一種斷路器觸頭間隙動態(tài)介質(zhì)強(qiáng)度特性的檢測裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種斷路器觸頭間隙動態(tài)介質(zhì)強(qiáng)度特性的檢測裝置，屬于發(fā)電、變電或配電開關(guān)裝置【技術(shù)領(lǐng)域】。本發(fā)明的檢測裝置，包括高電壓直流電源、充電電阻、電容、電壓測量裝置和行程測量裝置，電容與斷路器的觸頭間隙并聯(lián)，并聯(lián)后的電容與充電電阻和高電壓直流電源相互串聯(lián)；所述的電壓測量裝置和行程測量裝置分別與斷路器相連。本檢測裝置通過斷路器的一次合分閘操作，即可獲得其合閘操作的觸頭間隙動態(tài)介質(zhì)強(qiáng)度特性和分閘操作的觸頭間隙動態(tài)介質(zhì)強(qiáng)度特性，操作簡單，控制方便。
【專利說明】一種斷路器觸頭間隙動態(tài)介質(zhì)強(qiáng)度特性的檢測裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種斷路器觸頭間隙動態(tài)介質(zhì)強(qiáng)度特性的檢測裝置，屬于發(fā)電、變電或配電開關(guān)裝置【技術(shù)領(lǐng)域】。

【背景技術(shù)】
[0002]斷路器在電網(wǎng)中擔(dān)負(fù)電路開斷和關(guān)合的職能。斷路器通過觸頭的機(jī)械分離和滅弧室的滅弧實現(xiàn)電路開斷；通過觸頭的機(jī)械關(guān)合實現(xiàn)電路的關(guān)合。
[0003]斷路器的觸頭間隙動態(tài)介質(zhì)強(qiáng)度特性包含合閘操作的觸頭間隙動態(tài)介質(zhì)強(qiáng)度特性和分閘操作的觸頭間隙動態(tài)介質(zhì)強(qiáng)度特性，是指在斷路器不開斷電流的情況下，在斷路器合閘操作或是分閘操作的過程中，斷路器觸頭間隙的介質(zhì)強(qiáng)度(即觸頭間隙擊穿電壓)隨觸頭動作時間(合閘動作時間和分閘動作時間)的變化關(guān)系，或隨觸頭間隙距離的變化關(guān)系。觸頭間隙距離和觸頭動作時間的關(guān)系為觸頭行程特性，可以通過試驗測量獲得。
[0004]斷路器觸頭間隙動態(tài)介質(zhì)強(qiáng)度特性從一個側(cè)面反映了斷路器的性能，它的變化能夠一定程度反映斷路器性能的改變。例如，當(dāng)斷路器的觸頭和噴口發(fā)生燒蝕時，其觸頭間隙的電場分布將發(fā)生改變，觸頭間隙的動態(tài)介質(zhì)強(qiáng)度特性也將發(fā)生改變。因此，觸頭間隙動態(tài)介質(zhì)強(qiáng)度特性可用于評估斷路器的觸頭燒蝕情況、斷路器的開斷能力、以及斷路器的電壽命。綜上所述，進(jìn)行斷路器觸頭間隙動態(tài)介質(zhì)強(qiáng)度特性的檢測，對于了解和評價斷路器的性能狀況具有實際意義。
[0005]在斷路器分閘或合閘過程中，觸頭運(yùn)動速度達(dá)到約lOm/s量級，觸頭間隙距離快速增大或減小，觸頭間隙的介質(zhì)強(qiáng)度(擊穿電壓)也快速變化，要獲得觸頭間隙動態(tài)介質(zhì)強(qiáng)度特性，需要試驗測量觸頭運(yùn)動過程中不同觸頭間隙距離下的擊穿電壓。對此，目前還沒有方便和有效的方法。
