零電流混合開斷技術(shù)試驗(yàn)裝置及方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及零電流混合開斷技術(shù)試驗(yàn)裝置及方法，包括一電流源、一續(xù)流電路、一快速機(jī)械開關(guān)、一零電流換流電路、一電壓源。試驗(yàn)時(shí)，首先投入所述電流源產(chǎn)生脈沖大電流，然后當(dāng)所述續(xù)流電路穩(wěn)定續(xù)流后，控制所述快速機(jī)械開關(guān)開斷，當(dāng)快速機(jī)械開關(guān)觸頭達(dá)到所需開距時(shí)，投入所述零電流換流電路使快速機(jī)械開關(guān)進(jìn)入換流開斷過程，當(dāng)快速機(jī)械開關(guān)電流過零后，經(jīng)過一段延時(shí)投入電壓源產(chǎn)生高頻恢復(fù)電壓。本發(fā)明采用較小的電容和電感，即可滿足大電流開斷試驗(yàn)的需要；并且控制簡單，容易實(shí)現(xiàn)電流源和電壓源之間的準(zhǔn)確配合；能夠降低對(duì)試驗(yàn)回路的要求，減小試驗(yàn)成本。
【專利說明】零電流混合開斷技術(shù)試驗(yàn)裝置及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于電學(xué)領(lǐng)域，尤其是涉及零電流混合開斷技術(shù)試驗(yàn)裝置及方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著現(xiàn)代電力系統(tǒng)容量及電壓等級(jí)的不斷增長，對(duì)其中的斷路器等安全保護(hù)設(shè)備的要求也越來越高。試驗(yàn)技術(shù)是斷路器研制過程中不可或缺的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，然而隨著斷路器不斷地向高壓大容量等級(jí)發(fā)展，傳統(tǒng)的沖擊發(fā)電機(jī)試驗(yàn)回路無論是在試驗(yàn)?zāi)芰€是試驗(yàn)成本方面都暴露出了許多缺點(diǎn)。合成試驗(yàn)回正是在這樣的背景條件下發(fā)展起來的，利用脈沖大電容對(duì)電感放電作為電流源提供斷路器分?jǐn)嘣囼?yàn)所需要的電流，利用脈沖小電容放電作為電壓源模擬實(shí)際系統(tǒng)中的恢復(fù)電壓，在一定程度上降低了試驗(yàn)成本，使高壓大容量斷路器研制過程中的相關(guān)試驗(yàn)得以方便的進(jìn)行。
[0003]然而現(xiàn)有試驗(yàn)方法中電流源需要的電容和電感一般都很大，并且其中采用機(jī)械斷路器作為合閘開關(guān)進(jìn)行電流源或電壓源的投切。因此一方面試驗(yàn)回路造價(jià)仍然較高，另一方面由于機(jī)械合閘開關(guān)動(dòng)作時(shí)間分散性較大，難以實(shí)現(xiàn)電壓源和電流源之間的準(zhǔn)確配合，容易導(dǎo)致合成試驗(yàn)失敗，不利于斷路器開斷試驗(yàn)的可靠進(jìn)行。尤其對(duì)于近年來新型的混合式斷路器而言，其本身電路結(jié)構(gòu)就比較復(fù)雜，對(duì)其中各部件的動(dòng)作速度和時(shí)序配合要求極高，很難與現(xiàn)有試驗(yàn)回路之間進(jìn)行動(dòng)作配合，導(dǎo)致斷路器研制過程中的相關(guān)試驗(yàn)無法方便可靠地開展。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的上述技術(shù)問題主要是通過下述技術(shù)方案得以解決的:
一種零電流混合開斷技術(shù)試驗(yàn)裝置，包括:
一電流源:提供試驗(yàn)所需的脈沖大電流；
一續(xù)流電路:實(shí)現(xiàn)電流源脈沖大電流的續(xù)流；
一快速機(jī)械開關(guān):進(jìn)行換流開斷；
一零電流換流電路:提供快速機(jī)械開關(guān)零電流開斷所需的高頻脈沖電流；
一電壓源:產(chǎn)生機(jī)械開關(guān)開斷后必要的高頻恢復(fù)電壓；
