混合斷路器零電壓換流特性試驗裝置及試驗方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及混合斷路器零電壓換流特性試驗裝置及試驗方法。試驗回路包括主電流源、續(xù)流電路、零電壓換流電路和輔助電流源，所述主電流源、零電壓換流電路和輔助電流源之間通過并聯(lián)方式連接。試驗方法包括試驗前的準(zhǔn)備等步驟。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是：采用較小的電容和電感，即可實現(xiàn)大電流時的零電壓換流特性試驗，并且容易控制，便于換流試驗的可靠進(jìn)行，能夠降低對試驗回路的要求，減小試驗成本。
【專利說明】混合斷路器零電壓換流特性試驗裝置及試驗方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及混合斷路器零電壓換流特性試驗裝置及試驗方法。
【背景技術(shù)】
[0002]混合斷路器兼?zhèn)鋫鹘y(tǒng)機(jī)械開關(guān)良好的靜態(tài)特性以及半導(dǎo)體開關(guān)無弧快速分?jǐn)嗟膭討B(tài)特性，是未來電力系統(tǒng)保護(hù)方案的一個新的發(fā)展方向。零電壓換流過程是機(jī)械開關(guān)分?jǐn)鄷r產(chǎn)生的電弧迫使電流向與之并聯(lián)的半導(dǎo)體器件中轉(zhuǎn)移的現(xiàn)象，是混合斷路器分?jǐn)噙^程中的一個重要階段，對整個斷路器的設(shè)計具有十分重要的指導(dǎo)意義。但是鑒于目前理論水平所限，無法對零電壓換流過程進(jìn)行準(zhǔn)確的理論計算，因此在斷路器設(shè)計時，一般先進(jìn)行初步理論估算，然后對該過程的換流特性進(jìn)行進(jìn)一步的試驗研究。
[0003]傳統(tǒng)的開關(guān)電器試驗方法中，一種是通過沖擊發(fā)電機(jī)產(chǎn)生試驗所需電流，另一種是通過預(yù)充電電容對電感放電產(chǎn)生試驗所需電流。由于混合斷路器中采用的均為動作速度極快的開關(guān)器件，并且對其中各部件之間的工作時序配合要求及其嚴(yán)格，因此零電壓換流試驗很難實現(xiàn)與傳統(tǒng)發(fā)電機(jī)試驗回路之間的時序配合，容易造成試驗失敗。而對于傳統(tǒng)的電容放電試驗方法，為了提供試驗所需的大電流并滿足動作時間的要求，一般需要較大的電容和電感，另外其中采用的機(jī)械合閘開關(guān)同樣會因動作時序配合問題而導(dǎo)致?lián)Q流試驗難以進(jìn)行。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是提供混合斷路器零電壓換流特性試驗裝置及試驗方法，在采用較小的電容和電感的條件下，即可實現(xiàn)試驗所需的大電流，并且試驗過程中各部分的動作時序容易控制。
[0005]為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案:
混合斷路器零電壓換流特性試驗裝置，其試驗回路包括主電流源、續(xù)流電路、零電壓換流電路和輔助電流源，所述主電流源、零電壓換流電路和輔助電流源之間通過并聯(lián)方式連接；所述的其主電流源由電容Cl、合閘開關(guān)S1、二極管Dl和電感LI串聯(lián)構(gòu)成。
[0006]在上述技術(shù)方案基礎(chǔ)上進(jìn)一步的技術(shù)方案是:
所述的混合斷路器零電壓換流特性試驗裝置，其零電壓換流電路包括被試混合斷路器中的零電壓換流部分，由快速機(jī)械開關(guān)VB和換流晶閘管T并聯(lián)構(gòu)成。
[0007]所述的混合斷路器零電壓換流特性試驗裝置，其輔助電流源由電容C2、合閘開關(guān)S2、二極管D2和電感L2串聯(lián)構(gòu)成。
[0008]所述的混合斷路器零電壓換流特性試驗裝置，其續(xù)流電路由二極管D構(gòu)成，所述二極管D的正極與電容Cl的負(fù)極相連、負(fù)極與二極管Dl的負(fù)極相連。
[0009]所述的混合斷路器零電壓換流特性試驗裝置，其合閘開課SI及合閘開關(guān)S2均為真空觸發(fā)開關(guān)或晶閘管。
