电路开关的综合等效试验电路的制作方法

xiaoxiao2020-6-25  9

专利名称:电路开关的综合等效试验电路的制作方法
技术领域
本发明与检验动力电路开关的大电流开关性能之综合等效试验电路有关,尤其与产生四参数瞬态恢复电压(以下简称TRV)的电路有关。
大功率动力电路开关的发展是值得注意的。近年来,额定电压为362至420KV的电路开关能用每相一个断路器来建造。此外,额定电压为550KV只用单断路器的电路开关已经研究成功。
另一方面,根据国际电工技术委员会(简称IEC)和日本电工技术委员会(简称JEC)关于大功率动力电路开关的开关试验,所谓四参数瞬态恢复电压(TRV)规定为加在断电流的电路开关的电极之间的电压波形,在TRV中峰值出现在后面。
也就是说,四参数TRV的意思是一定的电流被切断以后就有四个参数确定,它们包括加到被试电路开关的接点之间电压波形的第一和第二参考时间以及此时的第一和第二参考电压值,如果这四个参数符合要求,就可确定比正在试验的电路开关具有所需要的开关性能。
然而,由通常广泛地被用作检验开关性能的韦尔(Weil)综合等效试验电路产生的TRV与单一频率的振荡有关,而且称为二参数TRV。因此,为了能产生四参数TRV,已经提出了许多改进试验电路的方法。然而,还存在着经济和技术上的问题。这些改进的试验电路仅有少数实际使用於批量测试,而且还没广泛应用。
二参数TRV指的是在上述四参数TRV中只规定两个参数即加在电流被切断后试验电路开关的接点之间的电压波形的参考时间t2和此时的参考电压值uc,如果这两个参数符合规定值,就可确定该试验电路开关满足开关性能。
如上所述,随着电路开关的每个电极的断路器数目的减少二参数TRV的问题要比列举的TRV之类更为严重。越来越需要能经济地产生具长的峰顶时间t2的四参数TRV来代替具有短的峰顶时间的二参数TRV的电路。


图1表示的是一种常规四参数TRV产生电路的实例。图2是说明图1电路中的现象的图。
上述常规四参数TRV产生电路在ISAO TAKAHASHI,MINORI SATOH,和SHUNJI TOKUYAMA(所有这些都属于日本日立公司的日立研究室),“FOUR-PARAMETER TRANSIENT RECOVERY VOLTAGE CIRCUITE APPROPRIATE FOR TESTING OF EXTRA HIGH VOLTAGE CIRCUIT BREAKRS”,IEEE Transactions on Power Deliuery,Vol.3,No.1,Page 233,Figs.3 and 4,January,1988的文献中已经发表。
在图1中,左边图(包括电路开关1,它是用作试验的)表示的是低压的电流源电路,而剩下的右边部分表示的是高压的电压源电路。电流源电流ic从频率为电源频率的电源2通过用来调整电流的扼流圈3、短路压压器18、和辅助电路开关4加到位于电压源电路中的辅助开关9。电流ic流过辅助开关9和在试电路开关1。在这种情况下,电流源防止电涌吸收器5大多接在图中所示位置。
电流允许流动后,保护电路免遭高压和被试电路开关1影响的辅助电路开关4和辅助开关9闭合,电流源电流ic加上。此后,例如,辅助电路开关4、辅助开关9和在试电路开关1几乎同时打开。控制放电器7在电流源电流ic的最后零点前开始放电。电压源电流iv就可以从先前已充上电的电容器6流过控制放电器7、扼流圈8、辅助开关9和在试电路开关1,如图1和图2所示。
按照这里使用的电流进入方法,在电流源电流ic为零时间前使电压源电流iv进入。还有,仅有电压源电流的时间(t0)为电压源电流周期(T)的1/8到1/4内。
图1中,当在试电路开关1成功地切断电流时,由于电容6中剩余的电压使得电流i1到i3流动,如图2所示。电流i1流过的支路包括电阻10和电容11b组成的串联电路。电流i2流过的支路包括电阻12和电容13组成的串联电路。另一方面,如图1所示,电流i3流过电阻15和16组成的串联电路。因而,电流(i1-i3)流向电容11a而电流(i2+i3)流向电容14。
