一種配電網間歇性弧光接地故障模擬試驗設備和方法技術

本發明專利技術公開一種配電網間歇性弧光接地故障模擬試驗設備和方法，試驗設備包括熔斷器、斷路器、大容量電阻器、弧光放電模型和電壓互感器；熔斷器的一端通過絕緣導線和搭接金具連接線路的一相，熔斷器的另一端連接斷路器的一端，斷路器的另一端連接大容量電阻器，大容量電阻器的另一端連接弧光放電模型的高壓電極、弧光放電模型的接地電極通過絕緣導線接地；弧光放電模型的控制器采集被測線路的電壓頻率、相位，通過脈沖信號控制弧光放電模型的步進電機的轉速和位置，實現間歇性弧光放電的放電頻率可控、放電相位可控。本發明專利技術通過斷路器、大容量電阻器、弧光放電模型，實現對配電線路間歇性弧光接地現象的模擬。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術屬于電力試驗
，具體涉及一種配電網間歇性弧光接地故障模擬試驗設備和方法。
技術介紹
我國3～66kV的配電網一般采用中性點不接地或經消弧線圈接地的工作方式。在這種工作方式下，發生單相接地故障時，流過接地點的電流很小，所以常被稱為小電流接地系統。小電流接地系統發生單相接地故障的幾率最高，可占總故障的80％。隨著配電網規模的擴大及城網、農網改造的進一步深化，尤其是電纜線路的大量使用，導致系統電容電流增大，當電網的接地電容電流達到某一臨界值時，接地電弧難以瞬間自行熄滅，特別是由此產生的間歇性電弧接地過電壓，作用時間一般較長，且遍及整個電網，在一定條件下容易造成事故。實際的小電流接地系統中，接地過程通常是電弧間歇接地的過程，產生的電弧是不穩定電弧，該電弧難以自行熄滅，但又不足以穩定燃燒，形成半個或幾個周波的時燃時滅的放電現象。電弧頻繁的熄燃，會產生很多高頻分量，易形成持續時間長、影響面廣的間歇性弧光接地，誘發電弧過電壓，進而損壞設備，破壞系統安全運行。目前，已經有大量針對配電網單相接地故障定位的裝置在配電網中安裝和應用，用以實現配電網單相接地的故障定位，而間歇性弧光接地為常見的單相接地故障現象，因此需要研究試驗方法對單相接地故障定位的裝置究竟能否實現間歇性弧光接地故障定位進行測試和驗證，以便于及時發現單相接地故障定位裝置和系統的缺陷，并有針對性地進行完善。配電網單相接地故障定位裝置的常用測試方法為二次信號注入法。二次信號注入法系通過在電力系統仿真軟件進行建模，仿真計算的到單相接地故障波形，通過信號源放大輸出至單相接地故障定位的裝置，模擬單相接地故障現象對被測裝置的性能進行測試驗證。間歇性弧光接地時接地點形成的電弧實際上是一個高度非線性的阻抗，具有很強的時變特性，形成的電弧不只是含有電阻分量也有等效的電感和電容性分量，而且實際的形態又會隨著電弧電流的大小、形成電弧的長度以及周圍環境等不同條件發生很大的變化。因此，構建準確的仿真模型對電弧進行描述比較困難，通過二次信號注入法進行測試，測試結果可信度較低。綜上所述，目前還沒有一種可靠的針對單相接地故障定位裝置處理間歇性弧光接地的性能測試方法和試驗設備。
技術實現思路
