本申請涉及高壓斷路器領(lǐng)域，尤其涉及一種高壓斷路器模擬裝置。

背景技術(shù)：

在現(xiàn)代電力系統(tǒng)中高壓斷路器具有非常關(guān)鍵的作用。一方面，高壓斷路器可以起控制作用，可以根據(jù)電網(wǎng)運(yùn)行的需要，將部分電氣設(shè)備或線路投入或退出運(yùn)行。另一方面，高壓斷路器還可以起保護(hù)作用，在電氣設(shè)備或電力線路發(fā)生故障時(shí)，繼電保護(hù)裝置發(fā)出跳閘信號，啟動(dòng)高壓斷路器，將故障部分設(shè)備或線路從電網(wǎng)中迅速切除，確保電網(wǎng)中無故障部分的正常運(yùn)行。由于高壓斷路器對于電網(wǎng)系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行至關(guān)重要，因而對高壓斷路器的性能測試對于系統(tǒng)的安全就具有非常重要的意義。其中，對高壓斷路器的開合過程的測試就是一項(xiàng)測試高壓斷路器的工作性能的重要工作。

現(xiàn)階段，對高壓斷路器的開合測試主要采用現(xiàn)場測試或試驗(yàn)站測試的方式?，F(xiàn)場測試通常在線路的固定檢修周期對斷路器進(jìn)行多次連續(xù)的開合測試。在現(xiàn)場測試和試驗(yàn)站測試中，測試裝置通常包括大容量的電源，電源通過對現(xiàn)場或試驗(yàn)站的高壓斷路器的動(dòng)觸頭和靜觸頭施加高電壓，來測試動(dòng)靜觸頭合閘和分閘時(shí)高壓斷路器的性能，也就是測試高壓斷路器開合過程中的性能。

然而，在現(xiàn)場測試時(shí)，由于已投運(yùn)的高壓斷路器均為線路中的關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)，不可能隨時(shí)動(dòng)作，只能等待線路的固定檢修周期進(jìn)行試驗(yàn)，另外如果進(jìn)行多次連續(xù)的開合測試，也會(huì)極大影響斷路器的電壽命。在試驗(yàn)站測試時(shí)，試驗(yàn)電流很大，需要大容量電源，設(shè)備龐大且操作不便，導(dǎo)致測量的費(fèi)用極高，無法做到連續(xù)測試。因此需要高壓斷路器模擬裝置來實(shí)現(xiàn)更加方便快捷且廉價(jià)的測試，以對高壓斷路器的性能進(jìn)行更加深入的分析研究。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了解決上述技術(shù)問題，本申請?zhí)峁┝艘环N高壓斷路器模擬裝置能模擬實(shí)際的高壓斷路器來隨時(shí)進(jìn)行開合測試，實(shí)現(xiàn)方便快捷、廉價(jià)和連續(xù)的測試。

根據(jù)本實(shí)用新型實(shí)施例，提供了一種高壓斷路器模擬裝置，該高壓斷路器模擬裝置包括絕緣腔體、靜觸頭、動(dòng)觸頭、絕緣拉桿和限流電阻，絕緣腔體包括腔本體和蓋合在腔本體上的上蓋，上蓋上安裝有充氣閥；靜觸頭的上端固定在上蓋上，靜觸頭的下端位于絕緣腔體內(nèi)部；動(dòng)觸頭穿通腔本體的底部，動(dòng)觸頭上端位于絕緣腔體內(nèi)部，動(dòng)觸頭下端位于絕緣腔體外部；靜觸頭下端與動(dòng)觸頭上端正相對；絕緣拉桿的一端與動(dòng)觸頭的下端連接，絕緣拉桿的另一端為自由端；限流電阻的一端與動(dòng)觸頭的下端電連接。