所述快速機(jī)械開關(guān)、零電流換流電路、以及電壓源依次并聯(lián)在一起；所述電流源包括依次串聯(lián)的電容Cl、真空觸發(fā)開關(guān)S1、二極管Dl和電感LI ;所述真空觸發(fā)開關(guān)SI開通時(shí)，電容Cl通過電感LI放電產(chǎn)生脈沖大電流。
[0005]作為優(yōu)選，所述續(xù)流電路包括一個(gè)二極管D，二極管D的正極與電容Cl的負(fù)極相連。
[0006]作為優(yōu)選，快速機(jī)械開關(guān)VB正極與二極管D負(fù)極相連、負(fù)極與二極管Dl負(fù)極相連。
[0007]作為優(yōu)選，所述零電流換流電路包括依次串聯(lián)的電容C2、真空觸發(fā)開關(guān)S2、二極管D2和電感L2 ;零電流換流電路的兩極并聯(lián)在快速機(jī)械開關(guān)VB兩端，即電容C2的負(fù)極以及電感L2的一端分別接在快速機(jī)械開關(guān)VB兩端；所述真空觸發(fā)開關(guān)S2開通時(shí)，電容C2通過電感L2放電產(chǎn)生脈沖大電流迫使機(jī)械開關(guān)VB電流過零開斷。
[0008]作為優(yōu)選，所述電壓源包括依次串聯(lián)的電容C3、電感L3、真空觸發(fā)開關(guān)S3和電阻R ;所述電阻R與快速機(jī)械開關(guān)VB并聯(lián)連接；所述真空觸發(fā)開關(guān)S3開通時(shí)，C3通過L3放電使R兩端產(chǎn)生高頻振蕩電壓。
[0009]一種零電流混合開斷技術(shù)試驗(yàn)方法，其特征在于，包括以下試驗(yàn)步驟:
試驗(yàn)開始前，真空觸發(fā)開關(guān)S1、S2和S3均處于斷開狀態(tài)，快速機(jī)械開關(guān)VB處于閉合狀態(tài)，電容Cl、C2和C3充至試驗(yàn)所需電壓；然后定義以下時(shí)刻:t0、tl、t2、t3、t4、以及t5 ；步驟1，在tO時(shí)刻，控制系統(tǒng)發(fā)出SI開通信號(hào)，電容Cl將通過電感LI放電，產(chǎn)生脈沖放電電流，脈沖放電電流在tl時(shí)刻達(dá)到峰值，此后在電流下降過程中，電感LI中的電流將通過二極管D和快速機(jī)械開關(guān)VB續(xù)流，流過機(jī)械開關(guān)VB中的電流將近乎保持恒定；
步驟2，在t2時(shí)刻，)控制系統(tǒng)發(fā)出快速機(jī)械開關(guān)VB的開斷信號(hào)，經(jīng)過一段固有機(jī)械延時(shí)后，快速機(jī)械開關(guān)VB進(jìn)入觸頭有效分離階段；
步驟3，在t3時(shí)刻，快速機(jī)械開關(guān)VB觸頭達(dá)到試驗(yàn)所需開距，控制系統(tǒng)發(fā)出真空觸發(fā)開關(guān)S2開通信號(hào)，電容C2將通過電感L2放電產(chǎn)生脈沖放電電流，迫使快速機(jī)械開關(guān)VB中的電流不斷減??；
步驟4，在t4時(shí)刻，快速機(jī)械開關(guān)VB中的電流減小到零，觸頭間電弧熄滅，快速機(jī)械開關(guān)VB兩端開始建立由零電流換流電路參數(shù)所決定的恢復(fù)電壓；
步驟5，在t5時(shí)刻，控制系統(tǒng)發(fā)出真空觸發(fā)開關(guān)S3開通信號(hào)，電容C3將通過電感L3放電，在電阻R兩端產(chǎn)生高頻振蕩電壓，以此對(duì)快速機(jī)械開關(guān)VB熄弧后的介質(zhì)恢復(fù)性能進(jìn)行考核。
[0010]8.一種零電流混合開斷技術(shù)試驗(yàn)方法，其特征在于，所述的時(shí)刻to、tl、t2、t3、t4>以及t5基于定義:
tO:試驗(yàn)開始時(shí)刻；
tl:電流源脈沖電流峰值時(shí)刻；
t2:在tl時(shí)刻附近，假定快速機(jī)械開關(guān)VB電流上升到峰值的時(shí)間為Atl，開斷時(shí)固有機(jī)械延時(shí)時(shí)間為At2，一般可取t2=tl+Atl_At2 ；t3:快速機(jī)械開關(guān)VB觸頭達(dá)到試驗(yàn)所需開距時(shí)刻；t4:快速機(jī)械開關(guān)VB電流減小到零的時(shí)刻；
