配電網(wǎng)單相弧光接地模擬裝置的制造方法
【專利摘要】一種配電網(wǎng)單相弧光接地模擬裝置，包括由三相隔離變壓器、電網(wǎng)對(duì)地電容、單相升壓變壓器組成的380V等效配電網(wǎng)以及弧光電流發(fā)生器、高壓開(kāi)關(guān)，380V等效配電網(wǎng)將380V工頻電壓提高到10kV，弧光電流發(fā)生器在10kV電壓下產(chǎn)生電弧電流?；」怆娏靼l(fā)生器包括電流輸入端子、保險(xiǎn)絲、電流輸出端子，單相升壓變壓器的副方繞組一端接地，另一端與電流輸入端子連接，電流輸入端子與保險(xiǎn)絲的一端固定連接，保險(xiǎn)絲的另一端懸空，并與電流輸出端子保持1～3mm左右的距離，電流輸出端子與高壓開(kāi)關(guān)連接后接地。本實(shí)用新型可以在380V電源條件下模擬配電網(wǎng)弧光接地故障，大大降低模擬實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的電源容量和設(shè)備造價(jià)，也降低了試驗(yàn)工作的安全風(fēng)險(xiǎn)。
【專利說(shuō)明】
配電網(wǎng)單相弧光接地模擬裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實(shí)用新型涉及電力系統(tǒng)接地故障模擬技術(shù)領(lǐng)域，具體是一種配電網(wǎng)單相弧光接地模擬裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]我國(guó)配電網(wǎng)為中性點(diǎn)非直接接地系統(tǒng)，配電網(wǎng)主要故障形式是單相接地。其中，由雷電等外部因素引起的弧光接地故障占最大比例。采用技術(shù)措施可以減小故障點(diǎn)工頻續(xù)流，促使故障點(diǎn)電弧熄滅，使弧光接地現(xiàn)象消失，電網(wǎng)自動(dòng)恢復(fù)正常運(yùn)行，從而大大提高配電網(wǎng)供電可靠性。
[0003]模擬配電網(wǎng)弧光接地故障，是研究消弧技術(shù)措施的必要條件。在配電網(wǎng)電壓等級(jí)搭建試驗(yàn)平臺(tái)，因電壓高，對(duì)應(yīng)的電源容量需要數(shù)百kVA，設(shè)備造價(jià)高。此外，在高電壓條件下進(jìn)行試驗(yàn)，安全風(fēng)險(xiǎn)也較高。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0004]本實(shí)用新型提供一種配電網(wǎng)單相弧光接地模擬裝置，可以在380V電源條件下模擬配電網(wǎng)弧光接地故障，大大降低模擬實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的電源容量和設(shè)備造價(jià)，也降低了試驗(yàn)工作的安全風(fēng)險(xiǎn)。
[0005]—種配電網(wǎng)單相弧光接地模擬裝置，包括三相隔離變壓器、電網(wǎng)對(duì)地電容、單相升壓變壓器、弧光電流發(fā)生器、高壓開(kāi)關(guān)，三相隔離變壓器的原方中性點(diǎn)接地，副方中性點(diǎn)懸空，副方三相繞組分別通過(guò)三個(gè)電網(wǎng)對(duì)地電容接地，三相隔離變壓器副方三相繞組其中任意一相與單相升壓變壓器的原方繞組的一端連接，單相升壓變壓器的原方繞組的另一端接地，弧光電流發(fā)生器包括電流輸入端子、保險(xiǎn)絲、電流輸出端子，單相升壓變壓器的副方繞組一端接地，另一端與弧光電流發(fā)生器的電流輸入端子連接，電流輸入端子與保險(xiǎn)絲的一端固定連接，保險(xiǎn)絲的另一端懸空，并與電流輸出端子保持I?3mm左右的距離，電流輸出端子與尚壓開(kāi)關(guān)連接后接地。