[0006]高電壓擊穿試驗裝置(《高壓交流斷路器的合成試驗[S]》，2008)是目前唯一的斷路器觸頭間隙介質(zhì)強(qiáng)度檢測裝置，它是對一個絕緣間隙施加高電壓，產(chǎn)生擊穿，獲得一定間隙距離下的一個擊穿電壓。用這種檢測裝置獲得斷路器觸頭間隙的動態(tài)介質(zhì)強(qiáng)度特性，需要精確的試驗控制和多次的試驗才能夠得到完整的擊穿電壓隨觸頭間隙距離(或觸頭動作時間)變化的數(shù)據(jù)。顯然，這樣的檢測裝置操作復(fù)雜，成本高昂，是非常不方便的。事實上由于上述缺點，目前沒有查閱到利用高電壓擊穿試驗裝置檢測動態(tài)介質(zhì)強(qiáng)度特性的相關(guān)文獻(xiàn)。
[0007]綜上所述，現(xiàn)有的檢測裝置需要精確的試驗控制和多次的試驗，才能夠得到完整的擊穿電壓隨觸頭間隙距離(或觸頭動作時間)變化的數(shù)據(jù)，顯然，這樣的檢測裝置是非常不方便的，而且結(jié)構(gòu)復(fù)雜，操作困難，成本高昂，應(yīng)用極少。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明的目的是提出一種斷路器觸頭間隙動態(tài)介質(zhì)強(qiáng)度特性的檢測裝置，改變已有的檢測方法和檢測裝置，以簡化裝置的結(jié)構(gòu)和檢測過程，降低檢測設(shè)備成本。
[0009]本發(fā)明提出的斷路器觸頭間隙動態(tài)介質(zhì)強(qiáng)度特性的檢測裝置，包括高電壓直流電源、充電電阻、電容、電壓測量裝置和行程測量裝置，所述的電容與斷路器的觸頭間隙并聯(lián)，并聯(lián)后的電容與充電電阻和高電壓直流電源相互串聯(lián)；所述的電壓測量裝置和行程測量裝置分別與斷路器相連。
[0010]本發(fā)明提出的斷路器觸頭間隙動態(tài)介質(zhì)強(qiáng)度特性的檢測裝置，通過斷路器的一次合分閘操作，即可獲得其合閘操作的觸頭間隙動態(tài)介質(zhì)強(qiáng)度特性和分閘操作的觸頭間隙動態(tài)介質(zhì)強(qiáng)度特性，操作簡單，控制方便。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0011]圖1是本發(fā)明提出的斷路器觸頭間隙動態(tài)介質(zhì)強(qiáng)度特性的檢測裝置的結(jié)構(gòu)原理圖。
[0012]圖2是利用本發(fā)明檢測裝置檢測得到的斷路器觸頭間隙動態(tài)介質(zhì)強(qiáng)度特性的示意圖。
[0013]圖3是利用本發(fā)明檢測裝置檢測得到的斷路器觸頭間隙動態(tài)介質(zhì)強(qiáng)度特性的另一種不意圖。
[0014]圖4是本發(fā)明檢測裝置的使用狀態(tài)圖。

【具體實施方式】
[0015]本發(fā)明提出的斷路器觸頭間隙動態(tài)介質(zhì)強(qiáng)度特性的檢測裝置，其結(jié)構(gòu)如圖1所示，包括高電壓直流電源(DC)、充電電阻(R)、電容(Cl)、電壓測量裝置和行程測量裝置，所述的電容(Cl)與斷路器的觸頭間隙并聯(lián)，并聯(lián)后的電容(Cl)與充電電阻(R)和高電壓直流電源(DC)相互串聯(lián)。電壓測量裝置和行程測量裝置分別與斷路器相連。
[0016]其中的所述的電容(Cl)既可以是斷路器斷口自身的電容，也可以是斷路器外部電路并聯(lián)的電容。
[0017]上述檢測裝置，還可以包括一個并聯(lián)電容C2，該并聯(lián)電容與高電壓直流電源并聯(lián)。以減小充電電流對直流電壓的影響，維持直流電壓的基本穩(wěn)定。