本專利技術的目的在于提供一種配電網間歇性弧光接地故障模擬試驗設備和方法，以實現對單相接地故障定位裝置處理間歇性弧光接地的性能測試。為了實現上述目的，本專利技術采用如下技術方案：一種配電網間歇性弧光接地故障模擬試驗設備，包括熔斷器、斷路器、大容量電阻器、弧光放電模型和電壓互感器；熔斷器的一端通過絕緣導線和搭接金具連接線路的一相，熔斷器的另一端連接斷路器的一端，斷路器的另一端連接大容量電阻器，大容量電阻器的另一端連接弧光放電模型的高壓電極、弧光放電模型的接地電極通過絕緣導線接地；用于采集熔斷器與斷路器之間線路上對地電壓的電壓互感器的輸出端連接弧光放電模型的控制器的輸入端。進一步的，所述弧光放電模型包括高壓電極、接地電極、電極盤、步進電機、控制器和絕緣支架；其中絕緣支架由上下兩個水平板和連接兩個水平板的支撐支柱組成；高壓電極為黃銅材料棒電極，固定在絕緣支架的上水平板上，接地電極為黃銅材料棒電極，固定在絕緣支架的下水平板上，高壓電極在接地電極的正上方；電極盤為絕緣材料圓盤，邊緣均勻安裝若干導電柱；步進電機的輸出軸連接電極盤的中心；電極盤設置導電柱的邊緣位于高壓電極和接地電極之間；控制器的信號輸出端與步進電機信號輸入端連接。進一步的，電極盤與步進電機通過連軸器連接，步進電機拖動電極盤旋轉，電極盤上的任一導電柱通過高壓電極、接地電極之間的間隙時燃弧，導電柱轉離間隙時熄弧。進一步的，控制器采集被測線路的電壓頻率、相位，通過脈沖信號控制步進電機的轉速和位置，實現間歇性弧光放電的放電頻率可控、放電相位可控。進一步的，電極盤的直徑為55cm，邊緣均勻安裝10個導電柱。進一步的，被測線路的電壓頻率為f，步進電機的轉速為n，控制器通過脈沖信號控制步進電機的轉速n＝6f，單位r/min；控制步進電機拖動的電極盤上的任一導電柱在電壓相位為90°時通過高壓電極、接地電極之間的間隙，實現每周波波峰放電；或者，控制器通過脈沖信號控制步進電機的轉速n＝12f，單位r/min；控制步進電機拖動的電極盤上的任一導電柱在電壓相位為90°時通過高壓電極、接地電極之間的間隙，則實現每周波波峰、波谷各放電一次。一種配電網間歇性弧光接地故障模擬試驗方法，包括以下步驟：啟動控制器采集電壓信號，5分鐘后通過控制器控制步進電機拖動電極盤旋轉，控制斷路器合閘，經過大容量電阻器弧光放電模型模擬間歇性弧光放電，延時后控制斷路器分閘，結束間歇性弧光放電。與現有技術相比，本專利技術具有以下有益效果：本專利技術提供了一種配電網間歇性弧光接地故障模擬試驗設備和方法，可在實際配電網線路上真實發生常見的間歇性弧光接地現象，以實現針對單相接地故障定位裝置處理間歇性弧光接地的性能測試；進一步的，本專利技術提供的試驗設備和方法適用于所有原理的單相接地故障定位裝置，與常用的單相接地二次信號注入法相比，適用范圍更廣；進一步的，本專利技術提供的試驗方法可真實發生間歇性弧光接地現象，與常用的單相接地二次信號注入法相比，測試結果可信度更高；進一步的，控制器采集被測線路的電壓頻率、相位，通過脈沖信號控制電機的轉速和位置，實現間歇性弧光放電的放電頻率可控、放電相位可控。【附圖說明】圖1為本專利技術一種配電網間歇性弧光接地故障模擬試驗設備的原理及接線示意圖。圖2為弧光放電模型的結構示意圖。圖3為電極盤的機構示意圖。圖4為本專利技術實施例接地點的電壓錄波數據。【具體實施方式】以下將結合附圖和對專利技術的內容做進一步說明：請參閱圖1所示，本專利技術一種配電網間歇性弧光接地故障模擬試驗設備，包括：熔斷器1、斷路器2、大容量電阻器3、弧光放電模型4和電壓互感器5。熔斷器的一端通過絕緣導線和搭接金具連接線路，熔斷器的另一端連接斷路器的一端，斷路器的另一端連接大容量電阻器，大容量電阻器的另一端連接弧光放電模型4的高壓電極41、弧光放電模型的接地電極42通過絕緣導線接地；用于采集熔斷器1與斷路器之間線路上的對地電壓的電壓互感器的輸出端連接弧光放電模型的控制器46的輸入端。