高压开关全电压关合试验系统及其应用研究

摘要：在电力工业具有如此重要地位的前提下，电力系统的故障将对社会生产与生活造成不可估量的损失，必须做好电力工业的安全防范工作，以保障电力工业的安全稳定运行。文章主要对电力工业安全工作具有重要意义的高压开关全电压关合装置的实验系统及其应用进行研究。

关键词：高压开关；全电压关合实验；应用研究

中图分类号：TF803 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2014）16-0047-02

电力工业是科学技术发展的结果，也是现代科学技术得以继续发展、现代工业和人们生活得以正常进行的重要基础性工业。电力系统的高效、安全、稳定运行对社会经济发展具有重要意义，是我国国民经济得以持续发展的重要保障。因此，人们一直在为保障电力系统的安全运行而做着不懈的努力。开关装置在电力系统的输变电设备中起着保障运行安全和稳定的作用，能够不断地为社会的生产和生活提供优质的电能源。而本文将主要对开关装置中的高压开关的全电压关合试验系统及其应用做详细的分析与研究。

1 高压断路器全电压合成关合试验

高压开关的全电压关合试验是指电压开关试品在限定好的电压线上完成关合操作，与低电压下对电压开关试品进行关合试验是相对而言的。高压开关全电压关合试验是一项十分危险、难度较高的项目，因此掌握这项技术的国家很少，能够成功进行这项实验的国家更是寥寥无几。全电压关合试验的最大难度在于主电源开关与其控制系统很难被把握，而我国虽然也对高压断路器装置的全电压关合试验做了许多重要的前期工作，可是高压开关的全电压关合实验仍然没有能够实际应用到电力工业中。而本节笔者将试图通过利用真空触发开关当作电流源主控开关的合成关合试验回路的方式，增加高压开关全电压关合试验的成功几率。

1.1 全电压关合试验回路设置

并联与串联这两种形式是合成开关试验回路的主要结构，而本节所要研究的全电压合成开关试验回路的结构则如图1所示，电压开关试品的电压源与电源流之间主要采用并联结构实现连接。

在进行全电压合成关合试验之前，要将QFa处于合闸的位置上，QFt处于分闸的位置上，而SW则要保持断开的状态。在全电压合成关合试验进行过程中，当QFt的触头产生反应并开始相互靠近时，会因为电源的作用产生预燃弧击穿的反应，当罗氏线圈检测到这一反应后会立即向电源开关发送这一指令，实现高压电源开关的自动关合。

a.电压源采用振荡回路形式

b.电压源采用小容量变压器型式

1.2 电流源的主控开关

本节以瞬态抑制二极管与快速真空断路器所构成的电流源主控开关为研究对象（如图2），通过对这两种具有同样耐压等级的基本单元并联来进行电压开关的全电压关合的相关实验。

通过对采用并联形式构成的具有相同耐压等级的进本单元进行高压开关电压关合试验发现：瞬态抑制二极管在试验中的导通时延为25us，而快速真空断路器在实验中的稳定合闸时间则为8ms。因此，在瞬态抑制二极管的支路电流经过零熄弧以前合闸，能够有效减少瞬态抑制二极管的烧毁与损坏现象的发生。

2 短路电压关合电流引入的综合评判依据

当人们通过全电压合成关合的试验方式对高压开关的断路器性能进行实验考核时，应该对重现试验各种负荷条件予以适当的重视，从而很好地保证全电压合成试验与直接试验等价性的满足。

本节将主要对高压开关全电压关合试验的系统控制策略与其实现方法进行分析与研究，希望能够进一步实现对高压开关全电压关合试验过程中的信号采集、同步控制与数据处理等问题的解决。笔者主要在本节的研究中利用以下两种措施来当作是否短路关合电流得综合判据。

综合判据一：电压开关的外施电压与试品短路全电压关合电流两者之间的相位差应保持在63度到117度之间，也就是说这两者之间的时间变化量的绝对值应保持在小于或等于1.5ms。

