近区故障试验用可移动式人工数学链路装置

摘要

本发明公开了一种550kV及以上电压等级的近区故障试验用人工数学链路装置，包括一个并联有调节电阻器的主电抗器、一个第一电容器、一个并联有固定电阻器的第一调节电抗器和一个并联有第二电容器的第二调节电抗器、以及四个竖直支撑绝缘瓷瓶与上、下层框架构成的两层结构，该两层结构安装在一个移动小车上；所述的第一电容器、第一调节电抗器和第二调节电抗器串联后与主电抗器并联；所述的主电抗器设置在上层框架上；所述的第一电容器、第一调节电抗器及其固定电阻器、第二调节电抗器及其第二电容器设置在下层框架上，所述的调节电阻器设置在上层框架一侧。本发明具有结构简单，可移动的特点，并且近区故障试验与实际近区故障所产生的恢复电压有很好的等价性。

说明书

技术领域

本发明涉及一种高压断路器近区故障试验用人工链路装置。

背景技术

在电力系统中，近区故障是指在架空线上离断路器出线端子距离短，但还有一定距离(几公里)外的短路故障。近区故障的短路电流显然比断路器出线外的短路电流小，近年来随着电力系统的不断扩大，短路容量日益增大，断路器在开断近区故障时，经常出现不能开断的严重事故。因此，考核断路器的近区故障开断能力就成为断路器型式试验的一项重要内容。目前，在试验室中采用合成回路对断路器进行开断近区故障的型式试验，借助人工链路对电网中的一段架空线路来模拟实际电网中近区故障下的故障条件。

在实际电网运行中，断路器在开断近区故障后，加在断路器两端的瞬态恢复电压(TRV)有较高的上升率，电压波形有明显的锯齿三角波。因此在试验室中人工链路的主要作用就是断路器在开断近区故障试验后提供一个与实际电网中近区故障等效的恢复电压。因此人工链路装置是对高压断路器进行近区故障试验的一项重要设备。在试验室中进行近区故障试验时所采用的是电流引入合成试验回路，断路器在开断后加在断路器两端的恢复电压有两部分组成，一部分是电源侧恢复电压，一部分是线路侧恢复电压。人工链路的是为断路器提供线路侧恢复电压。

目前近区故障试验人工链路装置主要有均匀阻尼л型链路，数学链路等。国内大容量试验站使用的人工链路为均匀阻尼Л型链路，此链路设备所存在的问题是体积庞大、设计参数复杂，不能适应超/特高电压等级(550Kv以上)断路器的近区故障试验。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是为近区故障试验提供一种550kV及以上电压等级的人工数学链路装置来模拟输电线路，使断路器在开断近区故障试验后的恢复电压与真实的一段架空线发生近区故障后产生的恢复电压有很好的等价性，并具有结构简单，可移动的特点。

为达到以上目的，本发明是采取如下技术方案予以实现的：

一种近区故障试验用可移动式人工数学链路装置，其特征是，包括一个并联有调节电阻器的主电抗器、一个第一电容器、一个并联有固定电阻器的第一调节电抗器和一个并联有第二电容器的第二调节电抗器、以及四个竖直支撑绝缘瓷瓶与上、下层框架构成的两层结构，该两层结构安装在一个移动小车上；所述的第一电容器、第一调节电抗器和第二调节电抗器串联后与主电抗器并联；所述的主电抗器设置在上层框架上；所述的第一电容器、第一调节电抗器及其固定电阻器、第二调节电抗器及其第二电容器设置在下层框架上，所述的调节电阻器设置在上层框架的一侧。

上述方案中，在主电抗器两端并联有一对链路保护球，该链路保护球与调节电阻器设置在上层框架的同一侧；所述的主电抗器由9台圆筒式空心电抗器串联构成，并在上层框架上呈U型卧式布置；所述的第一电容器和第二电容器均由11个圆柱形电容并联构成，圆柱形电容的一端用轴承固定在下层框架上，采用轴向转动60度，另一端分开成V形搭接在两个铝管式的触头上。

本发明的优点是，主电抗器采用U型卧式布置可使整体装置稳定，减小了设备的高度；电容器采用圆柱形电容的并联方式，一端用轴承固定在下层框架上，轴向转动60度，另一端分开成V形搭接在两个铝管式的触头上，对于调节电容参数更加方便，并进一步减小了装置的高度；采用主电抗器两端安装一对链路保护球可防止链路装置在试验过程中可能会出现过电压对设备造成的危害；采用可移动式小车可使人工链路装置在试验小室中可移动，大大提高试验小室的绝缘空间与占地空间，同时也提高在进行近区故障试验中被试断路器的接线的灵活性，以及缩短人工链路与被试断路器的引线距离。