[0006]進(jìn)一步的，還包括與弧光電流發(fā)生器和高壓開(kāi)關(guān)串接的阻值可調(diào)節(jié)水電阻。
[0007]進(jìn)一步的，所述阻值可調(diào)節(jié)水電阻由電解質(zhì)水和一對(duì)電極組成，通過(guò)調(diào)節(jié)電解質(zhì)的濃度可改變水電阻的電阻值。
[0008]進(jìn)一步的，所述三相隔離變壓器輸入電壓為工頻380V，變比為380V/380V，容量1kVA;所述單相升壓變壓器輸入電壓為工頻380V，變比為380V/10kV，容量lOkVA。
[0009]進(jìn)一步的，所述高壓開(kāi)關(guān)的耐壓等級(jí)為10kV。
[0010]本實(shí)用新型采用上述技術(shù)方案，具有以下的有益效果和優(yōu)點(diǎn):
[0011]1、本實(shí)用新型用單相升壓變壓器將380V電壓提高到10kV，再利用自擴(kuò)式保險(xiǎn)絲間隙，達(dá)到擊穿空氣絕緣，可形成持續(xù)電弧性電流，因?yàn)樽儔浩髟胶透狈街g的電磁關(guān)系，原方的電流波形與副方的弧光電流波形完全一致。
[0012]2、因變壓器的變比關(guān)系，在380V側(cè)可獲得數(shù)十安培的故障電流，電弧持續(xù)時(shí)間取決于保險(xiǎn)絲的大小和電流的大小。
[0013]3、利用自擴(kuò)式保險(xiǎn)絲間隙，可以解決試驗(yàn)中高壓開(kāi)關(guān)在合閘時(shí)產(chǎn)生電弧的安全問(wèn)題，避免升壓變壓器過(guò)載，試驗(yàn)風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)一步降低。
[0014]4、采用水電阻調(diào)節(jié)電弧電流的大小，相對(duì)于大功率電阻，不需要考慮其耐壓參數(shù)，溫度最高只有100°C，阻抗調(diào)節(jié)更方便，安全性高，成本低。
[0015]5、本方法可以在實(shí)驗(yàn)室條件下模擬配電網(wǎng)弧光接地故障，模擬配電網(wǎng)構(gòu)建中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)，因此與實(shí)際配電網(wǎng)單相弧光接地故障具有相同的機(jī)理，大大降低了電源容量和設(shè)備造價(jià)，也降低壓了試驗(yàn)工作的安全風(fēng)險(xiǎn)。
【附圖說(shuō)明】
[0016]圖1是本實(shí)用新型配電網(wǎng)單相弧光接地模擬裝置的電路結(jié)構(gòu)示意圖；
[0017]圖2是本實(shí)用新型中弧光電流發(fā)生器的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0018]圖中:I一三相隔離變壓器，2—電網(wǎng)對(duì)地電容，3—單相升壓變壓器，4一弧光電流發(fā)生器，5—阻值可調(diào)節(jié)水電阻，6—高壓開(kāi)關(guān)，7—電流輸入端子，8—保險(xiǎn)絲，9 一電流輸出端子。
【具體實(shí)施方式】
[0019]下面將結(jié)合本實(shí)用新型中的附圖，對(duì)本實(shí)用新型中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述。
[0020]圖1所示為本實(shí)用新型配電網(wǎng)單相弧光接地模擬裝置的電路結(jié)構(gòu)示意圖，所述配電網(wǎng)單相弧光接地模擬裝置包括三相隔離變壓器1、電網(wǎng)對(duì)地電容2、單相升壓變壓器3、弧光電流發(fā)生器4、阻值可調(diào)節(jié)水電阻5和高壓開(kāi)關(guān)6。
