一种用于直流断路器开断性能检测的试验回路及试验方法

摘要

本发明公开一种用于直流断路器开断性能检测的试验回路及试验方法，该试验回路采用等价替代的方式，有效替代为实现直流断路器试验而建设的投资巨大的试验回路。该回路由低频振荡回路(或高频振荡回路)的电容经高压点火球、辅助开关AB1、电抗器LS输出到直流断路器高压端，辅助开关AB2与限流电抗器串联支路与直流断路器支路并联，该支路是直流断路器保护回路，防止直流断路器开不断电流，造成直流断路器过度烧损或损坏。避雷器和球隙为保护设备，防止过电压损坏试验设备。充电装置CD1为电容器组CS充电，充电装置CD2为电容器C0充电。并通过合理的时序整定，使触发装置于规定时间动作以完成直流断路器的试验检测。

说明书

【技术领域】

本发明属于直流输电用高压直流断路器试验技术领域，特别涉及一种直流 断路器开断性能检测的试验回路及试验方法。

【背景技术】

直流断路器是特高压直流输电工程换流站的重要设备之一，其主要作用是 清除直流侧出现的短路故障，即当直流系统出现故障时，在较短的时间内(5ms 内)用直流断路器开断直流短路电流。为了证明直流断路器具有该能力，在实 验室用试验来验证其开断直流短路电流的性能。

直流断路器开断性能检测的试验回路是模拟直流断路器在直流系统中实 际工况，由于直流断路器开断电流后要承受高电压，直流电源的电压必须达到 要求的电压值，目前高压直流断路器主要以有源型为主，即直流断路器的辅助 回路中的电容需要进行充电，因此要建成这样的试验回路，投资巨大。

【发明内容】

本发明的目的在于提供一种用于直流断路器开断性能检测的试验回路及 试验方法，该试验回路采用等价替代的方式，有效替代为实现直流断路器试验 而建设的投资巨大的试验回路。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种用于直流断路器开断性能检测的试验回路，包括电流源以及与电流 源连接的试验电路部分；电流源包括电容器组C_S、高压电抗器L1、第一高压 点火球GP1和第二高压点火球GP2；试验电路部分包括第一辅助开关AB1、 第二辅助开关AB2和限流电抗器L_c；第一高压点火球GP1一端与电容器组 C_S高压输出端相连，另一端与第一辅助开关AB1一端相连；第一辅助开关AB1 另一端与高压电抗器L1一端相连；高压电抗器L1另一端与直流断路器SP高 压端相连，直流断路器SP的低压端接地；第二辅助开关AB2一端与限流电抗 器L_c一端连接；第二辅助开关AB2另一端与第一辅助开关AB1另一端相连， 限流电抗器L_c另一端接地；直流断路器SP两端并联有辅助回路，辅助回路包 括相互串联的电容器C0和电抗器L0；第二高压点火球GP2一端连接直流断 路器SP的高压端，另一端连接电容器C0的正极，电容器C0的负极通过电抗 器L0连接直流断路器SP的低压端。

本发明进一步的改进在于：还包括保护球BQ和避雷器P；保护球BQ 一端通过第一高压点火球GP1接在电容器组C_S的高电位上，保护球BQ的另 一端接电容器组C_S的低电位；避雷器P高压端与第一辅助开关AB1一端相连， 另一端接电容器组C_S的低电位。

本发明进一步的改进在于：还包括测量系统；所述测量系统包括：第一 磁位计CT1、第二磁位计CT2、第三磁位计CT3、第四磁位计CT4、弧压测 量装置和阻容分压器；弧压测量装置并联在直流断路器SP两端；阻容分压器 高压端与直流断路器SP高压端相连，另一端与地相连；第一磁位计CT1套在 直流断路器SP低压端与直流断路器SP辅助回路低压端相连母排上；第二磁 位计CT2套在限流电抗器L_c与地之间母排上；第三磁位计CT3套在直流断路 器SP低压端与直流断路器SP辅助回路低压端连接处与地之间的母排上；第 四磁位计CT4套在直流断路器SP低压端。

本发明进一步的改进在于：电容器组C_S和高压电抗器L1构成低频振荡 回路或工频振荡回路。

本发明进一步的改进在于：所述试验回路还包括为电容器组CS充电的 第一充电装置CD1，为电容器C0充电的第二充电装置CD2。

一种用于直流断路器开断性能检测的试验回路的试验方法，包括以下步 骤：

试验前直流断路器SP处于合闸状态，第一辅助开关AB1处于合闸状态， 电容器组CS和电容器C0充电完成；

在T0时刻第一高压点火球GP1动作；

在T1时刻直流断路器SP开始分断；

在T2时刻第二高压点火球GP2动作；

在T3时刻第二辅助开关AB2合上；

在T4时刻发第一辅助开关AB1分闸信号，完成整个试验。

本发明进一步的改进在于：T0＜T1＜T2＜T3＜T4。

本发明进一步的改进在于：T1大于1ms，小于3ms；T2为3ms；T3为直 流断路器SP断开后4ms；T4直流断路器SP断开后5ms。

相对于现有技术，本发明具有以下有益效果：直流断路器的试验方法， 即用

本发明提出了一种用于直流断路器开断性能检测的试验回路及试验方 法，该试验回路中包括LC低频振荡回路或工频振荡回路，对直流断路器进行 直接试验，考核直流断路器的电弧同辅助之路的相互作用的能力，较高的di/dt 和du/dt下的熄弧能力；开断电流后，断口恢复电压的承受能力，满足试验所 需电压，试验回路等价性高。

