[發明專利]一種頻繁開合容性電流的開關設備的試驗評價方法及系統

有效

• 申請號: 201711217709.7
• 申請日: 2017-11-28
• 公開（公告）號: CN108051736B
• 公開（公告）日: 2020-05-12
• 發明（設計）人: 崔博源;王承玉;陳允;王紹武;張進;段昊;吳昱怡
• 申請（專利權）人: 中國電力科學研究院有限公司;國家電網有限公司;國網北京市電力公司
• 主分類號: G01R31/327
• 分類號: G01R31/327
• 代理公司: 北京工信聯合知識產權代理有限公司 11266
• 代理人: 郭一斐

本發明公開了一種頻繁開合容性電流的開關設備的試驗評價方法及系統；所述方法包括對待評價開關設備進行C2級標準試驗；并計算試驗中A次關合預擊穿過程中的累計電弧能量與實際運行工況中單次關合的平均電弧能量的比值以及試驗中B次短燃弧開斷而未發生重擊穿所對應的實際運行工況中開關設備可靠開斷次數；基于上述計算對開關設備進行連續X個循環的裕度試驗；如所述開關設備可靠開斷，則判斷該開關設備滿足實際運行工況需要的可靠開合次數；所述C2級標準試驗中在斷路器中加裝合閘電阻以提高開關設備觸頭的使用壽命；所述方法及系統可驗證開關設備是否滿足工程中開關設備長期安全運行的需要。

技術領域

本發明涉及電氣設備試驗領域，更具體地，涉及一種頻繁開合容性電流的開關設備的試驗評價方法及系統。

背景技術

在斷路器等開關設備研制過程中，容性電流開合能力是影響滅弧室結構和分/合閘速度的重要因素。特高壓電網功率調整幅度大，交流濾波器組或無功補償電容器組的容量大、投切頻繁。開關設備關合電容器組或交流濾波器組時的合閘涌流大，開斷過程中容性電流值雖然不大，但是開斷該電流恢復電壓高，易發生重擊穿，進而引起嚴重的過電壓，對系統造成很大的危害。理論上，投切電容器組(由于交流濾波器主要由電容器構成，可統一按電容器組考慮)用開關設備的運行工況，具有以下特性：

(1)關合時會產生高頻涌流，背對背電容器組關合時尤為嚴重，由于電容器組間安裝位置較近，其間電感很小，已投入的電容器組會向擬投入電容器組充電，產生幅值和頻率都很高的涌流，涌流幅值比正常工作電流大幾倍至幾十倍，頻率可達幾千赫茲，容易造成觸頭熔焊和燒損、零件損壞及絕緣損傷等。

(2)容性電流開斷時恢復電壓高、持續時間長，易發生重擊穿，產生過電壓，對濾波器組和無功補償裝置及系統絕緣構成嚴重威脅。

(3)電容器組投切頻繁，對開關設備的電氣壽命要求高。

由于運行工況帶來的以上特性，投切濾波器組或電容器組用開關設備的觸頭必須具有更高的電氣壽命以及極低的重擊穿概率。

以調研目前直流工程在運的濾波器組斷路器運行情況為例，單相年均最多動作次數可接近500次。考慮到斷路器的平均使用年限，工程中實際使用的斷路器至少需可靠開合2500～3000次，甚至更多，如滿足10年可靠開合不檢修，則需達到5000次。而IEC和國家標準規定的電容器組開合試驗中，即使C2級試驗(表明試品具有極低重擊穿概率)也僅是要求120次關合涌流試驗和168次開斷試驗，難以驗證是否可滿足運行中頻繁操作的要求。

發明內容

為了解決背景技術存在的目前的試驗評價方法難以驗證開關設備是否可滿足運行中頻繁操作的要求的問題，本發明提供了一種頻繁開合容性電流的開關設備的試驗評價方法及系統；所述方法及系統提出了C2級試驗中的開合試驗次數與運行工況下的等效理論方法，并以型式試驗中的標準C2級試驗為參考，結合現場運行所需的操作次數，設計C2級裕度試驗來驗證開關設備的安全運行性能，所述一種頻繁開合容性電流的開關設備的試驗評價方法包括：

步驟1，對開關設備進行C2級標準試驗；

步驟2，計算開關設備在C2級標準試驗中A次關合預擊穿過程中累計電弧能量與實際運行工況中單次關合平均電弧能量的比值為M；

步驟3，計算開關設備在C2級標準試驗中短燃弧B次開斷而未發生重擊穿所對應的實際運行工況中開關設備可靠開斷下短燃弧開斷的次數為N；

步驟4，對所述開關設備進行連續X個循環的裕度試驗，每個所述裕度試驗包括A次關合以及B次短燃弧開斷；所述X為實際運行工況需要的可靠開合次數與一次C2級標準試驗模擬滿足的可靠開合次數的比值的向上取整值減1；所述一次C2級標準試驗模擬滿足的可靠開合次數取M與N中的較小值；

步驟5，如所述開關設備可靠開斷，則判斷該開關設備滿足實際運行工況需要的可靠開合次數；