[0021]所述三相隔離變壓器I的原方中性點(diǎn)接地，副方中性點(diǎn)懸空，副方三相繞組分別通過(guò)三個(gè)電網(wǎng)對(duì)地電容2接地，三相隔離變壓器I副方三相繞組其中任意一相與單相升壓變壓器3的原方繞組的一端連接，單相升壓變壓器3的原方繞組的另一端接地，單相升壓變壓器3的副方繞組一端接地，另一端與弧光電流發(fā)生器4連接，弧光電流發(fā)生器4與阻值可調(diào)節(jié)水電阻5、高壓開(kāi)關(guān)6依次連接后接地。
[0022]如圖2所示的弧光電流發(fā)生器4，包括電流輸入端子7、保險(xiǎn)絲8、電流輸出端子9。所述電流輸入端子7與保險(xiǎn)絲8的一端固定連接，保險(xiǎn)絲8的另一端懸空，并與電流輸出端子9保持I?3mm左右的距離，電流輸入端子7、保險(xiǎn)絲8、電流輸出端子9全部固定在絕緣支撐件10上。
[0023]所述三相隔離變壓器I輸入電壓為工頻380V，變比為380V/380V，容量lOkVA，原方中性點(diǎn)接地，副方中性點(diǎn)不接地。
[0024]所述單相升壓變壓器3輸入電壓為工頻380V，變比為380V/10kV，容量lOkVA。
[0025]所述阻值可調(diào)節(jié)水電阻5由電解質(zhì)水和一對(duì)電極組成，電極間距I?3mm，通過(guò)調(diào)節(jié)電解質(zhì)的濃度改變水電阻的電阻值。
[0026]所述高壓開(kāi)關(guān)6的耐壓等級(jí)為10kV。
[0027]本實(shí)用新型的工作原理:
[0028]配電網(wǎng)單相弧光接地故障的主要特征是:在電網(wǎng)工頻電壓下，絕緣子表面空氣絕緣被擊穿、電弧性電流持續(xù)存在。由于空氣的絕緣強(qiáng)度約為20kV/cm，所以在380V電壓下很難模擬弧光接地故障。
[0029]本實(shí)用新型所提出方法是通過(guò)單相升壓變壓器將380V工頻電壓提高到10kV，達(dá)到擊穿空氣絕緣，所形成的電弧電流與配電網(wǎng)單相弧光接地電流具有相同的特征。
[0030]在上述技術(shù)方案中，所述三相隔離變壓器I的原方與380V電源連接，高壓開(kāi)關(guān)6分閘，整個(gè)模擬試驗(yàn)裝置處于待機(jī)狀態(tài)。此時(shí)單相升壓變壓器的副方開(kāi)路，回路電流為零，原方等值阻抗為激磁阻抗，激磁電流很小，三相隔離變壓器I副方三相電路對(duì)稱運(yùn)行，因此單相升壓變壓器3的原方輸入電壓為相電壓380V人Γ3，副方電壓為10kVAT3。
[0031]圖1是本實(shí)用新型的電路原理圖，主要包括380V等效配電網(wǎng)和弧光電流發(fā)生器兩部分。380V等效配電網(wǎng)電路結(jié)構(gòu)由三相隔離變壓器1、電網(wǎng)對(duì)地電容2、單相升壓變壓器3組成，其與實(shí)際配電網(wǎng)結(jié)構(gòu)相同；弧光電流發(fā)生器在1kV電壓下產(chǎn)生電弧電流，與配電網(wǎng)的實(shí)際情況相符。
[0032]單相升壓變壓器3的高壓側(cè)電路包括:弧光電流發(fā)生器4、阻值可調(diào)節(jié)水電阻5和高壓開(kāi)關(guān)6。當(dāng)高壓開(kāi)關(guān)6處于分閘狀態(tài)，高電壓主要作用在高壓開(kāi)關(guān)6的斷口上，回路電流為零;高壓開(kāi)關(guān)6合閘后，高電壓主要施加在弧光電流發(fā)生器4上，I?3_左右的空氣間隙將被擊穿，形成電弧電流，因阻值可調(diào)節(jié)水電阻5的阻值較小，將其折算到原方，等值電阻接近于零，即單相升壓變壓器3等效入口阻抗為零，從而使380V等效配電網(wǎng)處于單相接地的運(yùn)行狀態(tài)；隨著弧光電流的持續(xù)，保險(xiǎn)絲8的端頭附近空氣游離非常激烈、溫度最高，因此保險(xiǎn)絲8端頭將逐步融化縮短，自擴(kuò)式間隙距離逐步擴(kuò)大，直至間隙空氣絕緣可耐受1kV電壓、電弧熄滅為止，實(shí)現(xiàn)電弧間隙的自動(dòng)調(diào)整，完全模擬出配電網(wǎng)接地故障現(xiàn)象;通過(guò)改變保險(xiǎn)絲8的材料或者阻值可調(diào)節(jié)水電阻5的電解質(zhì)濃度，可達(dá)到調(diào)控弧光電流發(fā)生器性能的目的。
