專利名稱：一種高壓開關(guān)斷口的電磁感應(yīng)系統(tǒng)及其測試方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電力系統(tǒng)IlOkV及以上級高壓開關(guān)設(shè)備測試技術(shù)領(lǐng)域，具體是一種在高壓開關(guān)兩端安全保護(hù)接地的狀態(tài)下，完成對高壓開關(guān)的斷口分合閘時(shí)間測量、輔助斷口合閘電阻值及預(yù)插入時(shí)間測量、石墨觸頭高壓開關(guān)時(shí)間測量的高壓開關(guān)斷口的電磁感應(yīng)系統(tǒng)及其測試方法。
背景技術(shù)：
電力系統(tǒng)變電站高壓開關(guān)的分合閘時(shí)間、分合閘同期性、輔助斷口的合閘電阻值及預(yù)插入時(shí)間，是高壓開關(guān)機(jī)械特性試驗(yàn)的重要試驗(yàn)項(xiàng)目和指標(biāo)。高壓開關(guān)的分合閘時(shí)間影響開關(guān)的滅弧性能，分合閘同期性、輔助斷口的合閘電阻值及預(yù)插入時(shí)間影響系統(tǒng)的穩(wěn)定性，這些項(xiàng)目是高壓開關(guān)大修、交接、周期性檢修必須進(jìn)行的測試項(xiàng)目。電力系統(tǒng)IlOkV及以上級高壓開關(guān)由于設(shè)備布置密集，運(yùn)行設(shè)備對待檢修測試高壓開關(guān)設(shè)備產(chǎn)生的感應(yīng)電壓往往達(dá)到20kV甚至更高。為保護(hù)檢修測試人員的人身安全，電力系統(tǒng)有嚴(yán)格的現(xiàn)場作業(yè)安全規(guī)程，高壓開關(guān)檢修時(shí)要求兩端通過地刀安全保護(hù)接地。接地后的高壓開關(guān)，由于安全保護(hù)接地導(dǎo)致其電氣上的短接，使得時(shí)間的測試變得不可能，為實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場條件下的參數(shù)測量，往往要打開安全地刀進(jìn)行強(qiáng)行測試，這就對儀器及人身安全帶來安全隱患。西門子3AQ、3AT石墨觸頭開關(guān)，由于觸頭材料特殊，一直沿用廠家規(guī)定的方法進(jìn)行測試，接線、測試繁瑣，后臺分析計(jì)算困難、造價(jià)高。輔助斷口的合閘電阻值及預(yù)插入時(shí)間的測試也面臨同樣的問題。普通開關(guān)測試、西門子3AQ、3AT石墨觸頭開關(guān)測試、輔助斷口的合閘電阻值及預(yù)插入時(shí)間的測試各需要一套回路甚至一套設(shè)備、一套軟件完成。而且存在感應(yīng)高電壓對儀器設(shè)備及人身安全的安全隱患?？傊?，需要本領(lǐng)域技術(shù)人員迫切解決的一個(gè)技術(shù)問題就是在高壓開關(guān)兩端電氣安全保護(hù)接地的狀態(tài)下，如何能夠找到一種新型高壓開關(guān)斷口測試方法，達(dá)到方法統(tǒng)一、設(shè)備統(tǒng)一，接線、操作簡單可靠，安全性高的目的。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的提供一種高壓開關(guān)斷口的電磁感應(yīng)系統(tǒng)及其測試方法，克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，完成對高壓開關(guān)的斷口分合閘時(shí)間測量，輔助斷口合閘電阻值及預(yù)插入時(shí)間測量，石墨開關(guān)時(shí)間測量等。為了達(dá)到上述設(shè)計(jì)目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下一種高壓開關(guān)斷口的電磁感應(yīng)系統(tǒng)，主要包括兩端接地的通流本體1，通流本體 1上接入刀閘2形成的二次單匝線圈200，其特征在于所述高壓開關(guān)斷口的電磁感應(yīng)系統(tǒng)還包括通流本體1上環(huán)抱固定開合式鐵芯線圈形成的一次線圈100 ；接通在一次線圈100兩端的音頻交流電源300 ；套入通流本體1上的鉗形電流取樣器400。
