[實用新型]一種單相斷路器分閘重擊穿模擬實驗裝置

有效

• 申請號: 201720719093.2
• 申請日: 2017-06-20
• 公開（公告）號: CN207268771U
• 公開（公告）日: 2018-04-24
• 發明（設計）人: 王子建;王召盟;王荀;徐夢蕾;韓賽飛;范本壯;嚴飛;尹婷;何慧雯;勞斯佳;趙丹丹;魏本剛;楊凌輝
• 申請（專利權）人: 華北電力大學（保定）;中國電力科學研究院;國網上海市電力公司
• 主分類號: G01R31/327
• 分類號: G01R31/327;G01R31/12
• 代理公司: 石家莊冀科專利商標事務所有限公司13108
• 代理人: 李羨民,高錫明

技術領域

本實用新型涉及一種用于模擬單相真空斷路器分閘重擊穿的實驗裝置，屬于測試技術領域。

背景技術

真空斷路器在開斷無功補償電容器組時易發生重擊穿,由于開關重擊穿或多次重擊穿而產生的過電壓幅值較高,會損壞電容器，從而影響電容器的壽命。為此，一般將避雷器跨接在電容器電源側和地之間，限制電容器電源側過電壓的幅值。為了更加有效地保護電容器和合理、經濟地選擇避雷器，需要做斷路器分閘重擊穿試驗來測試避雷器的各種特性，確定所需避雷器的通流容量和吸收能量。然而斷路器的重擊穿是偶然發生的不可以控制的現象，因此研究斷路器分閘重擊穿模擬實驗裝置具有重要的現實意義。

目前，可以用來做斷路器分閘重擊穿模擬實驗的裝置主要分為兩大類，一類是機械裝置，另一類是電力電子裝置。機械裝置可以滿足電壓和電流的要求，但動作速度較慢，很難滿足實驗要求。電力電子裝置動作速度快，但其耐壓小，內阻大，通過的電流不能太大。因此設計一種通過電流大且動作速度快的斷路器分閘重擊穿模擬實驗裝置就成為有關技術人員的研究課題。

實用新型內容

本實用新型的目的在于針對現有技術之弊端，提供一種單相斷路器分閘重擊穿模擬實驗裝置，為避雷器各種特性的實驗驗證提供技術支持。

本實用新型所述問題是以下述技術方案解決的：

一種單相斷路器分閘重擊穿模擬實驗裝置，構成中包括真空觸發開關、脈沖變壓器、IGBT、電流傳感器和MCU，所述真空觸發開關并接在斷路器上；所述脈沖變壓器的原邊線圈通過IGBT與直流電源連接，副邊線圈輸出的信號接真空觸發開關的觸發極；所述IGBT的柵極接MCU的輸出端口；所述電流傳感器被斷路器出口線穿過，輸出端接MCU的輸入端口。

上述單相斷路器分閘重擊穿模擬實驗裝置，所述電流傳感器采用羅氏線圈。

本實用新型通過真空觸發開關的導通來模擬斷路器的分閘重擊穿，真空觸發開關不僅動作速度快(動作時間可以達到微秒級)，而且流過的電流足夠大(可以達到幾十kA，是電力電子裝置的幾十倍)，動作速度和通流容量都能夠滿足實驗要求，可為避雷器各種特性的實驗驗證提供技術支持。此外，本實用新型還具有結構簡單，可靠性高等優點。

附圖說明

圖1為本實用新型的電原理圖。

圖中各標號分別表示為：QF、斷路器；MCU、微控制器；T、脈沖變壓器；TVS、真空觸發開關；IGBT、絕緣柵雙極型晶體管；CT、電流傳感器。

具體實施方式

下面結合附圖對本實用新型作進一步詳述。

參看圖1，本實用新型包括MCU、脈沖變壓器T、真空觸發開關TVS、IGBT和電流傳感器CT。

將真空觸發開關TVS并聯在斷路器QF兩端，在斷路器QF斷開后，利用脈沖變壓器T產生的脈沖來觸發真空觸發開關TVS，使回路重新導通，以模擬斷路器QF分閘重擊穿。真空觸發開關TVS動作速度快，動作時間可以達到微秒級，是機械裝置難以達到的，流過真空觸發開關TVS的電流可以達到幾十kA，是電力電子裝置允許流過電流的幾十倍。用TVS來模擬重擊穿，在動作速度和通流容量上均能滿足實驗要求。

電流傳感器CT采用羅氏線圈，用于檢測試驗回路中電流波形的變化。

MCU內部設有AD轉換模塊和單片機，AD轉換模塊能夠將電流傳感器CT傳來的模擬信號轉換成數字信號，再將數字信號傳給單片機。單片機將AD轉換模塊傳來的數字信號與設定值進行實時比較，當數字信號達到設定值時向IGBT發出控制信號。

IGBT、100V直流電源和脈沖變壓器T的原邊線圈構成回路，當MCU檢測到斷路器QF斷開后，延時10ms向IGBT發出觸發信號(此時斷路器觸頭兩端電壓達到2U_m)，IGBT導通，整個回路閉合接通，脈沖變壓器高壓側(副邊線圈)產生一個高壓脈沖，觸發TVS導通，從而達到模擬斷路器重擊穿的目的。

測試過程中，電流傳感器CT將回路電流信號轉換成0-5V的電壓信號傳遞給MCU。MCU中的AD將0-5V模擬電壓信號轉換成0-255數字電壓信號傳遞給單片機。回路中電流信號是不斷變化的正弦信號，單片機也將會收到不斷變化的數字信號。當斷路器收到開斷信號，斷路器斷開，回路中電流變為零，電流傳感器(CT)輸出電壓變為零，單片機在收到回路電流信號歸零時刻，延時10ms左右，發出觸發IGBT導通信號。脈沖變壓器原邊側回路導通，副邊側產生高壓脈沖，觸發導通TVS，使試驗回路重新導通。

MCU開啟后，單片機將不斷收到0-255數字電壓信號，單片機主要通過檢測傳來的信號是否為零來判斷斷路器是否已經斷開。單片機收到零信號，延時2ms，再次檢測信號，若還為零則確定斷路器已經斷開，然后再延時8ms左右，發出觸發IGBT信號。