[发明专利]换流变分接开关高能电弧短路故障试验模拟装置与方法

说明书

本发明公开了一种换流变分接开关高能电弧短路故障试验模拟装置，包括换流变分接开关试验筒体、电弧试验高速同步测量采集系统、压力释放装置、外部加固装置、电弧触发装置、灭火水喷淋系统。本发明同时还公开了一种换流变分接开关高能电弧短路故障试验模拟方法。本发明的装置和方法，在保证实验人员人身安全与试验设备安全的前提下，实现了对分接开关内部高能电弧故障的模拟，完成了对电弧试验过程中分接开关内部暂态油压升高、腔体形变、顶盖破裂等现象的监测与记录，为复现现场换流变分接开关因内部电弧故障而导致爆炸起火事故提供试验装置与示范方法，具有广泛应用前景和重要的工程实用价值。

技术领域

本发明涉及电力设备高电压试验模拟领域，具体涉及一种换流变分接开关高能电弧短路故障试验模拟装置与方法。

背景技术

换流变压器作为换流站能量转换、传输的核心设备，由于其发生故障造成的经济直接损失(包括设备损失和电量损失)和停电引起的间接损失巨大，因此而成为变电站和换流站故障的关键和重大影响因素。2017年以来，国内连续发生多起重大的换流变着火事故，事故造成部分变压器设备毁坏，造成了恶劣的影响和重大经济损失。国网天山换流站由于网侧GOE型套管故障起火，火灾从换流变本体蔓延至阀厅，导致整个阀厅坍塌，造成同阀厅6台换流变、换流阀等设备起火；宜宾换流站换流变网侧套管故障起火，换流变发生火灾；昌吉换流站HD换流变故障发生火灾。换流变存在较大的火灾风险，换流变火灾会造成直流系统停运，直接导致极大的经济损失。

为探明油中电弧故障产生机理与事故演化过程，亟需针对换流变及其组件进行真实故障能量下的电弧故障冲击试验。但是，由于在换流变分接开关进行大能量电弧试验耗资巨大、试验难度大且危险性高，目前尚未有明确的关于换流变分接开关电弧试验相关试验设备及方法的报道。

发明内容

为解决上述技术中存在的问题，本发明的目的是提供一种换流变分接开关高能电弧短路故障试验模拟装置与方法。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种换流变分接开关高能电弧短路故障试验模拟装置，包括换流变分接开关试验筒体、电弧试验高速同步测量采集系统、压力释放装置、外部加固装置、电弧触发装置和灭火水喷淋系统；

电弧触发装置安装在换流变分接开关试验筒体中，压力释放装置安装在换流变分接开关试验筒体顶部，换流变分接开关试验筒体固定在外部加固装置上，灭火水喷淋系统的喷淋口位于换流变分接开关试验筒体正上方，电弧试验高速同步测量采集系统与压力释放装置、电弧触发装置和灭火水喷淋系统电连接。

本发明进一步的改进在于，为保证试验安全性，避免因电弧试验引起的接地故障、相间短路等意外故障发生。针对原有分接开关筒体进行结构改造，拆除原筒体底部选择器与内部切换机构，改造后的分接开关试验筒体应能够通过10个大气压的压水密封测试。

本发明进一步的改进在于，所述电弧试验高速同步测量采集系统应具备至少1MHz的采样频率、20路同步采集通道、自动触发功能、GPS/北斗时钟、较强的抗强冲击能力。

本发明进一步的改进在于，所述压力释放装置包括压力释放阀、导流罩、油气分离罐和绝缘油收集罐，用于对所述换流变分接开关试验筒体内部剧增的油压进行定向释放，保证实验人员与试验设备的安全。

本发明进一步的改进在于，所述外部加固装置包括分接开关顶盖固定支架、分接开关顶盖防喷防爆隔板、分接开关筒体防倾倒支架、分接开关底部密封加强筋，用于对所述换流变分接开关试验筒体进行整体固定和加固。以上加强加固支架需采用至少20mm厚的Q345结构钢。

本发明进一步的改进在于，所述电弧触发装置包括35kV绝缘套管、厚度为30mm的导电铜排、直径为40mm的铜钨合金电极触头、直径为15mm的绝缘棒，绝缘棒用于固定电极两侧导电铜排，避免电弧试验中较大短路电动力导致铜排发生剧烈扭摆。