[0010]一種用本發(fā)明混合斷路器零電壓換流特性試驗裝置進(jìn)行混合斷路器零電壓換流特性試驗方法，包括如下步驟:
(1)試驗開始前，合閘開關(guān)S1、S2以及快速機(jī)械開關(guān)VB均處于斷開狀態(tài)，晶閘管T處于截止?fàn)顟B(tài)，電容Cl、C2都按照與各自合閘開關(guān)正極相連端為正電荷的方式充至試驗所需電壓；
(2)在tO時刻，合閘開關(guān)SI開通，電容Cl通過電感LI放電，產(chǎn)生的脈沖放電電流從快速機(jī)械開關(guān)VB中流過；
(3)在tl時刻脈沖放電電流達(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中的電流通過二極管D續(xù)流，流過VB的電流將近乎保持恒定；
(4)在t2時刻，同時發(fā)出快速機(jī)械開關(guān)VB的分?jǐn)嘈盘栆约熬чl管T的開通信號；
(5)在〖3時刻，合閘開關(guān)S2開通，電容C2通過電感L2放電，產(chǎn)生的脈沖放電電流疊加在主電流上，使流過VB的電流逐漸增加；
(6)在t4時刻，機(jī)械開關(guān)VB觸頭間產(chǎn)生電弧迫使電流從VB向T中轉(zhuǎn)移，結(jié)果VB中電流減小，T中電流增加，最終機(jī)械開關(guān)VB電流在t5時刻減小到零，至此電流完全轉(zhuǎn)移至晶閘管T當(dāng)中，零電壓換流過程結(jié)束。換流結(jié)束后，試驗電流完全由晶閘管T承擔(dān)，直到能量完全被試驗回路消耗掉，續(xù)流過程結(jié)束，晶閘管T自然關(guān)斷，整個換流試驗結(jié)束。
[0011]在上述試驗方法基礎(chǔ)上進(jìn)一步的技術(shù)方案是:
所述混合斷路器零電壓換流特性試驗方法，其時刻t2和t3是在明確快速機(jī)械開關(guān)VB固有機(jī)械延時時間的基礎(chǔ)上，為保證在試驗所需的換流點(diǎn)進(jìn)行換流而確定的，假設(shè)VB的固有機(jī)械延時時間為Δ tl，輔助電流源電路接通后經(jīng)過Δ t2可使VB中的電流達(dá)到試驗所需的換流點(diǎn)電流，如果Δ tl〈tl-t0，那么t2時刻應(yīng)比tO時刻滯后tl-tO- Atl ;如果Δ那么t2時刻應(yīng)比tO時刻超前Δ tl-tl+tO,而t3時刻應(yīng)比t2時刻滯后Δ tl- Δ t2。
[0012]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn):
1)采用較小的電容和電感即可實現(xiàn)大電流換流試驗；
2)降低了對試驗回路的要求，回路容易實現(xiàn)，試驗成本減??；
3)試驗回路各部分的動作時序容易控制，試驗可靠性很高。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0013]圖1為本發(fā)明的試驗回路；
圖2為本發(fā)明的預(yù)期電流波形圖。
【具體實施方式】
[0014]結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明作進(jìn)一步說明如下:
實施例1:為本發(fā)明混合斷路器零電壓換流特性試驗裝置的實施例。參見圖1，本發(fā)明的混合斷路器零電壓換流特性試驗裝置，其試驗回路包括主電流源1、續(xù)流電路2、零電壓換流電路3和輔助電流源4 ;其中主電流源1、零電壓換流電路3和輔助電流源4之間通過并聯(lián)方式連接。所述主電流源I用以提供換流試驗所需的電流，由電容Cl、合閘開關(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，電容Cl通過電感LI放電產(chǎn)生脈沖大電流。所述續(xù)流電路2用以保證試驗大電流持續(xù)足夠長的時間，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、負(fù)極與二極管Dl的負(fù)極相連，當(dāng)脈沖電流下降時通過二極管D續(xù)流。