综合判据二：在对试品开关进行全电压关合试验中是否出现预燃弧击穿电流的现象。

当这两种情况不能在试验中同时出现，则将短路关合电流引入到试品中，说明实验无效。

3 高压开关全电压关合试验系统的应用——现场试验

在对高压开关的全电压关合试验的设置及主要方法进行了分析与介绍后，本文将主要根据收集的以往数据与对高压开关全电压关合试验过程的跟踪观察为基础，以验证高压开关的全电压关合试验和验证试品电源流主控开关的安全性、稳定性与控制精度为目标，在高压实验室里对高压开关全电压关合试验基本功能与可靠性进行实验验证。

在外施电压峰值触发时对瞬态抑制二极管的回路设置进行试验：

为了验证高压开关全电压关合试品的瞬态二极管在进行试验时回路设置的精度与稳定性，笔者在外施电压峰值触发时进行了对TVS的试验回路设置（如图3），并得出了试验结果的示波图（如图4）。其中图4的（a）代表的是TVS触发时延测量结果，（b）代表的是TVS在外施电压波形峰值触发导通。

通过对图3和图4进行分析与研究，我们发现瞬态抑制二极管的导通时延为25us，并且在外施电压波形峰值触发导通时，瞬态抑制二极管依然能保持较高的控制精度。

4 结语

为了能够使我国的电力系统更为安全可靠地运行，为我国国民经济的发展发挥其巨大的推动作用，我们就必须做好高压下全电压开关关合工作。本文主要对高压开关的全电压关合试验与应用进行了探索与分析，以期能够提高我国高压断路器发展的需要。

参考文献

[1] 范兴明，廖敏夫，等.高压断路器全电压条件下合成关合及试验回路的研究[J].电网技术，2006，（10）.

[2] 范兴明，邹积岩，陈跃，等.高压断路器合成关合试验要求及其关合性能的研究[J].电网技术学报（自然科学版），2006，13（2）：123-126.

[3] 何俊佳，邹积岩，张汉明，等.真空灭弧室冲击电压作用下的击穿统计特性[J].中国电机工程学报（自然科学版），2011，16（5），：312-316.

[4] 庄稼人，党晓鹰.在最大预燃弧条件下进行合成关合试验的合成关合回路[J].高压电器，2013，15（7）：14-20.

[5] 廖敏夫.基于光控模块式真空开关单元的多断口真空开关理论与实验研究[D].大连理工大学，2011.

作者简介：唐农任（1964—），满族，辽宁沈阳人，沈阳铅材厂技术科科长，电气工程师，研究方向：高压电器的应用和推广、真空开关技术和工艺。

摘要：在电力工业具有如此重要地位的前提下，电力系统的故障将对社会生产与生活造成不可估量的损失，必须做好电力工业的安全防范工作，以保障电力工业的安全稳定运行。文章主要对电力工业安全工作具有重要意义的高压开关全电压关合装置的实验系统及其应用进行研究。

关键词：高压开关；全电压关合实验；应用研究

中图分类号：TF803 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2014）16-0047-02

电力工业是科学技术发展的结果，也是现代科学技术得以继续发展、现代工业和人们生活得以正常进行的重要基础性工业。电力系统的高效、安全、稳定运行对社会经济发展具有重要意义，是我国国民经济得以持续发展的重要保障。因此，人们一直在为保障电力系统的安全运行而做着不懈的努力。开关装置在电力系统的输变电设备中起着保障运行安全和稳定的作用，能够不断地为社会的生产和生活提供优质的电能源。而本文将主要对开关装置中的高压开关的全电压关合试验系统及其应用做详细的分析与研究。