根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例，絕緣腔體為鋼化玻璃結(jié)構(gòu)。

根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例，高壓斷路器模擬裝置還包括中空的基座，腔本體的底部固定在基座的頂部上，動(dòng)觸頭還穿通基座的頂部，絕緣拉桿穿通基座的側(cè)壁，絕緣拉桿的與動(dòng)觸頭連接的一端位于基座內(nèi)部，絕緣拉桿的自由端伸出該側(cè)壁之外。

根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例，靜觸頭的下端設(shè)置成槽孔，動(dòng)觸頭的上端與槽孔相契合。

根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例，高壓斷路器模擬裝置還包括電源，電源的一個(gè)端子與靜觸頭的上端電連接，電源的另一個(gè)端子與限流電阻的未與動(dòng)觸頭連接的一端電連接。

根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例，限流電阻的未與動(dòng)觸頭連接的一端設(shè)置有電接口，電接口與電源電連接。

根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例，靜觸頭與電源之間電連接有開關(guān)。

由上可見，本實(shí)用新型實(shí)施例提供了一種高壓斷路器模擬裝置，高壓斷路器模擬裝置包括絕緣腔體、靜觸頭、動(dòng)觸頭、絕緣拉桿和限流電阻，絕緣腔體包括腔本體和蓋合在腔本體上的上蓋，上蓋上安裝有充氣閥；靜觸頭的上端固定在上蓋上，靜觸頭的下端位于絕緣腔體內(nèi)部；動(dòng)觸頭穿通腔本體的底部，動(dòng)觸頭的上端位于絕緣腔體內(nèi)部，動(dòng)觸頭的下端位于絕緣腔體外部；靜觸頭的下端與動(dòng)觸頭的上端正相對；絕緣拉桿的一端安裝在動(dòng)觸頭上，絕緣拉桿的另一端為自由端；限流電阻的一端與動(dòng)觸頭的下端電連接。因此，本實(shí)用新型實(shí)施例的高壓斷路器模擬裝置能模擬實(shí)際的高壓斷路器隨時(shí)隨地連續(xù)進(jìn)行開合測試，同時(shí)本申請的高壓斷路器模擬裝置通過接入限流電阻大大減少了測試用電源的功率容量，同時(shí)極大減少了測試系統(tǒng)的體積和重量，使測試更加方便，實(shí)現(xiàn)方便快捷、廉價(jià)和連續(xù)的高壓斷路器開合測試。

附圖說明

為了更清楚地說明本申請的技術(shù)方案，下面將對實(shí)施例中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員而言，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)性的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為本申請高壓斷路器模擬裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本申請高壓斷路器模擬裝置連接電源時(shí)的示意圖；

圖3為使用本申請的高壓斷路器模擬裝置進(jìn)行模擬測試的原理圖；

圖4為本申請的高壓斷路器模擬測試方法的流程圖；

圖5為本申請的高壓斷路器模擬裝置模擬不同壓強(qiáng)的SF₆斷路器時(shí)執(zhí)行測試的方法；

圖6為本申請的高壓斷路器模擬裝置模擬動(dòng)觸頭燒蝕程度不同的SF₆斷路器時(shí)執(zhí)行測試的方法；

在圖1至圖6中，附圖標(biāo)記表示：

1-絕緣腔體，2-靜觸頭，3-動(dòng)觸頭，4-基座，5-絕緣拉桿，6-限流電阻，7-充氣閥，8-電源，9-開關(guān)，11-腔本體，12-上蓋，61-電接口。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和實(shí)施例描述根據(jù)本實(shí)用新型實(shí)施例的高壓斷路器模擬裝置和高壓斷路器模擬測試方法。