本发明试验回路采用等价替代的方式，有效替代为实现直流断路器试验 而建设的投资巨大的试验回路；该回路由低频振荡回路(或高频振荡回路)的电 容经高压点火球、辅助开关AB1、电抗器L_S输出到直流断路器高压端，辅助 开关AB2与限流电抗器串联支路与直流断路器支路并联，该支路是直流断路 器保护回路，防止直流断路器开不断电流，造成直流断路器过度烧损或损坏。 避雷器和球隙为保护设备，防止过电压损坏试验设备。充电装置CD1为电容 器组C_S充电，充电装置CD2为电容器C₀充电。并通过合理的时序整定，使 触发装置于规定时间动作以完成直流断路器的试验检测。

【附图说明】

图1为本发明一种用于直流断路器开断性能检测的试验回路原理图；

图2为本发明一种用于直流断路器开断性能检测的试验回路动作时序图；

其中：C_S-电流源电容器组，L1-电抗器，C₀-换流回路电容，L₀-换流回 路电感，GP1-第一高压点火球，GP2-第二高压点火球；AB1-第一辅助开关， AB2-第二辅助开关；SP-直流断路器；I1-电流源电流；I2-限流电抗器电流；I3- 直流断路器辅助回路电流；I4-直流断路器(sp)试验电流；P-避雷器；BQ-保 护球；L_c-限流电抗器；U1-弧压测量装置；U2-阻容分压器；CT1-第一磁位计， CT2-第二磁位计，CT3-第三磁位计，CT4-第四磁位计，CD1-第一充电装置， CD2-第二充电装置。

【具体实施方式】

请参阅图1所示，本发明一种用于直流断路器开断性能检测的试验回路， 包括电流源以及与电流源连接的试验电路部分；电流源由电容器组C_S、高压 电抗器L1、第一高压点火球GP1，第二高压点火球GP2和保护球BQ组成； 试验电路部分包括第一辅助开关AB1、第二辅助开关AB2、限流电抗器L_c、 避雷器P和测量系统。

测量系统包括：第一磁位计CT1、第二磁位计CT2、第三磁位计CT3、第 四磁位计CT4、弧压测量装置和阻容分压器。

第一高压点火球GP1一端与低频振荡回路(或工频振荡回路)的电容器 组C_S高压输出端相连，另一端与第一辅助开关AB1一端相连；第一辅助开关 AB1另一端与高压电抗器L1一端相连；高压电抗器L1另一端与直流断路器 SP高压端相连，直流断路器SP的低压端接地。保护球BQ一端通过第一高压 点火球GP1接在低频振荡回路输出端的高电位上，保护球BQ的另一端接低 频振荡回路输出端的低电位；避雷器P高压端与第一辅助开关AB1一端相连， 另一端接振荡回路电容器组C_S输出端的低电位；第二辅助开关AB2一端与限 流电抗器L_c一端连接；第二辅助开关AB2另一端与第一辅助开关AB1另一端 相连，限流电抗器L_c另一端接地。

弧压测量装置并联在直流断路器SP两端；阻容分压器高压端与直流断路 器SP高压端相连，另一端与地相连。直流断路器SP两端并联有辅助回路， 辅助回路包括相互串联的电容器C0和电抗器L0；第二高压点火球GP2一端 连接直流断路器SP的高压端，另一端连接电容器C0的正极，电容器C0的负 极通过电抗器L0连接直流断路器SP的低压端。

第一磁位计CT1套在直流断路器SP低压端与直流断路器SP辅助回路低 压端相连母排上；第二磁位计CT2套在限流电抗器L_c与地之间母排上；第三 磁位计CT3套在直流断路器SP低压端与直流断路器SP辅助回路低压端连接 处与地之间的母排上；第四磁位计CT4套在直流断路器SP低压端。

本发明一种用于直流断路器开断性能检测的试验回路，低频振荡回路(或 高频振荡回路)的电容器组CS经第一高压点火球GP1、第一辅助开关AB1、 高压电抗器L1输出到直流断路器SP高压端，第二辅助开关AB2与限流电抗 器L_c串联支路与直流断路器支路并联，该支路是直流断路器保护回路，防止 直流断路器开不断电流，造成直流断路器过度烧损或损坏。避雷器P和球隙为 保护设备，防止过电压损坏试验设备。第一充电装置CD1为电容器组CS充 电，第二充电装置CD2为电容器C0充电。

请参阅图2所示，本发明一种用于直流断路器开断性能检测的试验回路的 试验方法，包括以下步骤：

试验前直流断路器SP处于合闸状态，第一辅助开关AB1处于合闸状态， 电容器组CS和电容器C0充电完成；

在T0时刻第一高压点火球GP1动作；

在T1时刻直流断路器SP开始分断；T1大于1ms，小于3ms

在T2时刻第二高压点火球GP2动作；T2为3ms；

在T3时刻第二辅助开关AB2合上；T3为直流断路器SP断开后4ms；

在T4时刻发第一辅助开关AB1分闸信号；T4直流断路器SP断开后5ms。

本发明通过合理的时序整定，使触发装置和相应开关于规定时间动作以完 成直流断路器的试验检测。