[0018]本發(fā)明檢測裝置中，高電壓直流電源(DC)經(jīng)過充電電阻(R)對電容(Cl)充電；電容(Cl)的充電電壓導(dǎo)致斷路器觸頭間隙擊穿；觸頭間隙擊穿導(dǎo)致電容(Cl)放電；電容(Cl)電壓消失導(dǎo)致觸頭間隙絕緣恢復(fù)；高電壓直流電源再次對電容(Cl)充電。由此形成電容(Cl)的重復(fù)充電和觸頭間隙的重復(fù)擊穿。通過改變電容(Cl)和充電電阻(R)的參數(shù)，可改變高電壓直流電壓(DC)對電容(Cl)充電的時間參數(shù)，由此可調(diào)整斷路器觸頭間隙的電壓上升速度，進(jìn)而調(diào)整重復(fù)擊穿電壓脈沖的時間間隔。例如:減小電容(Cl)和減小充電電阻(R)可以減小重復(fù)擊穿電壓脈沖的時間間隔。
[0019]本發(fā)明檢測裝置，用于測量斷路器觸頭間隙重復(fù)擊穿的擊穿電壓，以及各次擊穿對應(yīng)的觸頭動作時間，其中的行程測量裝置用于測量斷路器觸頭間隙距離隨觸頭動作時間的變化。
[0020]以下結(jié)合附圖，詳細(xì)介紹本發(fā)明檢測裝置的工作原理和過程:
[0021]檢測過程包括一次連續(xù)的合分閘操作，在這個時間內(nèi)觸頭間隙的距離不斷變換，即:斷路器起始處于分閘狀態(tài)；進(jìn)行合閘操作，觸頭由分閘位置運(yùn)動到合閘位置；合閘操作結(jié)束后立即進(jìn)行分閘操作，觸頭由合閘位置運(yùn)動到分閘位置。
[0022]合閘操作中測量斷路器合閘過程的動態(tài)介質(zhì)強(qiáng)度特性，其工作原理和過程為:
[0023](I)在斷路器分閘狀態(tài)下，升高高壓直流電源(DC)的輸出電壓至需要的試驗電壓；高電壓直流電源(DC)經(jīng)過充電電阻(R)對電容(Cl)充電至電源電壓，此電壓作用在斷路器觸頭間隙上；
[0024](2)斷路器的控制電路發(fā)出合閘命令，斷路器開始執(zhí)行合閘命令，觸頭間隙逐漸減小，當(dāng)觸頭間隙之間的距離小到一定數(shù)值時，觸頭間隙會在電容(Cl)的直流電壓下?lián)舸?，此為首次觸頭間隙擊穿。擊穿使得電容(Cl)的電荷釋放，電壓消失，斷路器觸頭間隙間的電弧熄滅，觸頭間隙絕緣也隨后恢復(fù)。
[0025](3)觸頭間隙間的電弧熄滅后，高壓直流電源(DC)再次通過充電電阻(R)對電容(Cl)充電，使得電容電壓快速升高。
[0026](4)當(dāng)電容(Cl)的電壓升高到一定數(shù)值時，觸頭間隙再次被擊穿；
[0027](5)如此充電、擊穿、放電、熄弧、再充電的過程交替重復(fù)，在觸頭間隙上產(chǎn)生重復(fù)的電壓脈沖和產(chǎn)生重復(fù)的擊穿。隨著觸頭間隙不斷減小，擊穿電壓不斷降低，當(dāng)觸頭間隙閉合時，電容(Cl)被短路，不再發(fā)生擊穿。
[0028]分閘操作中測量斷路器合閘過程的動態(tài)介質(zhì)強(qiáng)度特性，其工作原理和過程為:
[0029](6)高電壓直流電源(DC)維持在需要的試驗電壓；
[0030]( 7 )控制電路發(fā)出分閘命令，斷路器開始執(zhí)行分閘命令。當(dāng)出現(xiàn)觸頭間隙時，高電壓直流電源(DC)經(jīng)過充電電阻(R)對電容(Cl)充電，使得電容Cl的電壓快速升高；
[0031](8)當(dāng)電容Cl的電壓超過觸頭間隙的擊穿電壓時，觸頭間隙被擊穿；
[0032](9)擊穿使得電容Cl的電荷釋放，電壓消失，斷路器觸頭間隙電弧熄滅；觸頭間隙絕緣恢復(fù)；
[0033](10)觸頭間隙熄弧后，直流電源再次通過充電電阻(R)對電容Cl充電，使得電容Cl電壓快速升高，并再次導(dǎo)致觸頭間隙擊穿；
[0034](11)如此，在觸頭間隙上產(chǎn)生重復(fù)的電壓脈沖和產(chǎn)生重復(fù)的擊穿。隨著觸頭間隙不斷增大，擊穿電壓不斷增加，當(dāng)觸頭間隙接近最大開距時，介質(zhì)強(qiáng)度足夠高，不再發(fā)生擊穿。