圖1為本實(shí)用新型實(shí)施例提供的高壓斷路器模擬裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖1所示，高壓斷路器模擬裝置可以包括絕緣腔體1、靜觸頭2、動(dòng)觸頭3、絕緣拉桿5和限流電阻6。絕緣腔體1包括腔本體11和蓋合在腔本體11上的上蓋12。具體地，上蓋12可以旋轉(zhuǎn)蓋合在腔本體11上，或者上蓋12可以通過螺釘固定在腔本體11上。上蓋12上安裝有充氣閥7。設(shè)置充氣閥7，可以方便地為絕緣腔體1抽氣或充氣。例如，打開充氣閥7，對絕緣腔體1抽真空，然后充入SF₆氣體后關(guān)閉充氣閥7。這樣，可以模擬SF₆高壓斷路器。SF₆氣體的壓強(qiáng)可以根據(jù)測試需要而調(diào)整，用于測試不同壓強(qiáng)下的SF₆高壓斷路器的開合性能。靜觸頭2的上端固定在上蓋12上，靜觸頭2的下端位于絕緣腔體1內(nèi)部。動(dòng)觸頭3穿通腔本體11的底部，動(dòng)觸頭3的上端位于絕緣腔體1內(nèi)部，動(dòng)觸頭3的下端位于絕緣腔體1外部。靜觸頭2的下端與動(dòng)觸頭3的上端正相對。絕緣拉桿5的一端安裝在動(dòng)觸頭3上，與動(dòng)觸頭3的下端連接，絕緣拉桿5的另一端為自由端。這樣，拉動(dòng)絕緣拉桿5，就可以帶動(dòng)動(dòng)觸頭3的上端在絕緣腔體1內(nèi)部上下來回移動(dòng)，就可以調(diào)整靜觸頭2與動(dòng)觸頭3之間的距離。拉動(dòng)絕緣拉桿5，將靜觸頭2與動(dòng)觸頭3分開，高壓斷路器模擬裝置處于分閘狀態(tài)，即處于開狀態(tài)。拉動(dòng)絕緣拉桿5，將靜觸頭2與動(dòng)觸頭3接觸，高壓斷路器模擬裝置處于合閘狀態(tài)，即處于合狀態(tài)。另外，限流電阻6的一端與動(dòng)觸頭3的下端電連接。限流電阻6的接入保證了整個(gè)測試過程中不會(huì)出現(xiàn)大電流，因此對試驗(yàn)電源的電壓要求極大降低。

在本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例中，上蓋12與腔本體11的側(cè)壁間以橡膠墊圈密封防止氣體泄漏。腔本體11的底部被動(dòng)觸頭3穿通，動(dòng)觸頭3與腔本體11底部的接觸處同樣使用橡膠墊圈隔絕內(nèi)外的氣壓，這樣在動(dòng)觸頭3上下移動(dòng)時(shí)不會(huì)引起絕緣腔體1內(nèi)部氣體損耗，在絕緣腔體1內(nèi)部為真空時(shí)外部氣體不能進(jìn)入。

在本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例中，絕緣腔體1為鋼化玻璃結(jié)構(gòu)。將絕緣腔體1設(shè)置成鋼化玻璃結(jié)構(gòu)，絕緣腔體1是透明的，以便測試人員能清楚地觀察絕緣腔體1內(nèi)部的靜觸頭2與動(dòng)觸頭3的合閘與分閘狀態(tài)。

在本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例中，如圖1所示，高壓斷路器模擬裝置還可以包括中空的基座4。腔本體11的底部固定在基座4的頂部上，動(dòng)觸頭3還穿通基座4的頂部，絕緣拉桿5穿通基座4的側(cè)壁，絕緣拉桿5的與動(dòng)觸頭3連接的一端位于基座4內(nèi)部，絕緣拉桿5的自由端伸出側(cè)壁之外。為絕緣腔體1設(shè)置基座4，可以保證在拉動(dòng)絕緣拉桿5時(shí)絕緣腔體1的穩(wěn)固。

如圖1所示，靜觸頭2的下端可以設(shè)置成槽孔，動(dòng)觸頭3的上端與槽孔相契合。動(dòng)觸頭3在絕緣拉桿5的帶動(dòng)下往上移動(dòng)時(shí)，動(dòng)觸頭3的上端插入靜觸頭2的下端，靜觸頭2與動(dòng)觸頭3接觸，高壓斷路器模擬裝置合閘。