1 高压断路器全电压合成关合试验

高压开关的全电压关合试验是指电压开关试品在限定好的电压线上完成关合操作，与低电压下对电压开关试品进行关合试验是相对而言的。高压开关全电压关合试验是一项十分危险、难度较高的项目，因此掌握这项技术的国家很少，能够成功进行这项实验的国家更是寥寥无几。全电压关合试验的最大难度在于主电源开关与其控制系统很难被把握，而我国虽然也对高压断路器装置的全电压关合试验做了许多重要的前期工作，可是高压开关的全电压关合实验仍然没有能够实际应用到电力工业中。而本节笔者将试图通过利用真空触发开关当作电流源主控开关的合成关合试验回路的方式，增加高压开关全电压关合试验的成功几率。

1.1 全电压关合试验回路设置

并联与串联这两种形式是合成开关试验回路的主要结构，而本节所要研究的全电压合成开关试验回路的结构则如图1所示，电压开关试品的电压源与电源流之间主要采用并联结构实现连接。

在进行全电压合成关合试验之前，要将QFa处于合闸的位置上，QFt处于分闸的位置上，而SW则要保持断开的状态。在全电压合成关合试验进行过程中，当QFt的触头产生反应并开始相互靠近时，会因为电源的作用产生预燃弧击穿的反应，当罗氏线圈检测到这一反应后会立即向电源开关发送这一指令，实现高压电源开关的自动关合。

a.电压源采用振荡回路形式

b.电压源采用小容量变压器型式

1.2 电流源的主控开关

本节以瞬态抑制二极管与快速真空断路器所构成的电流源主控开关为研究对象（如图2），通过对这两种具有同样耐压等级的基本单元并联来进行电压开关的全电压关合的相关实验。

通过对采用并联形式构成的具有相同耐压等级的进本单元进行高压开关电压关合试验发现：瞬态抑制二极管在试验中的导通时延为25us，而快速真空断路器在实验中的稳定合闸时间则为8ms。因此，在瞬态抑制二极管的支路电流经过零熄弧以前合闸，能够有效减少瞬态抑制二极管的烧毁与损坏现象的发生。

2 短路电压关合电流引入的综合评判依据

当人们通过全电压合成关合的试验方式对高压开关的断路器性能进行实验考核时，应该对重现试验各种负荷条件予以适当的重视，从而很好地保证全电压合成试验与直接试验等价性的满足。

本节将主要对高压开关全电压关合试验的系统控制策略与其实现方法进行分析与研究，希望能够进一步实现对高压开关全电压关合试验过程中的信号采集、同步控制与数据处理等问题的解决。笔者主要在本节的研究中利用以下两种措施来当作是否短路关合电流得综合判据。

综合判据一：电压开关的外施电压与试品短路全电压关合电流两者之间的相位差应保持在63度到117度之间，也就是说这两者之间的时间变化量的绝对值应保持在小于或等于1.5ms。

综合判据二：在对试品开关进行全电压关合试验中是否出现预燃弧击穿电流的现象。

当这两种情况不能在试验中同时出现，则将短路关合电流引入到试品中，说明实验无效。

3 高压开关全电压关合试验系统的应用——现场试验

在对高压开关的全电压关合试验的设置及主要方法进行了分析与介绍后，本文将主要根据收集的以往数据与对高压开关全电压关合试验过程的跟踪观察为基础，以验证高压开关的全电压关合试验和验证试品电源流主控开关的安全性、稳定性与控制精度为目标，在高压实验室里对高压开关全电压关合试验基本功能与可靠性进行实验验证。

在外施电压峰值触发时对瞬态抑制二极管的回路设置进行试验：

为了验证高压开关全电压关合试品的瞬态二极管在进行试验时回路设置的精度与稳定性，笔者在外施电压峰值触发时进行了对TVS的试验回路设置（如图3），并得出了试验结果的示波图（如图4）。其中图4的（a）代表的是TVS触发时延测量结果，（b）代表的是TVS在外施电压波形峰值触发导通。

通过对图3和图4进行分析与研究，我们发现瞬态抑制二极管的导通时延为25us，并且在外施电压波形峰值触发导通时，瞬态抑制二极管依然能保持较高的控制精度。

4 结语

为了能够使我国的电力系统更为安全可靠地运行，为我国国民经济的发展发挥其巨大的推动作用，我们就必须做好高压下全电压开关关合工作。本文主要对高压开关的全电压关合试验与应用进行了探索与分析，以期能够提高我国高压断路器发展的需要。

参考文献

[1] 范兴明，廖敏夫，等.高压断路器全电压条件下合成关合及试验回路的研究[J].电网技术，2006，（10）.

