[发明专利]一种直流接地极线路电弧熄灭特性试验装置及试验方法

说明书

本发明公开了一种直流接地极线路电弧熄灭特性试验装置及试验方法，采用两组储能电容依次放电的方式模拟直流接地极线路故障电流，避免了大容量直流电源的使用；引弧电路由电容、电感、开关和羊角型引弧间隙构成；电容充电后闭合开关，引弧间隙击穿后产生的电弧沿着羊角型引弧间隙向试品拉伸，使试品两端短接；此引弧方式确保试品燃弧的可靠性，避免了对熄弧特征结果的影响。

技术领域

本发明涉及直流输电试验装置领域，具体地，涉及一种直流接地极线路电弧熄灭特性试验装置。

背景技术

高压直流输电工程中，一旦直流极线或直流母线发生接地故障，直流接地极线路都会产生过电压，过电压击穿后故障点将流过整个系统的直流续流。若直流电弧无法熄灭，将导致连锁故障，威胁整个直流系统的运行。直流电弧的熄灭特征关系到直流接地极线路的绝缘配合以及直流控制保护系统的重启时间。而直流电弧没有过零点，熄弧特征与交流电弧不同，目前尚无成熟的研究成果。

在研究直流接地极线路电弧熄灭特性的试验中，需克服两个问题：1)直流电弧的可靠起弧；2)试验电源的容量。熔丝起弧是交流电弧研究中常用的起弧方式，特点是成本低，缺点是存在一定随机性。但在直流接地极线路电弧研究的场景中，故障点电弧与直流接地极接地电阻并联，接地电阻是决定电弧熄灭特征的一个重要因素，也是试验研究的一部分，若不能可靠起弧会影响试验结论。另一方面，直流接地极线路在故障后的电流为上千安培，若试验完全模拟则需要上百兆瓦容量的电源，难以在实验室开展。因此，有必要研究一种小容量且引弧可靠的直流接地极线路电弧熄灭特性试验装置。

发明内容

本发明的目的是提供一种直流接地极线路电弧熄灭特性试验装置及试验方法，解决目前直流电弧试验中起弧成功率低的问题。

为实现上述发明目的，本发明一方面提供的技术方案是一种直流接地极线路电弧熄灭特性试验装置，所述装置包括：

高压直流电源、第一至第三电容充电开关、第一储能支路、第二储能支路、引弧支路、负荷等效电阻和试品；高压直流电源的正极输出端与第一至第三电容充电开关的一端均连接连接，高压直流电源的负极输出端接地；第一电容充电开关的另一端与第一储能支路的输入端连接，第二电容充电开关的另一端与第二储能支路的输入端连接，第三电容充电开关的另一端与引弧支路的电容高压端连接，引弧支路的电容低压端接地，第一储能支路与第二储能支路并联，第一储能支路的输出端与负荷等效电阻的一端和试品的一端均连接，第二储能支路的输出端与负荷等效电阻的一端和试品的一端均连接，负荷等效电阻的另一端和试品的另一端接地。

优选的，所述高压直流充电电源包括：调压器、变压器和硅堆整流电路，调压器低压侧接交流电源，调压器高压侧与变压器低压侧级联，变压器高压侧与整流电路连接。

优选的，所述第一储能支路包括：第一电容、第一电感和第一开关，第一电容的一端与第一电感的一端连接，第一电容的另一端接地，第一电感的另一端与第一开关的一端连接，第一开关的另一端与负荷等效电阻的一端和试品的一端均连接，第一电容充电开关的另一端连接在第一电容与第一电感之间。

优选的，第一开关与引弧支路的开关同时闭合，第一电容由多个电容器并联组成。

优选的，所述第二储能支路包括：第二电容、第二电感和第二开关，第二电容的一端与第二电感的一端连接，第二电容的另一端接地，第二电感的另一端与第二开关的一端连接，第二开关的另一端与负荷等效电阻的一端和试品的一端均连接，第二电容充电开关的另一端连接在第二电容与第二电感之间。

优选的，第二开关在第一储能支路开关合闸后t时间闭合，第二电容由多个电容器并联组成。

优选的，所述引弧支路包括：第三电容、第三电感、第三开关和引弧间隙；第三电容的高压端与第三电感的一端连接，第三电容的低压端接地，第三电感的另一端与第三开关的一端连接，第三开关的另一端与引弧间隙的一端连接，引弧间隙的另一端接地。