在本實(shí)用新型一個(gè)實(shí)施例中，如圖2所示，高壓斷路器模擬裝置還包括電源8，電源8的一個(gè)端子與靜觸頭2的上端電連接，電源8的另一個(gè)端子和限流電阻6的未與動(dòng)觸頭3連接的一端電連接。電源8可以對高壓斷路器模擬裝置施加電壓，對高壓斷路器模擬裝置的開合性能進(jìn)行測試。

如圖2所示，限流電阻6的一端與動(dòng)觸頭3的下端電連接，限流電阻6的未與動(dòng)觸頭3連接的一端設(shè)置有電接口61，電接口61與所述電源8電連接。設(shè)置電接口61，可以方便地實(shí)現(xiàn)高壓斷路器模擬裝置與電源8的電連接，換言之可以方便地對高壓斷路器模擬裝置施加電壓。

如圖2所示，為方便測試人員的實(shí)際測試操作，靜觸頭2與電源8之間可電連接有開關(guān)9。通過閉合和關(guān)斷開關(guān)9，可以方便地開始和結(jié)束高壓斷路器模擬裝置的測試操作。

下面再結(jié)合圖3，詳細(xì)描述利用本實(shí)用新型實(shí)施例的高壓斷路器模擬裝置進(jìn)行高壓斷路器模擬測試的方法。圖3為使用本實(shí)用新型實(shí)施例的高壓斷路器模擬裝置進(jìn)行模擬測試的原理圖。如圖3所示，當(dāng)進(jìn)行模擬測試時(shí)，對靜觸頭2的上端和限流電阻6的未與動(dòng)觸頭3連接的一端施加交流電壓。動(dòng)觸頭3在絕緣拉桿5的帶動(dòng)下在絕緣腔體1內(nèi)上下移動(dòng)。靜觸頭2和動(dòng)觸頭3分開時(shí)，可以測試斷路器開閘時(shí)的性能。靜觸頭2和動(dòng)觸頭3接觸時(shí)，可以測試斷路器合閘時(shí)的性能。

下面結(jié)合圖4說明本申請的高壓斷路器模擬測試方法。圖4為本申請的高壓斷路器模擬測試方法的流程圖。如圖4所示，本實(shí)用新型實(shí)施例的高壓斷路器模擬測試方法可以包括以下步驟。

步驟S1，打開充氣閥7，對絕緣腔體1抽真空。

步驟S2，在絕緣腔體1內(nèi)充入SF₆氣體，當(dāng)SF₆氣體達(dá)到預(yù)設(shè)的壓強(qiáng)后關(guān)閉充氣閥7。

步驟S3，對靜觸頭2的上端和限流電阻6的未與動(dòng)觸頭3連接的一端施加電壓。具體地，可以施加交流電壓。

步驟S4，拉動(dòng)絕緣拉桿5，調(diào)整靜觸頭2與動(dòng)觸頭3之間的距離，分別檢測靜觸頭2與動(dòng)觸頭3在合閘時(shí)和分閘時(shí)，靜觸頭2與動(dòng)觸頭3之間的電流信號和電磁波信號。

檢測靜觸頭2與動(dòng)觸頭3之間的電流信號和電磁波信號，具體地，可以檢測靜觸頭2與動(dòng)觸頭3之間的合閘狀態(tài)的電流信號(即斷路器合電流)和電磁波信號，以及檢測靜觸頭2與動(dòng)觸頭3之間的開閘狀態(tài)的電流信號(即斷路器開電流)和電磁波信號。通過合閘狀態(tài)的電流信號與開閘狀態(tài)的電流信號，可以分析斷路器的開合狀態(tài)，進(jìn)而評估斷路器的開合性能。這里，本申請可以模擬SF₆高壓斷路器，對SF₆高壓斷路器的開合性能進(jìn)行測試評估。

