guān)快速閉合，實(shí)現(xiàn)該相位時刻的兩相接地短路故障試驗(yàn)。
[0017](4-4)以A、B、C三相短路為例進(jìn)行三相短路故障試驗(yàn)，連接A、B、C相的真空接觸器開始均處于斷開狀態(tài)，閉合A、B、C三相真空接