由上述文献“IEEETransactions on Power Deliuery Vol、3,No.1,January,1988”所定的方法设计和构造的电路取电容11和14的电容量远大于电容13的电容量,(C11C14>>C13)。因此,当电压源电流iV被在试电路开关1切断时,产生电流i2和作为目标TRV的起始部分的电压TRV1(如图2所示),形成加在电阻12、电容13和电容14组成的串联电路上的电压降。
通过适当选择电路状态,电流i2的下一个电流零点i20可以在电流i1的下一个电流零点i10的时间以前产生。虽然辅助开关9能用不同形式的结构,但是上述有关的技术相当于一种能容易掌握的方法,在这种方法中接触点之间的电弧由所加到辅助开关9的电流源电流ic点燃,因而使电压源电流iu容易加上给出电流i2的开关性能,而不需要增加控制放电器。
用上述方法,在下一个电流零点i20,切断电流i2时,如果图1中没有由电阻16和扼流圈15组成的支路,如图2中点划线所示,在试电路开关1的最终电压将保持在接近TRV的起始峰值u1的予定值上。这时,几乎电压只在电容13两端而电容14上的电压很小。因而,如图所示,通过从多级串联电容11中予先选择适当的级数和通过将电容11a经扼流圈15和电阻16连到电容14上,电流i3使电容14上的电压滞后一段时间后,上升(这种变化假定为TRV2,由(TRV1+TRV2)表示的适合于确定四参数的电压就能加到在试电路开关1上。
当这种四参数TRV产生电路实际使用时,辅助开关9会带来相当大的问题。从评价开关性能的观点和从技术和经济的观点都需要作进一步改进。
上述常规技术是靠使来自电源2的全部短路电流ic加到辅助电路开关4、在试电路开关1和辅助开关9来完成的。对于辅助开关9由于断开部分被大电流电弧所损坏,因此必需经常进行检常和维护,设备操作也需要改进。另一方面,还可能由于辅助开关9的电弧电压加速被试电路开关1的断电操作而作出性能偏好的评价。
本发明的主要目的是产生能被加到高额定电压电路开关的具有长峰顶时间的四参数TRV,实现高可靠性的试验,特别是显著减少第一和第二辅助开关9和20的检查和维护次数。那就是,辅助开关9和20只通断小电流,因而由切断电流引起的断电部分的损坏是很小的。因此某些试验能连续进行许多次而不需要更换这些断电部位。
本发明的另一目的是电流源电流流过的被试电路开关、辅助电路开关和辅助开关的开关数目减至最少和降低由于这些设备切断该电流而引起的电弧电压,因而减少了电流源电流ic的减少並且减少了电流零点附近的失真,因而能更精确地检验被试电路开关的切断电流的性能。
本发明还有一个目的就是用比较小的功率的开关来构成辅助开关,因而获得经济的试验电路。
为了达到上述目的,将固有的电流源电流ic只加到辅助开关4和在试电路开关1而远小于电流源电流ic(至少是ic的1/10到1/100)的一个小电流从电流源2这边或者从一个分开提供的电源通过一高阻抗和一辅助开关加到辅助开关9。作为一个阻抗,任何一个扼流圈和电容都能完成上述任务。另一方面,作为提供小电流的电源,电容和扼流圈组成的谐振电路可以用作与电源2不同的第三电源。
在有一个从电源2或谐振电路来的小电流流动的情况下,电压源电路中的辅助开关9几乎与辅助电路开关4以及在试电路开关1以及其它类似的开关同时打开。由于辅助开关9是在电流源电流ic的最后一个零点的时间点上切断该电流。因此,正好在电流源电流qc为零前电压源电路的连接(即通过辅助开关9供给电压源电流iu)和以后中断电容电路电流i2以产生四参数TRV就能很方便地实现了。如上所述,由于辅助开关9上没有加大电流,所以电极之类几乎不损耗。因此,能长时间非常稳定地连续工作,而不需要检查。
现在将参照附图详细叙述本发明的几个优选的实例。
图1是电路开关的常规综合等效试验电路;
图2是说明图1所示试验电路中的现象的图;
图3是按照本发明的电路开关综合试验电路的第一个实例的线路图;
图4是说明图2所示试验电路中的现象的图;
图5是按照本发明的电路开关综合试验电路的第二个实例的线路图;
图6是按照本发明的电路开关综合试验电路的第三个实例的线路图;
图7是按照本发明的电路开关综合试验电路的第四个实例的线路图;
图8是按照本发明的电路开关综合试验电路的第五个实例的线路图;
图9是按照本发明的电路开关综合试验电路的第六个实例的线路图;
参照各图,将详细叙述本发明的各具体实例。