所述零電壓換流電路3包括被試混合斷路器中的零電壓換流部分，由快速機(jī)械開關(guān)VB和換流晶閘管T并聯(lián)構(gòu)成，機(jī)械開關(guān)VB分?jǐn)鄷r廣生的電弧將迫使電流向晶閘管T中轉(zhuǎn)移。所述輔助電流源4 一方面用以提高換流點(diǎn)電流，另一方面用以模擬實際換流時短路電流的上升過程，該輔助電流源4由電容C2、為真空觸發(fā)開關(guān)的合閘開關(guān)S2、二極管D2和電感L2串聯(lián)構(gòu)成，當(dāng)真空觸發(fā)開關(guān)S2在換流開始前某一時刻開通時，電容C2通過電感L2放電產(chǎn)生的脈沖放電電流疊加在主電流上。
[0015]上述合閘開關(guān)SI及合閘開關(guān)S2均選用真空觸發(fā)開關(guān)，當(dāng)選用晶閘管則是另一實施例。
[0016]實施例2:為用本發(fā)明混合斷路器零電壓換流特性試驗裝置進(jìn)行混合斷路器零電壓換流特性試驗方法實施例，包括如下步驟:
(1)試驗開始前，合閘開關(guān)S1、快速機(jī)械開關(guān)VB、合閘開關(guān)S2均處于斷開狀態(tài)，晶閘管T處于截止?fàn)顟B(tài)，電容Cl和C2按圖示方向充至試驗所需電壓；
(2)在t0時刻，合閘開關(guān)SI開通，電容Cl通過電感LI放電，產(chǎn)生的脈沖放電電流從快速機(jī)械開關(guān)VB中流過；
(3)在tl時刻脈沖放電電流達(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中的電流通過二極管D續(xù)流，流過VB的電流將近乎保持恒定；
(4)在t2時刻，同時發(fā)出快速機(jī)械開關(guān)VB的分?jǐn)嘈盘栆约熬чl管T的開通信號；
(5)在〖3時刻，合 閘開關(guān)S2開通，電容C2通過電感L2放電，產(chǎn)生的脈沖放電電流疊加在主電流上，使流過VB的電流逐漸增加；
(6)VB接收到分?jǐn)嘈盘柡蠼?jīng)過一段固有機(jī)械延時在t4時刻觸頭開始有效分離，觸頭間建立的電弧電壓迫使電流向晶閘管T中轉(zhuǎn)移；
(7)此后VB中電流減小，T中電流增加，最終機(jī)械開關(guān)VB電流在t5時刻減小到零，至此電流完全轉(zhuǎn)移至晶閘管T當(dāng)中，零電壓換流過程結(jié)束。換流結(jié)束后，試驗電流完全由晶閘管T承擔(dān)，直到能量完全被試驗回路消耗掉，續(xù)流過程結(jié)束，晶閘管T自然關(guān)斷，整個換流試驗結(jié)束。
[0017]這里需要說明的是，時刻t2和t3是在明確快速開關(guān)固有機(jī)械延時時間的基礎(chǔ)上，為保證在試驗所需的換流點(diǎn)進(jìn)行換流而確定的。
[0018]例如，假設(shè)VB的固有機(jī)械延時時間為Atl，輔助電流源電路接通后經(jīng)過At2可使VB中的電流達(dá)到試驗所需的換流點(diǎn)電流。
[0019]如果Atl〈tl_tO，那么t2時刻應(yīng)比t0時刻滯后tl-tO-Atl ;如果Δ tl>tl_t0，那么t2時刻應(yīng)比t0時刻超前Δ tl-tl+tO。而t3時刻應(yīng)比t2時刻滯后Δ tl- Δ t2。
[0020]本實施例中合閘開關(guān)SI及合閘開關(guān)S2均選用真空觸發(fā)開關(guān)，當(dāng)選用晶閘管則是另一實施例。
[0021]本發(fā)明的權(quán)利要求保護(hù)范圍不限于上述實施例。
【權(quán)利要求】
