高壓開關(guān)全電壓關(guān)合試驗(yàn)系統(tǒng)及其應(yīng)用研究

1、高壓開關(guān)全電壓關(guān)合試驗(yàn)系統(tǒng)及其應(yīng)用研究摘要：在電力工業(yè)具有如此重要地位的前提下，電力 系統(tǒng)的故障將對(duì)社會(huì)生產(chǎn)與生活造成不可估量的損失，必須 做好電力工業(yè)的安全防范工作，以保障電力工業(yè)的安全穩(wěn)定 運(yùn)行。文章主要對(duì)電力工業(yè)安全工作具有重要意義的高壓開 關(guān)全電壓關(guān)合裝置的實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)及其應(yīng)用進(jìn)行研究。關(guān)鍵詞：高壓開關(guān)；全電壓關(guān)合實(shí)驗(yàn)；應(yīng)用研究中圖分類號(hào)： TF803 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A 文章編號(hào)： 1009-2374（2014）16-0047-02電力工業(yè)是科學(xué)技術(shù)發(fā)展的結(jié)果，也是現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)得 以繼續(xù)發(fā)展、現(xiàn)代工業(yè)和人們生活得以正常進(jìn)行的重要基礎(chǔ) 性工業(yè)。電力系統(tǒng)的高效、安全、穩(wěn)定運(yùn)行對(duì)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展 具

2、有重要意義，是我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)得以持續(xù)發(fā)展的重要保障。 因此，人們一直在為保障電力系統(tǒng)的安全運(yùn)行而做著不懈的 努力。開關(guān)裝置在電力系統(tǒng)的輸變電設(shè)備中起著保障運(yùn)行安 全和穩(wěn)定的作用，能夠不斷地為社會(huì)的生產(chǎn)和生活提供優(yōu)質(zhì) 的電能源。而本文將主要對(duì)開關(guān)裝置中的高壓開關(guān)的全電壓 關(guān)合試驗(yàn)系統(tǒng)及其應(yīng)用做詳細(xì)的分析與研究。1 高壓斷路器全電壓合成關(guān)合試驗(yàn)高壓開關(guān)的全電壓關(guān)合試驗(yàn)是指電壓開關(guān)試品在限定 好的電壓線上完成關(guān)合操作，與低電壓下對(duì)電壓開關(guān)試品進(jìn) 行關(guān)合試驗(yàn)是相對(duì)而言的。高壓開關(guān)全電壓關(guān)合試驗(yàn)是一項(xiàng) 十分危險(xiǎn)、 難度較高的項(xiàng)目， 因此掌握這項(xiàng)技術(shù)的國(guó)家很少， 能夠成功進(jìn)行這項(xiàng)實(shí)驗(yàn)的國(guó)家更是寥寥無幾。全電

3、壓關(guān)合試 驗(yàn)的最大難度在于主電源開關(guān)與其控制系統(tǒng)很難被把握，而 我國(guó)雖然也對(duì)高壓斷路器裝置的全電壓關(guān)合試驗(yàn)做了許多 重要的前期工作，可是高壓開關(guān)的全電壓關(guān)合實(shí)驗(yàn)仍然沒有 能夠?qū)嶋H應(yīng)用到電力工業(yè)中。而本節(jié)筆者將試圖通過利用真 空觸發(fā)開關(guān)當(dāng)作電流源主控開關(guān)的合成關(guān)合試驗(yàn)回路的方 式，增加高壓開關(guān)全電壓關(guān)合試驗(yàn)的成功幾率。1.1 全電壓關(guān)合試驗(yàn)回路設(shè)置 并聯(lián)與串聯(lián)這兩種形式是合成開關(guān)試驗(yàn)回路的主要結(jié) 構(gòu)，而本節(jié)所要研究的全電壓合成開關(guān)試驗(yàn)回路的結(jié)構(gòu)則如 圖 1 所示，電壓開關(guān)試品的電壓源與電源流之間主要采用并 聯(lián)結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)連接。在進(jìn)行全電壓合成關(guān)合試驗(yàn)之前， 要將 QFa 處于合閘的 位置上， QFt

4、 處于分閘的位置上，而 SW 則要保持?jǐn)嚅_的狀 態(tài)。在全電壓合成關(guān)合試驗(yàn)進(jìn)行過程中，當(dāng) QFt 的觸頭產(chǎn)生 反應(yīng)并開始相互靠近時(shí)，會(huì)因?yàn)殡娫吹淖饔卯a(chǎn)生預(yù)燃弧擊穿 的反應(yīng)，當(dāng)羅氏線圈檢測(cè)到這一反應(yīng)后會(huì)立即向電源開關(guān)發(fā) 送這一指令，實(shí)現(xiàn)高壓電源開關(guān)的自動(dòng)關(guān)合。a.電壓源采用振蕩回路形式b.電壓源采用小容量變壓器型式1.2 電流源的主控開關(guān) 本節(jié)以瞬態(tài)抑制二極管與快速真空斷路器所構(gòu)成的電 流源主控開關(guān)為研究對(duì)象 （如圖 2），通過對(duì)這兩種具有同樣 耐壓等級(jí)的基本單元并聯(lián)來進(jìn)行電壓開關(guān)的全電壓關(guān)合的 相關(guān)實(shí)驗(yàn)。通過對(duì)采用并聯(lián)形式構(gòu)成的具有相同耐壓等級(jí)的進(jìn)本 單元進(jìn)行高壓開關(guān)電壓關(guān)合試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)：瞬態(tài)抑制二

