高压断路器电弧电压数字化测试系统.docx

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1、高压断路器电弧电压数字化测试系统hesp导语：电弧电压是可以较多反映高压断路器灭弧室性能的一个参数，多年来产品设计人员一直对它很感兴趣。1引言电弧电压是可以较多反映高压断路器灭弧室性能的一个参数，多年来产品设计人员一直对它很感兴趣。早在二十多年前，就有人对此进展过研究1。那时的测试系统是由光线示波器和低阻分压器构成的，低阻分压器影响回路的等价性，仅适用于电弧电压较高的油断路器弧压测试。而目前广泛使用的电弧电压较低的真空断路器和SF6断路器，其弧压测试工作那么很少有人研究。本文介绍一套大容量合成试验回路中高压断路器电弧电压数字化测试系统。合成试验回路是单相接地回路，适用于405kV及以上高压断路

2、器的开断试验。本文利用该测试系统对405252kV高压断路器开断短路电流的电弧电压进展了实测，得到了电弧电压波形。使用这套系统可从型式试验中采集更多有价值的信息。b2测试系统构成/b测试系统如图1所示。传感器300kV测电弧电压专用分压器对隔离保护环节包括限幅保护装置和隔离放大器数字式光纤信号传输系统简称数字光纤分辨率12位，采样率10MSs暂态记录仪多通道，256k内存，IEEE488接口绘图仪HPcolorproCAD绘图仪b3系统要求和特点31系统平安性/b众所周知在电弧电压测试中，测试系统可能承受几百千伏的恢复电压，而该测量系统采用了数字全性至关重要。为此，专门研究设计了一套限幅保护装

3、置，通过与分压器的有效配合，成功地保护了测量系统的平安。该限幅保护装置有如下特点：1反响速度1012s；2既能抑制暂态高能冲击电压持续时间几十几百微秒，也能抑制高能稳态持续电压持续时间几百毫秒几十秒；3动作可靠稳定，因该测试系统必须知足工业化运行条件，因此对其可靠性与稳定性要求很高，必须作到万无一失。通过对大容量试验站几十台产品上百次的电弧电压测试，证实该装置性能良好，动作稳定可靠；4阻抗高，漏流少。b32传感器的共模抑制比高/b由于测量现场电磁干扰强测试现场断路器的短路电流可达50kA，电压达几百千伏，要求系统有很强的抗共模干扰才能。电弧电压一般在几十到几百伏数目级，经传感器衰减后，只有几百

4、毫伏，很小的共模干扰电压迭加上去都将会掩盖电弧电压波形，使幅值测试失真，且很难断定起弧点，因此弧压测试的一个重点是要将共模干扰抑制到最低。传感器的共模抑制才能的公道性分析如下：假设传感器参数为：传感器1：分压比K1，输入电压Uin1，输出电压Uout1传感器2：分压比K2，输入电压Uin2，输出电压Uout2在共模电压UE作用下，Uin1Uin2UE，那么有Uout1K1UE，Uout2K2UE。那么，不平衡输出电压UUout1Uout2K1K2UE。定义不平衡度EUUE，那么有EK1K2，即为两个分压比之差。在差模电压Uin作用下，考虑共模干扰电压UE时，传感器输出分别是：Uout1K1Ui

5、n2UE，Uout2K2Uin2UE。那么，差模输出电压为：UoutUout1Uout2K1K2Uin2K1K2UE。设输出电压实际值为K2Uin，那么测量误差UoutK2UinK1K2Uin2EUEEUin2UE；测量相对误差UoutK2UinK2UinEUin2UEK2Uin，即EUEK2Uin12K2。假设UE6000V，Uin500V，K21300，那么E3750E/3750。讨论如下：当3%时，E810-6，即6KV共模电压作用下平衡电压为48mV;当2%时，E5.410-6，即6kV共模电压作用下不平衡电压为32mV。这就是讲，在6kV共模电压作用下，分压器不平衡电压假如控制在32

6、mV，那么它给电弧电压测试造成的误差仅为2，这意味着分压器的设计制作技术难度很大，要求两分压器的分压比之差不超过54106。b33数字式光纤信号传输系统/b由于测量现场的强电磁场，测量系统的二次局部采用了封闭在EMC外壳中的、具有全自备电源的数字式光纤，它将数据收集与光电隔离做成一体，在其前端直接将模拟量信号转换为数字量，然后将数字信号利用光纤传输到暂态记录仪中存储处理。由于采用数字式光纤，大大进步了系统抗共模干扰才能和整个测试系统的平安性。数字光纤系统的技术参数如下：输入差分方式阻抗1M，50pF频带5MHz3dB耦合方式AC、DC或者Ground滤波采用贝塞尔滤波分辨率12位采样率10MS

7、s内存256k不准确度9LSB非线性34LSB采用三重屏蔽，电池供电16h量程100mV100V传输率240MBitsb4系统性能评定/b1绝缘强度300kV下1min耐压通过。2共模抑制比测量表1为共模抑制比测量结果，其中：Uin为共模输入电压，50Hz，有效值，用静电电压表测量；Uout为差模输出电压，用数字万用表测量。3差模分压比测量表2为差模分压测量结果，其中：Uin为差模输入电压，50Hz，有效值，标准沟通电压源；Uout为差模输出电压，用数字万用表测量。img=428,179zszl.cepee/cepee_kjlw_pic/files/wx/gydq/2001-1/27-1.jp

8、g/img4频带宽度表3示出了该系统的频带宽度测量值，其中：Uin为差模输入电压，50Hz，有效值，标准沟通电压源；F为电压频率；Uout为差模输出电压，用数字存储示波器测量。b5电弧电压实测/b该测量系统投入试运行以来工作正常，测试了SF6断路器和真空断路器开断短路电流的电弧电压。实例1：产品型号LW9145315，自能灭弧方式开断电流315kA，所测的电弧电压波形如图2所示。从波形上可见明显的熄弧尖峰和起弧点，由此可准确测定燃弧时间；电弧电压波形平滑，变化趋势符合电弧理论的分析2，从波形上可定量测定各点的电弧电压。实例2：产品型号ZW405315，灭弧方式为杯状纵吹；开距2022mm；刚分

9、速度16ms。所测的电弧电压波形如图3所示。所测电弧电压同时记录短路电流波形，可以更清楚地分析电弧电压上各点状态，从波形上，可见真空电弧的起弧点、熄弧点、各点电弧电压几十伏以及波形上迭加的延弧干扰。b6结论/b该系统具有良好的电磁兼容性，可以定量测量断路器开断短路电流时的电弧电压，可以知足工业运行要求。在电弧电压测试时，还可同时提供短路电流波形测试，所以电弧功率也可实时给出，为电弧研究和断路器性能分析和改善提供了直接根据，也可为其它等级的高电压、大电流场合下的测试提供参考。b参考文献/b1彭文达.电弧电压的测量J.高压电器，1975，No.32张节容等，高压电器原理和应用M.北京：清华大学出版社，1989.0