合成试验延弧回路球隙的整定计算及分析

合成试验延弧回路球隙的整定计算及分析

李彦如邢文奇张建新韩德保

(河南省高压电器研究所河南平顶山467001)

摘要：介绍了延弧回路在合成试验中的重要性，并阐述了电流脉冲延弧方法及工作原理，具体分析了延弧点火的球隙整定计算方法，并通过试验证明了双触发球隙比单触发球隙更有利于延弧的成功。

关键词：合成试验；延弧回路；点火球隙

0引言

合成试验是以低电压、大电流和高电压、小电流两个电源先后加在断路器上来满足开断过程中燃弧时的大电流和灭弧后高电压的要求进行的试验。合成试验时电流源电压远低于断路器的额定电压，使得试品出现提前熄弧的现象，无法满足试验对燃弧时间的要求。因此，需采取必要的措施，即延弧措施，使断路器在电流源电压较低的情况下，试品的燃弧时间也能与额定电压时的燃弧时间范围相同[1-3]。

1延弧方法及工作原理

延弧方法有多种，主要有：高频延弧和电流脉冲延弧[4]。本试验站采用的是电流脉冲延弧法，故本文仅讨论电流脉冲延弧方法。

工作原理：利用充电电容器组经过一电阻突然放电，产生一幅值很高的电流脉冲，其脉冲极性与最后一个电流半波相同，在熄弧零点倒数第二个燃弧半波之末投入，使电流急速过渡到下一个电流半波，不致提前熄弧，这一回路的特点比高频延弧有效。但要有专门设备及回路，对同步控制要求高，一个回路只能起一次延弧作用。

图1延弧原理图

延弧回路工作原理如图1,图中为真空断路器。在试验的大电流阶段，处于合闸位置,已充好电，在倒数第二个燃弧半波过零前约100，由同步控制信号触发点火球贯通，延弧回路通过辅助开关和试品放电，强迫电流迅速过渡到最后一个燃弧半波，在延弧投入后约5，分开，将延弧回路与电流源隔离[5-8]。

延弧投入时的电流及延弧脉冲波形如图2所示，脉冲电流要在工频电流零前微妙投入，越前时间值决定了脉冲电流投入时的电弧电流瞬时值。因此，的控制精度直接影响延弧的成败，也就决定了该次合成试验是否成功。所以，延弧球隙的整定就至关重要[9]。

2延弧回路的球隙整定及参数计算

2.1延弧回路的参数分析及计算

试验站用的延弧装置成套设备是厂家成套生产的，根据设计要求，延弧回路的电阻、电容为相对固定值，延弧装置的成败主要在于延弧点火球的球隙整定。

图2电流及延弧脉冲波形图

电容器的充电电压应不超过额定电压，通常为40～50kV;则初始放电电流峰值可达16～20kA。

图3延弧点火球的结构示意图

3测试数据及分析

3.1单间隙整定

由检测报告数据可知，电流侧的球隙应按照27～30kV整定，取整定电压30kV，球隙整定值为10mm。

设电容侧最低充电电压为电流侧电压的1.2倍。此时应能保证G2球隙可靠自击穿。则电容侧充电电压为Uc≥1.2×30=36kV，则电容侧球隙整定值为：

注：其中电源电压波动系数为1.1，振幅系数为1.2

3.3试验验证

试验地点为网络试验回路，湿度40%，温度18℃，使用DPO7054C示波器准确测量延弧点火球的动作时间。在不同的充电电压下，进行多次重复试验，计算平均动作时间及时延分散性，具体结果如表3、表4所示：

4结论

文中对延弧点火球隙的整定方法进行详细阐述，对比单球隙与双球隙点火动作时间及分散性的不同：

同等球径下，球距的变化与电压有关，尤其单间隙球对电压变化更加敏感，电压越高，球距增加的越快；

同等球径下，三球双间隙时的充电电压比单间隙的较低，更利于球隙的触发,且此时的时延分散性较小，可见双间隙球比单间隙球形更有利于合成试验延弧成功，可有效提高延弧的成功率。

在一定范围的充电电压下，单间隙球需要去调节球距，安全性较低，双间隙球在不同的充电电压下球距可不变，很大程度上提高安全性及可操作性。

参考文献：

[1]GB1984-2014高压交流断路器[S].北京:中国标准出版社,2014.

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[4]李庆余,李玉春,杨海芳,等.合成试验的延弧回路设计及延弧效能研究[J].华通技术,2006:11-15.

[5]苏宇红,刘朴,张海峰.交流高压断路器三相合成试验燃弧时间的确定及整定方法简介[J].高压电器,2006,42(4):313-316.

[6]范兴明,邹积岩,丛吉远.基于真空触发开关的合成试验回路及其控制策略[J].高压电器,2005,41(6):434-437.

[7]李德宾.高压断路器三相合成试验同步控制方法研究[D].沈阳:沈阳工业大学,2009.

[8]林莘.现代高压电器技术(第2版)[M],北京：机械工业出版社,2011.

[9]张海峰,高飞,刘朴,等.一种用于特高压断路器试验回路的点火装置[J].高压电器,2015,51(2):88-93.

[10]IEC60052:2002Voltagemeasurementbymeansofstandardairgaps[S].2002.

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