附图说明

图1为本发明的一种链路装置的结构图。图中1为支撑绝缘瓷瓶，2为上层框架，3为链路保护球，4为移动小车，5位下层框架，L1为主电抗器，C1、C2为电容器，Rp为调节电阻器，R为波阻抗电阻器，LR、L2为调节电抗器。

图2为图1的俯视图。图中6为导电排。

图3为图1装置的电路原理图。

图4为示波图。其中图4(a)是人工链路理想的线路侧示波图；4(a)是本发明装置在近区故障开断试验中线路侧的示波图。

具体实施方式

以下结合附图及具体实施例对本发明做进一步的详细说明。

如图1、图2所示，一种近区故障试验用可移动式人工数学链路装置，包括有主电抗器L1，调节电抗器LR、L2，电容器C1、C2、四个竖直支撑绝缘瓷瓶1，链路保护球3，调节电阻器Rp和固定电阻器R，移动小车4。四个竖直的252kV支撑绝缘瓷瓶1与上、下层框架2、5构成两层结构，并安装在一个移动小车4上。移动小车4为钢质结构，两前轮为万向轮，两后轮为定向轮。小车移动时可用牵引车牵引移动，该链路装置设计承载4.5吨。(链路设备约重3吨)。主电抗器L1置于上层框架2上；电容器C1、C2、波阻抗调节电阻器R、调节电抗器LR、L2，根据图1串并联连接关系，置于下层框架5上。

主电抗器L1电感值7185uH，可由9台圆筒式空心电抗器串联使用，根据图2其中主电抗器L1由绝缘板支撑在上层框架2上布置呈U型卧式排放。由于主电抗器L1在试验中将承受很高的电压，要考虑电抗器之间的互感，因此每台电抗器之间保持200mm的距离；为了使整体装置稳定，尽量降低装置的高度，主电抗器L1通过铜制的导电排6与下层框架的电容器C1相连接，电容器C1可由11个圆柱形电容并联使用，每个电容一端用轴承固定在下层框架5上，采用轴向转动大约60度，这样另一端可分开成V形搭接在两个铝管式的触头上投入使用，对于调节电容参数比较方便。电容器C2的布局结构方式与电容器C1相同。调节电抗器L2、LR的电感值分别为798uH、1598uH，均为整体式带抽头长圆柱空心式电抗器。调节电抗器L2、LR均由绝缘板支撑并横卧在下层框架5上，它们之间用小铜排连接，小铜排上裹上绝缘热缩管。与调节电抗器LR并联的固定电阻器R为可调节电阻(范围：425～550Ω)，其作用是调节人工链路的波阻抗。

为防止链路装置在试验过程中可能会出现过电压对设备造成的危害，本发明在上层框架一侧、主电抗器L1两端安装一对链路保护球3保护电压设计为200kV，保护球5为铜球，直径为250mm。同时并联一个调节电阻器Rp用以调节链路瞬态峰值系数。

如图3所示，调节电抗器LR、L2，电容器C1串联后与主电抗器L1并联；电容器C2与电抗器L2并联，固定电阻器R与调节电抗器LR并联；调节电阻器Rp与电抗器L1并联。其中链路侧起始恢复电压波形的频率由主电抗器L1和电容器C1来调节；调节电抗器L2和电容器C2影响第一个三角波的三次谐波，调节电抗器LR和固定电阻器R影响三角波的起始恢复电压。

通过对以上设备参数的合理调节运用而为近区故障试验提供线路侧恢复电压。整体链路装置的参数调节方式均由人工调节，投入试验时，电抗器L1一端连接被试断路器高压端，另一端接电压源高压出线端。

本发明人工移动链路建成后，对该项链路装置进行了低压模拟的调试，参数与标准的误差控制在5％以内，随后进行了在800kV50kA近区故障试验条件下的高压调试，整个装置的设备运行正常。本发明装置人工链路在实际试验中的线路侧恢复电压波形如图4(a)所示，与图4(b)的人工链路理想状态下的仿真线路侧恢复电压锯齿三角波形相当接近。图中的横坐标为时间t(us)，纵坐标为电压U(kV)。