t5:電壓源投入時(shí)刻，首先根據(jù)試驗(yàn)電壓電流等級(jí)初步確定一時(shí)間間隔At，在快速機(jī)械開關(guān)VB電流過零At時(shí)間后投入電壓源不會(huì)使機(jī)械開關(guān)VB發(fā)生重燃現(xiàn)象，然后逐步減小時(shí)間間隔At，重復(fù)試驗(yàn)，直到機(jī)械開關(guān)VB出現(xiàn)重燃現(xiàn)象。
[0011]因此，本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn):1、電流源采用較小的電容和電感即可滿足大電流開斷的需要；2、電流源和電壓源容易控制、可準(zhǔn)確投切，試驗(yàn)?zāi)芊奖憧煽康剡M(jìn)行；3、降低了對(duì)試驗(yàn)回路的要求，試驗(yàn)回路容易實(shí)現(xiàn)，試驗(yàn)成本較低。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0012]附圖1為本發(fā)明的試驗(yàn)回路；
附圖2為本發(fā)明的預(yù)期電流波形圖； 附圖3為本發(fā)明的預(yù)期電壓波形圖。
【具體實(shí)施方式】
[0013]下面通過實(shí)施例，并結(jié)合附圖，對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案作進(jìn)一步具體的說明。
[0014]實(shí)施例:
參見圖1，本發(fā)明的零電流混合開斷技術(shù)試驗(yàn)裝置，包括電流源1、續(xù)流電路2、快速機(jī)械開關(guān)3、零電流換流電路4和電壓源5 ；
其中電流源用以提供試驗(yàn)所需的脈沖大電流，電流源由電容Cl、真空觸發(fā)開關(guān)S1、二極管Dl和電感LI串聯(lián)構(gòu)成，真空觸發(fā)開關(guān)SI開通時(shí)，電容Cl通過電感LI放電產(chǎn)生脈沖大電流；
續(xù)流電路用以使被試斷路器中產(chǎn)生電流并保證試驗(yàn)大電流持續(xù)足夠長的時(shí)間，續(xù)流電路由二極管D構(gòu)成，二極管D的正極與電容Cl的負(fù)極相連；
快速機(jī)械開關(guān)VB正極與二極管D負(fù)極相連、負(fù)極與二極管Dl負(fù)極相連；在電感LI電流上升階段，由二極管D阻止Cl的放電電流流過閉合的快速機(jī)械開關(guān)VB，當(dāng)LI中電流開始下降時(shí)，電流通過二極管D和機(jī)械開關(guān)VB續(xù)流；
零電流換流電路用于快速機(jī)械開關(guān)VB的換流開斷，零電流換流電路由電容C2、真空觸發(fā)開關(guān)S2、二極管D2和電感L2串聯(lián)構(gòu)成，并聯(lián)在VB兩端，當(dāng)真空觸發(fā)開關(guān)S2開通時(shí)，電容C2通過電感L2放電產(chǎn)生脈沖大電流迫使機(jī)械開關(guān)VB電流過零開斷；
電壓源用以給機(jī)械開關(guān)VB電流過零后提供必要的恢復(fù)電壓，電壓源由電容C3、電感L3、真空觸發(fā)開關(guān)S3和電阻R串聯(lián)構(gòu)成，R與VB并聯(lián)連接，當(dāng)真空觸發(fā)開關(guān)S3開通時(shí)，C3通過L3放電使R兩端產(chǎn)生高頻振蕩電壓。
[0015]以下介紹本發(fā)明所提供的零電流混合開斷技術(shù)試驗(yàn)方法:
試驗(yàn)開始前，真空觸發(fā)開關(guān)S1、S2和S3均處于斷開狀態(tài)，快速機(jī)械開關(guān)VB處于閉合狀態(tài)，電容C1、C2和C3按圖示方向充至試驗(yàn)所需電壓；
在tO時(shí)刻，控制系統(tǒng)發(fā)出SI開通信號(hào)，Cl將通過LI放電，產(chǎn)生脈沖放電電流；
脈沖放電電流在tl時(shí)刻達(dá)到峰值，此后在電流下降過程中，二極管D因承受正向電壓導(dǎo)通，電感LI中的電流將通過二極管D和VB續(xù)流，此后VB中的電流將近乎保持恒定；
在t2時(shí)刻，控制系統(tǒng)發(fā)出VB的開斷信號(hào)，經(jīng)過一段固有機(jī)械延時(shí)后，VB進(jìn)入觸頭有效分離階段；