其測試電路原理為。Tr為二次單匝線圈200與通流本體1上環(huán)抱固定開合式鐵芯線圈形成的一次線圈 100的等效器件，也就是一臺利用電磁感應(yīng)原理構(gòu)成的變壓器；K的分合狀態(tài)等效于高壓開關(guān)的分合狀態(tài)；變壓器一次、二次電壓Us 、Up，符合變壓器的匝比關(guān)系。假定變壓器的一次、二次的匝比為 N1/N2，那么 Us/Up = N1/N2, Up = UsX (N2/N1)；K分開時(shí)，由于變壓器的二次不能構(gòu)成回路，所以i2 = 0。高壓開關(guān)的輔助觸頭合上時(shí)，相當(dāng)于R接入二次回路，此時(shí)i2 = Up/(R+r)= UsX (N2/Nl)/(R+r)；高壓開關(guān)的主觸頭合上時(shí)，相當(dāng)于R被短接，此時(shí)i2 = Up/r = UsX (N2/Nl)/r ；由于R的量值一般在50 Ω 2kQ，r的量值一般小于ΙΟΟπιΩ，!·相對于R而講，可以忽略不計(jì)，因此，得到i2的大小，通過已知的Us，就能夠計(jì)算出R的大小。根據(jù)i2的波形，可以得到K的合上時(shí)刻。一種所述的高壓開關(guān)斷口的電磁感應(yīng)系統(tǒng)的測試方法，包括以下步驟一、啟動一次線圈100兩端的音頻交流電源300，建立磁場，同時(shí)，二次單匝線圈 200產(chǎn)生對應(yīng)的感應(yīng)電動勢Up ；二、假定開關(guān)閉合后的回路電阻為r，輔助觸頭的電阻為R，那么合閘前的電流i=0;輔助觸頭合上后的電流i = Up/(R+r)；主觸頭合上后的電流i = Up/r。三、利用鉗形電流取樣器400測到二次單匝線圈200的感應(yīng)電流；四、對測試到的感應(yīng)電流進(jìn)行高速采樣錄波；高速采樣錄波可以采用已有的數(shù)字存儲示波器，也可以采用以CPU和AD轉(zhuǎn)換芯片構(gòu)成的數(shù)字采集處理系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)。得到所需要的測量波形，電流波形開始建立的時(shí)刻，就是觸頭導(dǎo)通的時(shí)刻；電流波形開始消失的時(shí)刻，就是觸頭分?jǐn)嗟臅r(shí)刻；五、假定采用IOkHz的音頻交流電源300，其周期T = O. 1ms，計(jì)算交流正弦波的持續(xù)周期數(shù)n，得到分狀態(tài)或者合狀態(tài)的持續(xù)時(shí)間為nXT，單位為ms ；六、通過歐姆定律Up = IR得出R = Up/I，這就是高壓開關(guān)輔助觸頭的合閘電阻值的大小。本發(fā)明所述的高壓開關(guān)斷口的電磁感應(yīng)系統(tǒng)及其測試方法的有益效果是能夠在高壓開關(guān)兩端安全保護(hù)接地的狀況下，實(shí)現(xiàn)高壓開關(guān)分合閘動作過程中各相關(guān)參數(shù)的測
試ο


圖1為本發(fā)明實(shí)施例所述的高壓開關(guān)斷口的電磁感應(yīng)系統(tǒng)的示意圖；圖2是本發(fā)明實(shí)施例所述的高壓開關(guān)斷口的電磁感應(yīng)系統(tǒng)的測試等效原理圖；圖3是本發(fā)明實(shí)施例所述的高壓開關(guān)斷口的電磁感應(yīng)系統(tǒng)的測試電流波形圖；圖4是本發(fā)明實(shí)施例所述的高壓開關(guān)斷口的電磁感應(yīng)系統(tǒng)的應(yīng)用于主、輔觸頭，其中輔助觸頭有合閘電阻的測試電流波形圖。
具體實(shí)施例方式
下面通過具體實(shí)施例，對本發(fā)明加以進(jìn)一步說明，但本發(fā)明不只限于這個(gè)實(shí)施例。如圖1-4所示，一種高壓開關(guān)5斷口的電磁感應(yīng)系統(tǒng)，主要包括兩端接地的通流本體1，通流本體1上接入刀閘2形成的二次單匝線圈200，還包括通流本體1上環(huán)抱固定開合式鐵芯線圈形成的一次線圈100 ；接通在一次線圈100兩端的音頻交流電源300 ；套入通流本體1上的鉗形電流取樣器400。實(shí)施例1 所述的高壓開關(guān)斷口的電磁感應(yīng)系統(tǒng)的測試方法，包括以下步驟一、啟動一次線圈100兩端的音頻交流電源300，其電壓Us = 20V，音頻交流電源采用IOkHz的電壓頻率，線圈匝數(shù)m = 20匝，建立磁場，同時(shí)，二次單匝線圈200，匝數(shù)N2 =1匝，產(chǎn)生對應(yīng)的感應(yīng)電動勢=(N2/N1) XUs = (1/20) X20 = IV。二、假定開關(guān)閉合后的回路電阻為r 0. 1 Ω，輔助觸頭的電阻為R = 50 Ω，那么合閘前的電流i=0;由于r很小，忽略，輔助觸頭6合上后的電流i = Up/R，帶入上述數(shù)值得到電流i =20mA ；主觸頭7合上后的電流i = Up/r，帶入上述數(shù)值得到電流i = IOA0三、以上的電流值，可以利用鉗形電流取樣器400測到，也就是二次單匝線圈200 的電流。四、對測試到的感應(yīng)電流進(jìn)行數(shù)字存儲示波器錄波，或采用以CPU和AD轉(zhuǎn)換芯片構(gòu)成的數(shù)字采集處理系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)高速采樣錄波，得到所需要的測量波形，電流波形開始建立的時(shí)刻，就是觸頭導(dǎo)通的時(shí)刻；電流波形開始消失的時(shí)刻，就是觸頭分?jǐn)嗟臅r(shí)刻；五、采用IOkHz的音頻交流電源300，其周期T = 0. 