[0033]以上所述，僅為本實(shí)用新型的【具體實(shí)施方式】，但本實(shí)用新型的保護(hù)范圍并不局限于此，任何屬于本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本實(shí)用新型揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。因此，本實(shí)用新型的保護(hù)范圍應(yīng)該以權(quán)利要求的保護(hù)范圍為準(zhǔn)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種配電網(wǎng)單相弧光接地模擬裝置，其特征在于:包括三相隔離變壓器(I)、電網(wǎng)對(duì)地電容(2)、單相升壓變壓器(3)、弧光電流發(fā)生器(4)、高壓開(kāi)關(guān)(6)，三相隔離變壓器(I)的原方中性點(diǎn)接地，副方中性點(diǎn)懸空，副方三相繞組分別通過(guò)三個(gè)電網(wǎng)對(duì)地電容(2)接地，三相隔離變壓器(I)副方三相繞組其中任意一相與單相升壓變壓器(3)的原方繞組的一端連接，單相升壓變壓器(3)的原方繞組的另一端接地，弧光電流發(fā)生器(4)包括電流輸入端子(7)、保險(xiǎn)絲(8)、電流輸出端子(9)，單相升壓變壓器(3)的副方繞組一端接地，另一端與弧光電流發(fā)生器(4)的電流輸入端子(7)連接，電流輸入端子(7)與保險(xiǎn)絲(8)的一端固定連接，保險(xiǎn)絲(8)的另一端懸空，并與電流輸出端子(9)保持I?3mm的距離，電流輸出端子(9)與尚壓開(kāi)關(guān)(6)連接后接地。2.如權(quán)利要求1所述的配電網(wǎng)單相弧光接地模擬裝置，其特征在于:還包括與弧光電流發(fā)生器(4)和高壓開(kāi)關(guān)(6)串接的阻值可調(diào)節(jié)水電阻(5)。3.如權(quán)利要求2所述的配電網(wǎng)單相弧光接地模擬裝置，其特征在于:所述阻值可調(diào)節(jié)水電阻(5)由電解質(zhì)水和一對(duì)電極組成，通過(guò)調(diào)節(jié)電解質(zhì)的濃度可改變水電阻的電阻值。4.如權(quán)利要求1所述的配電網(wǎng)單相弧光接地模擬裝置，其特征在于:所述三相隔離變壓器(I)輸入電壓為工頻380V，變比為380V/380V，容量1kVA;所述單相升壓變壓器(3)輸入電壓為工頻380V，變比為380V/10kV，容量lOkVA。5.如權(quán)利要求1所述的配電網(wǎng)單相弧光接地模擬裝置，其特征在于:所述高壓開(kāi)關(guān)(6)的耐壓等級(jí)為10kV。
【文檔編號(hào)】H02H7/28GK205544259SQ201620350241
【公開(kāi)日】2016年8月31日
【申請(qǐng)日】2016年4月22日
【發(fā)明人】沈煜, 阮羚, 邱凌, 朱濤, 陳鵬云, 李建明, 楊波, 周志強(qiáng), 李昇, 周先平, 陳志軍
【申請(qǐng)人】國(guó)家電網(wǎng)公司, 國(guó)網(wǎng)湖北省電力公司電力科學(xué)研究院, 武漢新電電氣技術(shù)有限責(zé)任公司