請參閱圖2所示，弧光放電模型4包括：高壓電極41、接地電極42、電極盤44、步進電機45、控制器46和絕緣支架42；其中絕緣支架42由上下兩個水平板和連接兩個水平板的支撐支柱組成；高壓電極41為黃銅材料棒電極，固定在絕緣支架的上水平板上；接地電極42為黃銅材料棒電極，固定在絕緣支架的下水平板上；高壓電極在接地電極的正上方；電極盤44與步進電機45通過連軸器連接；控制器46信號輸入端接電壓互感器信號輸出端，控制器信號輸出端與步進電機信號輸入端連接。請參閱圖3所示，電極盤44為直徑50cm的絕緣材料圓盤，邊緣均勻安裝10個導電柱440。電極盤44與步進電機45通過連軸器連接，步進電機45拖動電極盤44旋轉，步進電機45拖動的電極盤44上的任一導電柱440通過高壓電極41、接地電極42之間的間隙時燃弧，導電柱440轉離間隙時熄弧。控制器46信號輸入端接電壓互感器5信號輸出端，控制器46信號輸出端與步進電機45信號輸入端連接。控制器46采集被測線路的電本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種配電網間歇性弧光接地故障模擬試驗設備，其特征在于，包括熔斷器、斷路器、大容量電阻器、弧光放電模型和電壓互感器；熔斷器的一端通過絕緣導線和搭接金具連接線路的一相，熔斷器的另一端連接斷路器的一端，斷路器的另一端連接大容量電阻器，大容量電阻器的另一端連接弧光放電模型的高壓電極、弧光放電模型的接地電極通過絕緣導線接地；用于采集熔斷器與斷路器之間線路上對地電壓的電壓互感器的輸出端連接弧光放電模型的控制器的輸入端。

【技術特征摘要】
1.一種配電網間歇性弧光接地故障模擬試驗設備，其特征在于，包括熔斷器、斷路器、大容量電阻器、弧光放電模型和電壓互感器；熔斷器的一端通過絕緣導線和搭接金具連接線路的一相，熔斷器的另一端連接斷路器的一端，斷路器的另一端連接大容量電阻器，大容量電阻器的另一端連接弧光放電模型的高壓電極、弧光放電模型的接地電極通過絕緣導線接地；用于采集熔斷器與斷路器之間線路上對地電壓的電壓互感器的輸出端連接弧光放電模型的控制器的輸入端。2.根據權利要求1所述的一種配電網間歇性弧光接地故障模擬試驗設備，其特征在于：所述弧光放電模型包括高壓電極、接地電極、電極盤、步進電機、控制器和絕緣支架；其中絕緣支架由上下兩個水平板和連接兩個水平板的支撐支柱組成；高壓電極為黃銅材料棒電極，固定在絕緣支架的上水平板上，接地電極為黃銅材料棒電極，固定在絕緣支架的下水平板上，高壓電極在接地電極的正上方；電極盤為絕緣材料圓盤，邊緣均勻安裝若干導電柱；步進電機的輸出軸連接電極盤的中心；電極盤設置導電柱的邊緣位于高壓電極和接地電極之間；控制器的信號輸出端與步進電機信號輸入端連接。3.根據權利要求2所述的一種配電網間歇性弧光接地故障模擬試驗設備，其特征在于：電極盤與步進電機通過連軸器連接，步進電機拖動電極盤旋轉，電極盤上的任一導電柱通過高壓電極、接地電極之間的間隙時燃弧，導電柱轉離間隙時熄...

【專利技術屬性】
技術研發人員：劉健，張小慶，權立，申巍，張志華，
申請(專利權)人：國家電網公司，國網陜西省電力公司電力科學研究院，
類型：發明
國別省市：北京;11