5、極管在試 驗(yàn)中的導(dǎo)通時(shí)延為 25us,而快速真空斷路器在實(shí)驗(yàn)中的穩(wěn)定 合閘時(shí)間則為8ms。因此，在瞬態(tài)抑制二極管的支路電流經(jīng) 過零熄弧以前合閘，能夠有效減少瞬態(tài)抑制二極管的燒毀與 損壞現(xiàn)象的發(fā)生。2 短路電壓關(guān)合電流引入的綜合評(píng)判依據(jù) 當(dāng)人們通過全電壓合成關(guān)合的試驗(yàn)方式對(duì)高壓開關(guān)的 斷路器性能進(jìn)行實(shí)驗(yàn)考核時(shí)，應(yīng)該對(duì)重現(xiàn)試驗(yàn)各種負(fù)荷條件 予以適當(dāng)?shù)闹匾?，從而很好地保證全電壓合成試驗(yàn)與直接試 驗(yàn)等價(jià)性的滿足。本節(jié)將主要對(duì)高壓開關(guān)全電壓關(guān)合試驗(yàn)的系統(tǒng)控制策 略與其實(shí)現(xiàn)方法進(jìn)行分析與研究，希望能夠進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)對(duì)高 壓開關(guān)全電壓關(guān)合試驗(yàn)過程中的信號(hào)采集、同步控制與數(shù)據(jù) 處理等問題的解決。筆者主要在本節(jié)的研

6、究中利用以下兩種 措施來當(dāng)作是否短路關(guān)合電流得綜合判據(jù)。綜合判據(jù)一：電壓開關(guān)的外施電壓與試品短路全電壓關(guān) 合電流兩者之間的相位差應(yīng)保持在 63 度到 117 度之間，也 就是說這兩者之間的時(shí)間變化量的絕對(duì)值應(yīng)保持在小于或 等于 1.5ms。綜合判據(jù)二：在對(duì)試品開關(guān)進(jìn)行全電壓關(guān)合試驗(yàn)中是否 出現(xiàn)預(yù)燃弧擊穿電流的現(xiàn)象。當(dāng)這兩種情況不能在試驗(yàn)中同時(shí)出現(xiàn)，則將短路關(guān)合電 流引入到試品中，說明實(shí)驗(yàn)無效。3 高壓開關(guān)全電壓關(guān)合試驗(yàn)系統(tǒng)的應(yīng)用現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn) 在對(duì)高壓開關(guān)的全電壓關(guān)合試驗(yàn)的設(shè)置及主要方法進(jìn) 行了分析與介紹后，本文將主要根據(jù)收集的以往數(shù)據(jù)與對(duì)高 壓開關(guān)全電壓關(guān)合試驗(yàn)過程的跟蹤觀察為基礎(chǔ)，以驗(yàn)證高壓 開

7、關(guān)的全電壓關(guān)合試驗(yàn)和驗(yàn)證試品電源流主控開關(guān)的安全 性、穩(wěn)定性與控制精度為目標(biāo)，在高壓實(shí)驗(yàn)室里對(duì)高壓開關(guān) 全電壓關(guān)合試驗(yàn)基本功能與可靠性進(jìn)行實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。在外施電壓峰值觸發(fā)時(shí)對(duì)瞬態(tài)抑制二極管的回路設(shè)置 進(jìn)行試驗(yàn)：為了驗(yàn)證高壓開關(guān)全電壓關(guān)合試品的瞬態(tài)二極管在進(jìn) 行試驗(yàn)時(shí)回路設(shè)置的精度與穩(wěn)定性，筆者在外施電壓峰值觸 發(fā)時(shí)進(jìn)行了對(duì) TVS 的試驗(yàn)回路設(shè)置（如圖 3），并得出了試 驗(yàn)結(jié)果的示波圖（如圖 4）。其中圖4的（a）代表的是TVS 觸發(fā)時(shí)延測(cè)量結(jié)果，（b）代表的是TVS在外施電壓波形峰值觸發(fā)導(dǎo)通通過對(duì)圖 3 和圖 4 進(jìn)行分析與研究，我們發(fā)現(xiàn)瞬態(tài)抑制 二極管的導(dǎo)通時(shí)延為 25us,并且在外施電壓波形

8、峰值觸發(fā)導(dǎo) 通時(shí)，瞬態(tài)抑制二極管依然能保持較高的控制精度。4 結(jié)語為了能夠使我國(guó)的電力系統(tǒng)更為安全可靠地運(yùn)行，為我 國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展發(fā)揮其巨大的推動(dòng)作用，我們就必須做好 高壓下全電壓開關(guān)關(guān)合工作。本文主要對(duì)高壓開關(guān)的全電壓 關(guān)合試驗(yàn)與應(yīng)用進(jìn)行了探索與分析，以期能夠提高我國(guó)高壓 斷路器發(fā)展的需要。參考文獻(xiàn)1 范興明，廖敏夫，等 .高壓斷路器全電壓條件下合成關(guān)合及試驗(yàn)回路的研究J.電網(wǎng)技術(shù)，2006，（ 10）.2 范興明，鄒積巖，陳躍，等 .高壓斷路器合成關(guān)合試 驗(yàn)要求及其關(guān)合性能的研究 J. 電網(wǎng)技術(shù)學(xué)報(bào) （自然科學(xué)版） 2006， 13（ 2）：123-126.3 何俊佳，鄒積巖，張漢明，等 . 真空滅弧室沖擊電壓 作用下的擊穿統(tǒng)計(jì)特性 J. 中國(guó)電機(jī)工程學(xué)報(bào) （自然科學(xué)版） 2011 ， 16（ 5），：312-316.4 莊稼人，黨曉鷹 .在最大預(yù)燃弧條件下進(jìn)行合成關(guān)合試驗(yàn)的合成關(guān)合回路 J. 高壓電器， 2013， 1