[0035](12)在以上合閘和分閘的操作過程中，利用電壓測量裝置測得斷路器觸頭間隙各次擊穿的擊穿電壓UBi (i=l, 2…Μ),以及各次擊穿對應(yīng)的觸頭動作時間ti (i=l，2…M);用行程測量裝置測量斷路器觸頭間隙距離隨觸頭動作時間的變化，由此得到一組擊穿電壓和對應(yīng)的觸頭動作時間的數(shù)據(jù)(如圖2所示):(UB1, ti), (UB2, t2), (UB3, t3),..., (UBM, tM),或擊穿電壓和對應(yīng)的觸頭間隙距離的數(shù)據(jù)(如圖2所示):(UB1，(I1)，(UB2，d2)，(UB3，d3)，…，(UBM，dM)。即斷路器觸頭間隙動態(tài)介質(zhì)強(qiáng)度特性。
[0036]圖4所示是本發(fā)明檢測裝置的使用狀態(tài)圖，檢測裝置包括整流電路、充電電阻(R)、電容(Cl)、電容(C2)、電壓測量裝置和行程測量裝置，所述的電容(Cl)與斷路器的觸頭間隙并聯(lián)，所述的電容(C2)與整流電路并聯(lián)，并聯(lián)后的電容(Cl)與充電電阻(R)和整流電路相互串聯(lián)。電壓測量裝置和行程測量裝置分別與斷路器相連。
[0037]在圖4所示的檢測裝置中，用整流電路作為圖1中的高電壓直流電源(DC)。電容(C2)則用于減小充電電流對直流電壓的影響，以滿足在斷路器的一次合分閘操作過程中，維持直流電壓的基本穩(wěn)定。
[0038]在本發(fā)明的一個實施例中，可以選取但不限于Cl=200pF，C2=0.5pF，R=2.5ΜΩ。
[0039]在本發(fā)明的一個實施例中，電壓測量裝置由四川省綿竹西南電工設(shè)備有限公司生產(chǎn)的DZF400-400/800型電阻分壓器、以及北京阿科美電子技術(shù)有限責(zé)任公司生產(chǎn)的FIP200工控機(jī)組成；其中電阻分壓器與斷路器并聯(lián)，工控機(jī)與電阻分壓器相連；電阻分壓器輸出信號，工控機(jī)測量、采集、分析信號，得到斷路器觸頭間隙重復(fù)擊穿的擊穿電壓，以及各次擊穿對應(yīng)的觸頭動作時間。
[0040]行程測量裝置由Novotechnik公司生產(chǎn)的IP6501A502角度傳感器、以及北京阿科美電子技術(shù)有限責(zé)任公司生產(chǎn)的FIP200工控機(jī)組成；其中角度傳感器安裝在斷路器上，工控機(jī)與角度傳感器相連；角度傳感器輸出信號，工控機(jī)測量、采集、分析信號，得到斷路器觸頭間隙距離隨觸頭動作時間的變化。
[0041]在上述實施例中，電壓測量裝置與行程測量裝置共同使用FIP200工控機(jī)。
【權(quán)利要求】
1.一種斷路器觸頭間隙動態(tài)介質(zhì)強(qiáng)度特性的檢測裝置，其特征在于，該檢測裝置包括高電壓直流電源、充電電阻、電容、電壓測量裝置和行程測量裝置，所述的電容與斷路器的觸頭間隙并聯(lián)，并聯(lián)后的電容與充電電阻和高電壓直流電源相互串聯(lián)；所述的電壓測量裝置和行程測量裝置分別與斷路器相連。
2.如權(quán)利要求1所述的檢測裝置，其特征在于，所述的電容為斷路器間隙的電容。
3.如權(quán)利要求1所述的檢測裝置，其特征在于，還包括一個并聯(lián)電容，該并聯(lián)電容與高電壓直流電源并聯(lián)。
【文檔編號】G01R31/12GK104049184SQ201410158423
【公開日】2014年9月17日 申請日期:2014年4月18日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月18日
【發(fā)明者】劉衛(wèi)東, 李志兵 申請人:清華大學(xué), 中國電力科學(xué)研究院