[发明专利]一种快速接地开关开断特性的检验与判断装置及方法

说明书

本发明提供一种快速接地开关开断特性的检验与判断装置及方法，涉及电力保护设备技术领域。装置包括滤光装置、CCD高速摄像机、A/D转换器、电流互感器、电压互感器和PC机。方法包括：利用CCD高速摄像机拍摄电弧图像，检测电弧温度，电流互感器、电压互感器检测电弧电流、电压；根据电弧过零后的过程，若温度大于4000K，以电弧电阻变化过程为基础提出热击穿判据，否则，以气体击穿为基础提出电击穿判据，根据热击穿、电击穿判断结果确定开断特性。本发明将热击穿和电击穿过程结合在一起，完善了电弧自熄灭判据，并合理应用于快速接地开关开断潜供电流过程，为快速接地开关的理论研究提供了基础，对工程实际具有指导意义。

技术领域

本发明涉及电力保护设备技术领域，尤其涉及一种快速接地开关开断特性的检验与判断装置及方法。

背景技术

单相自动重合闸的成功与否很大程度上取决于故障处潜供电弧能否快速熄灭。线路发生单相接地故障时，故障相断路器立即断开，此时故障点的瞬时接地弧光本应随之熄灭，但由于故障相与正常相之间、故障相与大地之间存在较强的电磁耦合和静电耦合，会给故障点继续提供潜供电流，形成潜供电弧。快速接地开关由于能够熄灭输电线路的潜供电弧而得到广泛应用。一次完整熄灭潜供电弧的过程不仅是包括关合快速接地开关释放潜供电流，使潜供电弧暂时熄灭，还包括开断快速接地开关使故障相线路完成重合闸，使故障相线路重新投入工作，在开断过程中，电磁耦合和静电耦合作用仍然存在会继续产生潜供电流，快速接地开关能否成功开断潜供电流直接影响线路重合闸的成功率。

快速接地开关分闸时，由于触头间距小、电场强度大，极易发生气体击穿而在触头间产生电弧，在潜供电流近零时，电弧摄入能量很低而熄灭；过零后的短时间内，电弧温度急剧下降，但仍有少数电弧等离子体在恢复电压的作用下产生电流，为电弧提供能量，与此同时，能量也通过传导、对流及辐射等传热方式向外散去，当摄入的能量大于散出的能量时，会发生热击穿，在此过程中，电弧的电阻逐渐减小，因此可利用电弧电阻的变化作为热击穿的击穿判据；对于SF₆气体而言，温度低于4000K时，电弧电阻很大，此时热击穿很难发生，由于触头间恢复电压的存在，电击穿是电弧重燃的主要原因，当瞬态恢复电压(TRV)大于触头的临界击穿电压，发生电击穿，因此可利用临界击穿电压和TRV的对比作为电击穿的判据。

现有技术中，对于高压开关开断特性的研究对象主要针对的是高压断路器，缺乏对快速接地开关开断特性进行深入研究，其研究思路为：根据流柱理论提出的气体击穿判据，对断路器空载开断过程中触头间绝缘介质的介质恢复特性进行研究来判断高压断路器能否成功空载开断，该思路缺乏对热恢复过程的考虑，因此，如果在前人的研究成果上，发明一种快速接地开关开断特性的检验装置及方法，能够同时检测热击穿和电击穿显得尤为重要。

发明内容

本发明要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足，提供一种快速接地开关开断特性的检验与判断装置及方法，装置的各部分连接简单，输入量提取、输出量保存导出方便，整个装置非常智能化，检验与判断方法具有较强的实用性，对工程实践具有指导性作用。

为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：

一方面，本发明提供一种快速接地开关开断特性的检验与判断装置，包括滤光装置、CCD高速摄像机、A/D转换器、电流互感器、电压互感器和PC机；

所述快速接地开关安装在线路两侧，其罐体上与两个触头接触点平行的位置开设有一对相对的石英视窗；在快速接地开关罐体外部正对石英视窗的位置，依次设有滤光装置和CCD高速摄像机；所述滤光装置包括沿光路前后设置的滤光片和凸透镜；所述CCD高速摄像机的镜头对准滤光装置的凸透镜，用于采集快速接地开关触头间的电弧，所述CCD高速摄像机的视频输出端经过一个A/D转换器后连接至PC机，用于将CCD高速摄像机采集的电弧视频信号进行模数转换后输入到PC机中；