图3是按照本发明的电路开关综合试验电路的第一个实例的线路图。图4是图3所示的试验电路的现象的说明图。
图3所示的本发明的第一个实例的线路图与图1所示的常规线路图的不同之处有以下几点。即电流源电流ic不加到辅助开关9而只加到辅助电路开关4和在试电路开关1组成的串联电路。例如,第二扼流圈19、变压器21和第二辅助开关20是电流源这边新增加的。一个电路独立加到电压源电路中的第一辅助开关9,一个小电流ia在此电路中流过沿路径第二扼流圈19→变压器21→第二辅助开关9→被试电路开关1→变压器21的地返回。这种情况下,防止电涌吸收器23並联在变压器21的一边,由于同样理由,电流源防止电涌吸收器5並联在变压器18的一边。
以类似辅助电路开关4的方式,第二辅助开关20用来在电流流动后使小电流源,即第二电流源电路免遭变电压。
通过上述更改,在试电路开关1、辅助电路开关4和第一、第二辅助开关9和20闭合,因而,电流源提供的大电流ic加到被试电路开关1和辅助开关4而小电流ia加到被试电路开关1和第一、第二辅助开关9和20。此后,例如,被试电路开关1和辅助电路开关4以及第一和第二辅助开关9和20都几乎同时断开。就在电流源电流ic最终零点前控制放电器7放电,因而使电压源电流iv沿图3所示方向从予先已充上电的电容6开始→控制放电器7→第一扼流圈8→第一辅助开关9→在试电路开关1路径流动。图4展示了小电流ia、电流源电流ic和电压源电流iu之间的关系。图3中画的分流器30、31、32和33分别测量各部位的电流ic、ia、iv以及(ic+ia+iv)。
虽然第一辅助开关9的开关性能远低于被试电路开关1,但其工作方式选择成在被试电路开关1成功地切断电流源电流iv之后使电流i2能在下一个电流零点被切断。当被试电路开关1切断电流成功时,如图4所示,由于在图1和图2中已叙述过的同样的理由,一个适合指示四个参数的TRV加到被试电路开关1的两端。
也就是,在图4中有规定的四个参数(t1、u1、t2、uc)它们是电流切断后加在试电路开关电极之间的电压波形的某参考时间t1和t2以及与这二个时间相应的电压值u1和uc。如果实际测得的这四个参数(t1、u1、t2、uc)符合所规定的值,就可确定该在试电路开关具有所要求的开关性能。
另外,只向被试电路开关1和辅助电路开关4供给电流源大电流ic,而向第一和第二辅助开关9和20则供给小电流ia就足够了。因此,辅助开关9和20的切断电流部位几乎不损坏。因此,只是图3中方框A的部分构成一个装置,並且只有这样的装置能长期使用。
在图3中,测试短线故障的仿真线17可以插入图中虚线表示的地方,比如说,起始于第一辅助开关9和电阻12的结点,终止了被试线路开关1和辅助线路开关4的绕点的那段线路中。由于如上所述的电路构成,通过一个电路开关(未画出)和仿真线17並联,普通短路故障试验与短线故障试验之间的转换以类似于常规韦尔(Weil)综合试验的方式进行。
图5是本发明的第二个实例的电路图。在此实例中,在变压器21的初级安置一个限流电容22,因而使小电流ia能流过第一和第二辅助开关9和20。
图6是本发明的第三个实例的电路图。小电流ia同样能流过第一和第二辅助开关9和20。第三个实例使用一种方法,在此方法中事先已充在位于变压器21初级的电容24上的电荷通过闭合一个关闭开关25而放电,因而使谐振电流ip(它的频率和相位与电流源电流ic几乎相同)流动。
图7是本发明的第四个实例的电路图。以与上述类似的方式,使小电流ia流过第一和第二辅助开关9和20,第一和第二辅助开关9和20用一个双断路(double-break)电路开关来代替。
图8是本发明的第五个实例的电路图。
在第一到第四的所有实例中,已经展示了要试验的单断路(Sing(Single-break)电路开关1。然而,在双断路电路开关的单元试验中,例如,如图8所示,可以用二个单元中的一个单元作为辅助电路开关4而剩下的一个单元作为在试电路开关1。第五个实例能用于一种具有两个或多个断流器的多断路(multi-bredks)电路开关中。
在有关的常规技术的例子中,存在试验电路不适合这种具有两个或多个断流器的电路开关的单元试验的缺点。然而,第五个实例能克服这个缺点。