在t3時(shí)刻，VB觸頭達(dá)到試驗(yàn)所需開距，控制系統(tǒng)發(fā)出S2開通信號(hào)，C2將通過L2放電產(chǎn)生脈沖放電電流，迫使VB中的電流不斷減小；
在t4時(shí)刻，VB中的電流減小到零，觸頭間電弧熄滅，VB兩端開始建立由零電流換流電路參數(shù)所決定的恢復(fù)電壓；
在t5時(shí)刻，控制系統(tǒng)發(fā)出S3開通信號(hào)，C3將通過L3放電，在R兩端產(chǎn)生高頻振蕩電壓，以此對(duì)VB熄弧后的介質(zhì)恢復(fù)性能進(jìn)行考核。
[0016]下面對(duì)時(shí)刻t2、t3和t5的選取進(jìn)行簡要的說明: to:試驗(yàn)開始時(shí)刻；
tl:電流源脈沖電流峰值時(shí)刻；
t2:在tl時(shí)刻附近，假定快速機(jī)械開關(guān)VB電流上升到峰值的時(shí)間為Atl，開斷時(shí)固有機(jī)械延時(shí)時(shí)間為At2，一般可取t2=tl+Atl_At2 ； t3:快速機(jī)械開關(guān)VB觸頭達(dá)到試驗(yàn)所需開距時(shí)刻； t4:快速機(jī)械開關(guān)VB電流減小到零的時(shí)刻；
t5:電壓源投入時(shí)刻，首先根據(jù)試驗(yàn)電壓電流等級(jí)初步確定一時(shí)間間隔At，在快速機(jī)械開關(guān)VB電流過零At時(shí)間后投入電壓源不會(huì)使機(jī)械開關(guān)VB發(fā)生重燃現(xiàn)象，然后逐步減小時(shí)間間隔At，重復(fù)試驗(yàn)，直到機(jī)械開關(guān)VB出現(xiàn)重燃現(xiàn)象。
[0017]本文中所描述的具體實(shí)施例僅僅是對(duì)本發(fā)明精神作舉例說明。本發(fā)明所屬【技術(shù)領(lǐng)域】的技術(shù)人員可以對(duì)所描述的具體實(shí)施例做各種各樣的修改或補(bǔ)充或采用類似的方式替代，但并不會(huì)偏離本發(fā)明的精神或者超越所附權(quán)利要求書所定義的范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種零電流混合開斷技術(shù)試驗(yàn)裝置，其特征在于，包括: 一電流源:提供試驗(yàn)所需的脈沖大電流； 一續(xù)流電路:實(shí)現(xiàn)電流源脈沖大電流的續(xù)流； 一快速機(jī)械開關(guān):進(jìn)行換流開斷一零電流換流電路:提供快速機(jī)械開關(guān)零電流開斷所需的高頻脈沖電流； 一電壓源:產(chǎn)生機(jī)械開關(guān)開斷后必要的高頻恢復(fù)電壓； 所述快速機(jī)械開關(guān)、零電流換流電路、以及電壓源依次并聯(lián)在一起；所述電流源包括依次串聯(lián)的電容Cl、真空觸發(fā)開關(guān)S1、二極管Dl和電感LI ;所述真空觸發(fā)開關(guān)SI開通時(shí)，電容Cl通過電感LI放電產(chǎn)生脈沖大電流。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種零電流混合開斷技術(shù)試驗(yàn)裝置，其特征在于，所述續(xù)流電路包括一個(gè)二極管D，二極管D的正極與電容Cl的負(fù)極相連。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種零電流混合開斷技術(shù)試驗(yàn)裝置，其特征在于，所述快速機(jī)械開關(guān)VB正極與二極管D負(fù)極相連、負(fù)極與二極管Dl負(fù)極相連。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種零電流混合開斷技術(shù)試驗(yàn)裝置，其特征在于，所述零電流換流電路包括依次串聯(lián)的電容C2、真空觸發(fā)開關(guān)S2、二極管D2和電感L2 ;所述零電流換流電路的兩極并聯(lián)在快速機(jī)械開關(guān)VB兩端，即電容C2的負(fù)極以及電感L2的一端分別接在快速機(jī)械開關(guān)VB兩端 ；所述真空觸發(fā)開關(guān)S2開通時(shí)，電容C2通過電感L2放電產(chǎn)生脈沖大電流迫使機(jī)械開關(guān)VB電流過零開斷。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種零電流混合開斷技術(shù)試驗(yàn)裝置，其特征在于，所述電壓源包括依次串聯(lián)的電容C3、電感L3、真空觸發(fā)開關(guān)S3和電阻R ;所述電阻R與快速機(jī)械開關(guān)VB并聯(lián)連接；所述真空觸發(fā)開關(guān)S3開通時(shí)，C3通過L3放電使R兩端產(chǎn)生高頻振蕩電壓。