1.一種混合斷路器零電壓換流特性試驗裝置，其特征在于，試驗回路包括主電流源(I)、續(xù)流電路(2)、零電壓換流電路(3)和輔助電流源(4)，所述主電流源(I)、零電壓換流電路(3)和輔助電流源(4)之間通過并聯(lián)方式連接；所述的主電流源(I)由電容Cl、合閘開關(guān)S1、二極管Dl和電感LI串聯(lián)構(gòu)成。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的混合斷路器零電壓換流特性試驗裝置，其特征在于，所述零電壓換流電路(3)包括被試混合斷路器中的零電壓換流部分，由快速機(jī)械開關(guān)VB和換流晶閘管T并聯(lián)構(gòu)成。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的混合斷路器零電壓換流特性試驗裝置，其特征在于，所述輔助電流源(4)由電容C2、合閘開關(guān)S2、二極管D2和電感L2串聯(lián)構(gòu)成。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的混合斷路器零電壓換流特性試驗裝置，其特征在于，所述的續(xù)流電路(2)由二極管D構(gòu)成，所述二極管D的正極與電容Cl的負(fù)極相連、負(fù)極與二極管Dl的負(fù)極相連。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或4所述的混合斷路器零電壓換流特性試驗裝置，其特征在于，所述合閘開關(guān)Si為真空觸發(fā)開關(guān)或晶閘管。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的混合斷路器零電壓換流特性試驗裝置，其特征在于，所述的合閘開關(guān)S2為真空觸發(fā)開關(guān)或晶閘管。
7.一種用權(quán)利要求1所述裝置進(jìn)行混合斷路器零電壓換流特性試驗方法，包括以下步驟: (1)試驗開始前，合閘開關(guān)S1、S2以及快速機(jī)械開關(guān)VB均處于斷開狀態(tài)，晶閘管T處于截止?fàn)顟B(tài)，電容Cl、C2都按照與各自合閘開關(guān)正極相連端為正電荷的方式充至試驗所需電壓； (2)在tO時刻，合閘開關(guān)SI開通，電容Cl通過電感LI放電，產(chǎn)生的脈沖放電電流從快速機(jī)械開關(guān)VB中流過； (3)在tl時刻脈沖放電電流達(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中的電流通過二極管D續(xù)流，流過VB的電流將近乎保持恒定； (4)在t2時刻，同時發(fā)出快速機(jī)械開關(guān)VB的分?jǐn)嘈盘栆约熬чl管T的開通信號； (5 )在t3時刻，合閘開關(guān)S2開通，電容C2通過電感L2放電，產(chǎn)生的脈沖放電電流疊加在主電流上，使流過VB的電流逐漸增加； (6)在t4時刻，機(jī)械開關(guān)VB觸頭間產(chǎn)生電弧迫使電流從VB向T中轉(zhuǎn)移，結(jié)果VB中電流減小，T中電流增加，最終機(jī)械開關(guān)VB電流在t5時刻減小到零，至此電流完全轉(zhuǎn)移至晶閘管T當(dāng)中，零電壓換流過程結(jié)束；換流結(jié)束后，試驗電流完全由晶閘管T承擔(dān)，直到能量完全被試驗回路消耗掉，續(xù)流過程結(jié)束，晶閘管T自然關(guān)斷，整個換流試驗結(jié)束。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的混合斷路器零電壓換流特性試驗方法，其特征在于，時刻t2和t3是在明確快速機(jī)械開關(guān)VB固有機(jī)械延時時間的基礎(chǔ)上，為保證在試驗所需的換流點(diǎn)進(jìn)行換流而確定的，假設(shè)VB的固有機(jī)械延時時間為Atl，輔助電流源電路接通后經(jīng)過At2可使VB中的電流達(dá)到試驗所需的換流點(diǎn)電流，如果Atl〈tl-tO，那么t2時刻應(yīng)比tO時刻滯后tl-tO- Δ tl ;如果Δ tl>tl-tO，那么t2時刻應(yīng)比tO時刻超前Δ tl-tl+tO,而t3時刻應(yīng)比t2時刻滯后么七1-么七2。
【文檔編號】G01R31/327GK104035026SQ201410278252
【公開日】2014年9月10日 申請日期:2014年6月20日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月20日
【發(fā)明者】楊晨光, 朱紅橋, 姜楠, 任志剛, 彭振東 申請人:中國船舶重工集團(tuán)公司第七一二研究所