[2] 范兴明，邹积岩，陈跃，等.高压断路器合成关合试验要求及其关合性能的研究[J].电网技术学报（自然科学版），2006，13（2）：123-126.

[3] 何俊佳，邹积岩，张汉明，等.真空灭弧室冲击电压作用下的击穿统计特性[J].中国电机工程学报（自然科学版），2011，16（5），：312-316.

[4] 庄稼人，党晓鹰.在最大预燃弧条件下进行合成关合试验的合成关合回路[J].高压电器，2013，15（7）：14-20.

[5] 廖敏夫.基于光控模块式真空开关单元的多断口真空开关理论与实验研究[D].大连理工大学，2011.

作者简介：唐农任（1964—），满族，辽宁沈阳人，沈阳铅材厂技术科科长，电气工程师，研究方向：高压电器的应用和推广、真空开关技术和工艺。

摘要：在电力工业具有如此重要地位的前提下，电力系统的故障将对社会生产与生活造成不可估量的损失，必须做好电力工业的安全防范工作，以保障电力工业的安全稳定运行。文章主要对电力工业安全工作具有重要意义的高压开关全电压关合装置的实验系统及其应用进行研究。

关键词：高压开关；全电压关合实验；应用研究

中图分类号：TF803 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2014）16-0047-02

电力工业是科学技术发展的结果，也是现代科学技术得以继续发展、现代工业和人们生活得以正常进行的重要基础性工业。电力系统的高效、安全、稳定运行对社会经济发展具有重要意义，是我国国民经济得以持续发展的重要保障。因此，人们一直在为保障电力系统的安全运行而做着不懈的努力。开关装置在电力系统的输变电设备中起着保障运行安全和稳定的作用，能够不断地为社会的生产和生活提供优质的电能源。而本文将主要对开关装置中的高压开关的全电压关合试验系统及其应用做详细的分析与研究。

1 高压断路器全电压合成关合试验

高压开关的全电压关合试验是指电压开关试品在限定好的电压线上完成关合操作，与低电压下对电压开关试品进行关合试验是相对而言的。高压开关全电压关合试验是一项十分危险、难度较高的项目，因此掌握这项技术的国家很少，能够成功进行这项实验的国家更是寥寥无几。全电压关合试验的最大难度在于主电源开关与其控制系统很难被把握，而我国虽然也对高压断路器装置的全电压关合试验做了许多重要的前期工作，可是高压开关的全电压关合实验仍然没有能够实际应用到电力工业中。而本节笔者将试图通过利用真空触发开关当作电流源主控开关的合成关合试验回路的方式，增加高压开关全电压关合试验的成功几率。

1.1 全电压关合试验回路设置

并联与串联这两种形式是合成开关试验回路的主要结构，而本节所要研究的全电压合成开关试验回路的结构则如图1所示，电压开关试品的电压源与电源流之间主要采用并联结构实现连接。

在进行全电压合成关合试验之前，要将QFa处于合闸的位置上，QFt处于分闸的位置上，而SW则要保持断开的状态。在全电压合成关合试验进行过程中，当QFt的触头产生反应并开始相互靠近时，会因为电源的作用产生预燃弧击穿的反应，当罗氏线圈检测到这一反应后会立即向电源开关发送这一指令，实现高压电源开关的自动关合。

a.电压源采用振荡回路形式

b.电压源采用小容量变压器型式

1.2 电流源的主控开关

本节以瞬态抑制二极管与快速真空断路器所构成的电流源主控开关为研究对象（如图2），通过对这两种具有同样耐压等级的基本单元并联来进行电压开关的全电压关合的相关实验。

通过对采用并联形式构成的具有相同耐压等级的进本单元进行高压开关电压关合试验发现：瞬态抑制二极管在试验中的导通时延为25us，而快速真空断路器在实验中的稳定合闸时间则为8ms。因此，在瞬态抑制二极管的支路电流经过零熄弧以前合闸，能够有效减少瞬态抑制二极管的烧毁与损坏现象的发生。