例如，通過檢測合閘狀態(tài)的電流信號，從電流信號中獲知電流從零到穩(wěn)定值所經(jīng)的時(shí)間、電流幅值波動(dòng)、電流的最大值等，從而可以評估斷路器開到合的速度、合狀態(tài)穩(wěn)定性、合狀態(tài)動(dòng)靜觸頭接觸電阻大小等合性能。另外，通過檢測合閘狀態(tài)的電磁波信號，可以分析斷路器在交流電壓下的合性能的動(dòng)態(tài)變化情況。

再例如，通過檢測開閘狀態(tài)的電流信號，從電流信號中獲知電流從穩(wěn)定值到零所經(jīng)的時(shí)間、電流幅值波動(dòng)等，從而可以評估斷路器合到開的速度、開狀態(tài)穩(wěn)定性等開性能。另外，通過檢測開閘狀態(tài)的電磁波信號，可以分析斷路器在交流電壓下的開性能的動(dòng)態(tài)變化情況。

可以理解，在實(shí)際測試時(shí)，可以采用示波器來測量電流信號，可以用天線接收電磁波信號，后續(xù)送入處理器處理成電信號。當(dāng)然，還可以采用任何合理實(shí)用的其它儀器或裝置來測量電流信號和電磁波信號。

如上所述，高壓斷路器模擬裝置還可以包括中空的基座4。在進(jìn)行測試時(shí)，在高壓模擬斷路器模擬裝置的靜觸頭端和限流電阻端施加電壓，基座4接地。絕緣拉桿5的自由端與基座4保持一定距離以保證測試人員的人身安全。整個(gè)模擬裝置對電源的容量要求極低，因?yàn)樵诖?lián)回路中接入的限流電阻6在斷路器合閘時(shí)限制了回路的電流。

下面再結(jié)合圖5描述本申請的高壓斷路器模擬裝置模擬不同壓強(qiáng)的SF₆斷路器時(shí)執(zhí)行測試的方法。參見圖5，高壓斷路器模擬測試方法還可以包括：

步驟S5，在絕緣腔體1內(nèi)充入不同壓強(qiáng)的SF₆氣體，參照步驟S3和步驟S4，分別檢測不同壓強(qiáng)的SF₆氣體氛圍下動(dòng)靜觸頭合閘和分閘時(shí)靜觸頭2與動(dòng)觸頭3之間的電流信號和電磁波信號。這樣，充入不同壓強(qiáng)的SF₆氣體可以模擬不同類型的SF₆高壓斷路器的工作狀態(tài)，從而測試不同類型的SF₆高壓斷路器的開合性能。

下面再結(jié)合圖6描述本申請的高壓斷路器模擬裝置模擬動(dòng)觸頭燒蝕程度不同的SF₆斷路器時(shí)執(zhí)行測試的方法。參見圖6，高壓斷路器模擬測試方法還可以包括：

步驟S6，將動(dòng)觸頭3更換為不同燒蝕程度的動(dòng)觸頭，參照步驟S3和步驟S4，分別測量動(dòng)靜觸頭合閘和分閘時(shí)不同燒蝕程度的動(dòng)觸頭與靜觸頭2之間的電磁波信號。

在本實(shí)用新型實(shí)施例的高壓斷路器模擬裝置中，可以打開上蓋11，非常方便地更換動(dòng)觸頭3。在斷路器實(shí)際使用過程中，線路中發(fā)生短路，斷路器經(jīng)歷短路電流，會(huì)不可避免對動(dòng)觸頭造成燒蝕。另外，斷路器開閘和合閘時(shí)有電弧產(chǎn)生，會(huì)燒蝕斷路器的動(dòng)觸頭。斷路器使用時(shí)間越長，動(dòng)觸頭燒蝕程度會(huì)越來越嚴(yán)重。動(dòng)觸頭出現(xiàn)燒蝕，動(dòng)靜觸頭之間的接觸電阻會(huì)變大，造成斷路器發(fā)熱，斷路器合閘時(shí)性能下降。當(dāng)動(dòng)觸頭燒蝕嚴(yán)重時(shí)，即使拉動(dòng)絕緣拉桿5到合閘位置，動(dòng)觸頭與靜觸頭也不會(huì)接觸，造成斷路器失效。因此，動(dòng)觸頭的燒蝕程度是斷路器壽命的決定性因素之一。斷路器開閘和合閘時(shí)動(dòng)靜觸頭之間輻射出的電磁波信號可以反映觸頭的燒蝕程度，當(dāng)斷路器觸頭燒蝕嚴(yán)重時(shí)，其輻射出的電磁波信號會(huì)發(fā)生畸變。在本實(shí)用新型實(shí)施例中，更換動(dòng)觸頭3為不同燒蝕程度的動(dòng)觸頭，可以模擬SF₆高壓斷路器在不同工況下(SF₆高壓斷路器的使用時(shí)間不同，動(dòng)觸頭的燒蝕程度不同)的開合性能。