1ms，計(jì)算交流正弦波的持續(xù)周期數(shù)n，得到分狀態(tài)或者合狀態(tài)的持續(xù)時(shí)間為nXT，單位為ms ；六、通過歐姆定律Up = iXR得出R = Up/I，計(jì)算合閘電阻R = lV/20mA = 50 Ω。以上，僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍的內(nèi)。因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)該以權(quán)利要求所界定的保護(hù)范圍為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1.一種高壓開關(guān)斷口的電磁感應(yīng)系統(tǒng)，主要包括兩端接地的通流本體1，通流本體1 上接入刀閘2形成的二次單匝線圈200，其特征在于所述高壓開關(guān)斷口的電磁感應(yīng)系統(tǒng)還包括通流本體1上環(huán)抱固定開合式鐵芯線圈形成的一次線圈100 ； 接通在一次線圈100兩端的音頻交流電源300 ； 套入通流本體1上的鉗形電流取樣器400。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高壓開關(guān)斷口的電磁感應(yīng)系統(tǒng)，其特征在于其測試電路等效原理圖為圖2。Tr為二次單匝線圈200與通流本體1上環(huán)抱固定開合式鐵芯線圈形成的一次線圈100 的等效器件，也就是一臺利用電磁感應(yīng)原理構(gòu)成的變壓器； K的分合狀態(tài)等效于高壓開關(guān)的分合狀態(tài)；變壓器一次、二次電壓Us、Up，符合變壓器的匝比關(guān)系。假定變壓器的一次、二次的匝比為 N1/N2，那么 Us/Up = N1/N2, Up = UsX (N2/N1)；K分開時(shí)，由于變壓器的二次不能構(gòu)成回路，所以i2 = 0。高壓開關(guān)的輔助觸頭合上時(shí)，相當(dāng)于R接入二次回路，此時(shí)i2 = Up/ (R+r) =UsX (N2/ Nl)/(R+r)；高壓開關(guān)的主觸頭合上時(shí)，相當(dāng)于R被短接，此時(shí)i2 = Up/r = UsX (N2/Nl)/r ； 由于R的量值一般在50 Ω 2k Ω，r的量值一般小于IOOm Ω，r相對于R而講，可以忽略不計(jì)，因此，得到i2的大小，通過已知的Us，就能夠計(jì)算出R的大小。根據(jù)i2的波形，可以得到K的合上時(shí)刻。
3.一種權(quán)力要求1或2所述的高壓開關(guān)斷口的電磁感應(yīng)系統(tǒng)的測試方法，其特征在于 包括以下步驟一、啟動一次線圈100兩端的音頻交流電源300，建立磁場，同時(shí)，二次單匝線圈200產(chǎn)生對應(yīng)的感應(yīng)電動勢Up ；二、假定開關(guān)閉合后的回路電阻為r，輔助觸頭的電阻為R，那么 合閘前的電流i = 0;輔助觸頭合上后的電流i = Up/(R+r)； 主觸頭合上后的電流i = Up/r。三、利用鉗形電流取樣器400測到二次單匝線圈200的感應(yīng)電流；四、對測試到的感應(yīng)電流進(jìn)行高速采樣錄波；高速采樣錄波可以采用已有的數(shù)字存儲示波器，也可以采用以CPU和AD轉(zhuǎn)換芯片構(gòu)成的數(shù)字采集處理系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)。得到所需要的測量波形，電流波形開始建立的時(shí)刻，就是觸頭導(dǎo)通的時(shí)刻；電流波形開始消失的時(shí)刻，就是觸頭分?jǐn)嗟臅r(shí)刻；五、假定采用IOkHz的音頻交流電源300，其周期T= 0. Ims,計(jì)算交流正弦波的持續(xù)周期數(shù)n，得到分狀態(tài)或者合狀態(tài)的持續(xù)時(shí)間為nXT，單位為ms ；六、通過歐姆定律Up= IR得出R = Up/I，這就是高壓開關(guān)輔助觸頭的合閘電阻值的大小。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種高壓開關(guān)斷口的電磁感應(yīng)系統(tǒng)及其測試方法，主要包括兩端接地的通流本體，通流本體上接入刀閘形成的二次單匝線圈，所述高壓開關(guān)斷口的電磁感應(yīng)系統(tǒng)還包括通流本體上環(huán)抱固定開合式鐵芯線圈形成的一次線圈；接通在一次線圈兩端的音頻交流電源；套入通流本體上的鉗形電流取樣器。
文檔編號G01R31/327GK102435942SQ201110264778
公開日2012年5月2日 申請日期2011年9月6日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月6日
發(fā)明者程瀾, 程長久 申請人:武漢義天科技有限公司