2 短路电压关合电流引入的综合评判依据

当人们通过全电压合成关合的试验方式对高压开关的断路器性能进行实验考核时，应该对重现试验各种负荷条件予以适当的重视，从而很好地保证全电压合成试验与直接试验等价性的满足。

本节将主要对高压开关全电压关合试验的系统控制策略与其实现方法进行分析与研究，希望能够进一步实现对高压开关全电压关合试验过程中的信号采集、同步控制与数据处理等问题的解决。笔者主要在本节的研究中利用以下两种措施来当作是否短路关合电流得综合判据。

综合判据一：电压开关的外施电压与试品短路全电压关合电流两者之间的相位差应保持在63度到117度之间，也就是说这两者之间的时间变化量的绝对值应保持在小于或等于1.5ms。

综合判据二：在对试品开关进行全电压关合试验中是否出现预燃弧击穿电流的现象。

当这两种情况不能在试验中同时出现，则将短路关合电流引入到试品中，说明实验无效。

3 高压开关全电压关合试验系统的应用——现场试验

在对高压开关的全电压关合试验的设置及主要方法进行了分析与介绍后，本文将主要根据收集的以往数据与对高压开关全电压关合试验过程的跟踪观察为基础，以验证高压开关的全电压关合试验和验证试品电源流主控开关的安全性、稳定性与控制精度为目标，在高压实验室里对高压开关全电压关合试验基本功能与可靠性进行实验验证。

在外施电压峰值触发时对瞬态抑制二极管的回路设置进行试验：

为了验证高压开关全电压关合试品的瞬态二极管在进行试验时回路设置的精度与稳定性，笔者在外施电压峰值触发时进行了对TVS的试验回路设置（如图3），并得出了试验结果的示波图（如图4）。其中图4的（a）代表的是TVS触发时延测量结果，（b）代表的是TVS在外施电压波形峰值触发导通。

通过对图3和图4进行分析与研究，我们发现瞬态抑制二极管的导通时延为25us，并且在外施电压波形峰值触发导通时，瞬态抑制二极管依然能保持较高的控制精度。

4 结语

为了能够使我国的电力系统更为安全可靠地运行，为我国国民经济的发展发挥其巨大的推动作用，我们就必须做好高压下全电压开关关合工作。本文主要对高压开关的全电压关合试验与应用进行了探索与分析，以期能够提高我国高压断路器发展的需要。

参考文献

[1] 范兴明，廖敏夫，等.高压断路器全电压条件下合成关合及试验回路的研究[J].电网技术，2006，（10）.

[2] 范兴明，邹积岩，陈跃，等.高压断路器合成关合试验要求及其关合性能的研究[J].电网技术学报（自然科学版），2006，13（2）：123-126.

[3] 何俊佳，邹积岩，张汉明，等.真空灭弧室冲击电压作用下的击穿统计特性[J].中国电机工程学报（自然科学版），2011，16（5），：312-316.

[4] 庄稼人，党晓鹰.在最大预燃弧条件下进行合成关合试验的合成关合回路[J].高压电器，2013，15（7）：14-20.

[5] 廖敏夫.基于光控模块式真空开关单元的多断口真空开关理论与实验研究[D].大连理工大学，2011.

作者简介：唐农任（1964—），满族，辽宁沈阳人，沈阳铅材厂技术科科长，电气工程师，研究方向：高压电器的应用和推广、真空开关技术和工艺。