綜上所述，利用上述高電壓斷路器模擬裝置進(jìn)行高壓斷路器的開合性能測試，優(yōu)勢主要包括：第一，大大減少了測試用電源的功率容量，同時(shí)極大減少了測試系統(tǒng)的體積和重量，使測試更加方便；第二，不必再進(jìn)行現(xiàn)場試驗(yàn)，可以隨時(shí)進(jìn)行測試，節(jié)約了大量時(shí)間成本；第三，本申請的高壓斷路器模擬裝置與實(shí)際斷路器具有實(shí)質(zhì)相同的基本結(jié)構(gòu)，可以完全等效斷路器的主要性能，對斷路器的電壽命預(yù)測等工作有很好的輔助作用。

另外，通過優(yōu)化細(xì)節(jié)設(shè)計(jì)，可以進(jìn)一步改善本實(shí)用新型實(shí)施例的高壓斷路器模擬裝置的性能，包括與實(shí)際斷路器的等效性、安全性、可靠性等方面。使用三組相同的高壓斷路器模擬裝置，三組高壓斷路器模擬裝置采用三相電路接線并以三相電源供電，也可模擬三相斷路器的實(shí)際工況下的一些現(xiàn)象。

由上可見，本申請的高壓斷路器模擬裝置的主體結(jié)構(gòu)與實(shí)際高壓斷路器的結(jié)構(gòu)基本相同，對高壓斷路器模擬裝置施加電壓并控制其觸頭動(dòng)作時(shí)，與實(shí)際斷路器動(dòng)作的現(xiàn)象和性質(zhì)相似。在高壓斷路器模擬裝置中由于安裝了限流電阻，斷路器合閘時(shí)的電流與實(shí)際工況差距較大，但反映在測量結(jié)果中，在斷路器特征相同時(shí)僅表現(xiàn)為幅值的成比例變化，可以直接反向推算得到實(shí)際測量狀態(tài)下的電流或電磁波幅值。測試過程中，先根據(jù)測試需要設(shè)定絕緣腔體1內(nèi)的氣體氣壓，然后使用本實(shí)用新型實(shí)施例的高壓斷路器模擬裝置來測試斷路器開合性能，使用不同類型的傳感器可以檢測需要測量的特征量(例如，上述電流信號和電磁波信號)，進(jìn)一步通過分析這些量來判斷斷路器的狀態(tài)或分析斷路器的狀態(tài)變化趨勢等。此外，通過對絕緣腔體1抽氣形成真空腔然后充入不同氣壓的SF₆氣體，可以模擬不同類型的SF₆高壓斷路器的工作狀態(tài)以及測試其開合性能。另外，通過更換為不同燒蝕程度的動(dòng)觸頭，可以模擬不同使用時(shí)間的高壓斷路器以及測試其開合性能。

綜上所述，本申請的高壓斷路器模擬裝置可以模擬多種不同型號、不同工況下的斷路器，使用靈活。接入了限流電阻，極大降低了電源的容量，降低了斷路器測試的成本。利用本申請的高壓斷路器模擬測試方法可以隨時(shí)隨地實(shí)現(xiàn)斷路器開合性能測試。