在所有上述实例中,变压器21的图中右边绕组的低电压边末端已经接地,小电流ia流过第一和第二辅助开关9和20。然而,小电流ia当然也流过在试电路开关1。
第六个实例如图9所示,这是一个不使电流ia流过在试电路开关1的电路现在将对该电路作一描述。
变压器21的次级两端都浮于地。以图3到图8的实例相似的方式,次级的一端与第二辅助开关20相连。第三辅助开关26是新连到次级的另一端。通过第二和第三辅助开关20和26,变压器21次级的两端分别连到第一辅助开关9的两端。
按照这种电路,能够在被试电路开关1上只加电流源电流ic和电压源电流iu来试验四参数TRV电路,与尔电路类似。
按照本发明可以获得以下极好的效果。
(1)由于这种电路结构使得只有一个小电流加到电压源电路中的开关,所以电路源电流ic不受这个开关的影响。这就可能提供一个能作业高可靠评价的四参数TRV产生电路。
(2)由于电路的切断是靠小电流ia实现的,因此第一、第二和第三辅助开关9、20和26的断电部位几乎不损坏。某些试验能连续多次实行。
(3)由于电流源大电流ic只流过被试电路开关1和辅助电路开关4而小电流ia流过第一、第二和第三辅助开关9、20和26,因此包括辅助开关9、20和26的那个方框部分组成一台能长期使用的装置。
(4)辅助开关9、20和26中的每一个都能用小功率开关来构成。
(5)通过用小电流双断路开关作为第一和第二辅助开关9和20,能简化电路。
(6)通过使用多断路电路开关作为被试电路开关1和辅助电路开关4,能简化电路。
(7)因此,就设备的维护和检查而论,有很大的经济效益。能够构成高度实用的四参数TRV产生电路。等等。
权利要求
1.一种电路开关的综合等效试验电路包括一个第一电流源电路,该电路提供短路大电流(ic),流过在试电路开关(1)和具有与在试电路开关(1)相同开关性能的辅助电路开关(4)组成的串联电路;和一个电压源电路,该电路提供电压源电流(iu),从具有充电设备的电压源电容器(6)流向被试电路开关(1),途径一个放电控制放电器(7)、一个第一扼流圈(8)和第一辅助开关(9),瞬态恢复电压的起始部分10到t1生成以后,流过第一辅助开关的一个电流(i2)被切断,从而产生四参数TRV,其特征是,该试验电路还具有一个第二电流源电路,该电流源电路从第一电流源电路开始经过第二辅助开关(20)到由第二扼流圈(19)和变化器(21)组成的高阻器件,然后通过在试电路开关(1)和第一辅助开关(9)回到第一电流源电路。
2.一种按照权利要求1的试验电路,其特征是一个小电流源是一个谐振电路,该谐振电路由电容(24)、第二扼流圈(19)和闭合开关(25)组成的串联电路构成,它提供一个小电流流过第一辅助开关(9)。
3.一种按照权利要求1的试验电路,其特征在于多断路(multi-break)电路开关的各断电部位用作第一和第二辅助开关(9和20)。
4.一种按照权利要求1的试验电路1其特征是多断电路开关的各断电部位分别用作第一和第二辅助开关(9和20)以及在试电路开关(1)和辅助电路开关(4)。
5.一种按照权利要求1的试验电路,其特征是第三电流源电路的变压器(21)次级的两端都浮于地,第二辅助开关(20)连到次级的其中的一个端上,第三辅助开关(26)连到次级的另一个端上,小电流经过第二和第三辅助开关(20和26)后加到第一辅助开关(9)。
全文摘要
本发明与能产生四参数TRV的综合等效试验电路有关,用来检查动力电路开关的大电流开关性能。一个固有的电流源电流只加到要试验的在试电路开关和一个辅助电路开关上。一个远小于电流源电流、其值至少为电流源电流1/10到1/100的小电流从电源边或者从通过一个高值电抗和辅助开关独立提供的电源加到第一和第二辅助开关。任何一个扼流圈和电容器都能用作这个电抗。与电流源不同的电容和扼流圈组成的谐振电路也能用作提供小电流的电源。
文档编号G01R31/327GK1050465SQ9010786
公开日1991年4月3日 申请日期1990年9月20日 优先权日1989年9月20日
发明者佐藤稔, 高桥功, 黑泽幸夫, 村胜一, 平泽邦夫 申请人:株式会社日立制作所

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