6.一種零電流混合開斷技術(shù)試驗(yàn)方法，其特征在于，包括以下試驗(yàn)步驟: 試驗(yàn)開始前，真空觸發(fā)開關(guān)S1、S2和S3均處于斷開狀態(tài)，快速機(jī)械開關(guān)VB處于閉合狀態(tài)，電容Cl、C2和C3充至試驗(yàn)所需電壓；然后定義以下時(shí)刻:tO、tl、t2、t3、t4、以及t5 ； 步驟1，在tO時(shí)刻，控制系統(tǒng)發(fā)出SI開通信號(hào)，電容Cl將通過電感LI放電，產(chǎn)生脈沖放電電流，脈沖放電電流在tl時(shí)刻達(dá)到峰值，此后在電流下降過程中，電感LI中的電流將通過二極管D和快速機(jī)械開關(guān)VB續(xù)流，流過機(jī)械開關(guān)VB中的電流將近乎保持恒定； 步驟2，在t2時(shí)刻，控制系統(tǒng)發(fā)出快速機(jī)械開關(guān)VB的開斷信號(hào)，經(jīng)過一段固有機(jī)械延時(shí)后，快速機(jī)械開關(guān)VB進(jìn)入觸頭有效分離階段； 步驟3，在t3時(shí)刻，快速機(jī)械開關(guān)VB觸頭達(dá)到試驗(yàn)所需開距控制系統(tǒng)發(fā)出真空觸發(fā)開關(guān)S2開通信號(hào)，電容C2將通過電感L2放電產(chǎn)生脈沖放電電流，迫使快速機(jī)械開關(guān)VB中的電流不斷減??； 步驟4，在t4時(shí)刻，快速機(jī)械開關(guān)VB中的電流減小到零，觸頭間電弧熄滅，快速機(jī)械開關(guān)VB兩端開始建立由零電流換流電路參數(shù)所決定的恢復(fù)電壓； 步驟5，在t5時(shí)刻，控制系統(tǒng)發(fā)出真空觸發(fā)開關(guān)S3開通信號(hào)，電容C3將通過電感L3放電，在電阻R兩端產(chǎn)生高頻振蕩電壓，以此對(duì)快速機(jī)械開關(guān)VB熄弧后的介質(zhì)恢復(fù)性能進(jìn)行考核。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的零電流混合開斷技術(shù)試驗(yàn)方法，其特征在于，所述的時(shí)刻tO、tl、t2、t3、t4、以及t5基于定義:to:試驗(yàn)開始時(shí)刻； tl:電流源脈沖電流峰值時(shí)刻； t2:在tl時(shí)刻附近，定義快速機(jī)械開關(guān)VB電流上升到峰值的時(shí)間為Atl，開斷時(shí)固有機(jī)械延時(shí)時(shí)間為At2，一般可取t2=tl+Atl_At2 ；t3:快速機(jī)械開關(guān)VB觸頭達(dá)到試驗(yàn)所需開距時(shí)刻；t4:快速機(jī)械開關(guān)VB電流減小到零的時(shí)刻； t5:電壓源投入時(shí)刻，首先根據(jù)試驗(yàn)電壓電流等級(jí)初步確定一時(shí)間間隔At，在快速機(jī)械開關(guān)VB電流過零At時(shí)間后投入電壓源不會(huì)使機(jī)械開關(guān)VB發(fā)生重燃現(xiàn)象，然后逐步減小時(shí)間間隔At，重復(fù) 試驗(yàn)，直到機(jī)械開關(guān)VB出現(xiàn)重燃現(xiàn)象。
【文檔編號(hào)】G01R31/327GK104035025SQ201410278058
【公開日】2014年9月10日 申請(qǐng)日期:2014年6月20日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月20日
【發(fā)明者】彭振東, 姜楠, 楊晨光, 朱紅橋, 任志剛 申請(qǐng)人:中國船舶重工集團(tuán)公司第七一二研究所