间歇性电弧测试系统[发明专利]

(12)发明专利申请

(10)申请公布号 CN 110161393 A(43)申请公布日 2019.08.23

(21)申请号 2019105834.0(22)申请日 2019.07.01

(71)申请人 云南电力技术有限责任公司

地址 650217 云南省昆明市经济技术开发

区云大西路105号

申请人 云南电网有限责任公司电力科学研

究院(72)发明人 师海峰　刘奔　关静恩　李秉睿　

刘红文　项恩新　(74)专利代理机构 北京弘权知识产权代理事务

所(普通合伙) 11363

代理人 逯长明　许伟群(51)Int.Cl.

G01R 31/12(2006.01)

权利要求书1页 说明书6页 附图2页

CN 110161393 A(54)发明名称

间歇性电弧测试系统(57)摘要

本申请提供一种间歇性电弧测试系统，包括

监测终端、断路壳体、上极板、下极板、解析终端、

器和脉冲触发器；上极板和下极板分别连接壳体的上下端面；上极板包括上电极和间隙调节器，上电极的一端通过断路器连接测试电路，另一端连接脉冲触发器；下极板包括接地下电极；解析终端连接监测终端、断路器和脉冲触发器，监测终端设置在壳体上。通过测试电路模拟配电网间歇性电弧接地故障，测试系统练级测试电路，在上电极与下电极之间产生电弧，利用上电极与下电极之间的高压脉冲将电弧引燃，由解析终端通过断路器控制测试电路断开或者接地，并由设置在壳体上的监测终端记录电弧引燃及熄灭过程，从而实现对配电网的间歇性电弧接地故障进行试验。

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权　利　要　求　书

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1.一种间歇性电弧测试系统，其特征在于，包括壳体(1)、上极板(2)、下极板(3)、解析终端(4)、监测终端(5)、断路器(6)和脉冲触发器(7)；

所述上极板(2)和所述下极板(3)分别连接壳体(1)的上下端面；所述上极板(2)包括上电极(21)和间隙调节器(22)，所述上电极(21)设置在上极板(2)的中心；所述上电极(21)的一端通过断路器(6)连接测试电路，另一端连接脉冲触发器(7)，所述脉冲触发器(7)设置在上极板(2)上；所述下极板(3)包括下电极(31)，所述下电极(31)设置在下极板(3)的中心，所述下电极(31)接地；

所述上电极(21)和所述下电极(31)同轴，且所述上电极(21)和所述下电极(31)之间存在间隙，所述间隙调节器(22)连接所述上电极(21)，用于调节上电极(21)与下电极(31)之间的距离；

所述解析终端(4)连接监测终端(5)、断路器(6)和脉冲触发器(7)，所述监测终端(5)设置在所述壳体(1)上，所述解析终端(4)通过所述监测终端(5)记录实验参数；所述解析终端(4)通过断路器(6)控制测试电路与上电极(21)的断开、接通或接地；所述解析终端(4)通过脉冲触发器(7)为上电极(21)提供高压脉冲。

2.根据权利要求1所述的测试系统，其特征在于，所述下极板(3)还包括温湿度传感器(34)、气压传感器(35)、控制模块(36)、电源模块(37)和通讯模块(38)；

所述温湿度传感器(34)和所述气压传感器(35)设置在所述下极板(3)的内壁上；所述控制模块(36)、所述电源模块(37)和所述通讯模块(38)设置在所述下极板(3)的外壁上；

所述电源模块(37)连接所述控制模块(36)，用于提供电源；所述控制模块(36)连接所述温湿度传感器(34)、气压传感器(35)和通信模块(38)，所述控制模块(36)通过通讯模块(38)与解析终端(4)建立通信连接。

3.根据权利要求1所述的测试系统，其特征在于，所述上极板(2)还包括换气口(23)，所述换气口(23)贯穿设置在上极板(2)上，用于壳体(1)内部与外部进行气体交换，改变壳体(1)内部气压及湿度。

4.根据权利要求1所述的测试系统，其特征在于，还包括加热器(8)，所述加热器(8)设置在所述壳体(1)内壁，所述加热器(8)连接所述解析终端(4)，用于改变所述壳体(1)内部的温度。

5.根据权利要求1所述的测试系统，其特征在于，所述下极板(3)还包括绝缘层(32)和金属层(33)，所述绝缘层(32)设置在金属层(33)两侧。

6.根据权利要求1所述的测试系统，其特征在于，所述监测终端(5)为高速摄像机。7.根据权利要求1所述的测试系统，其特征在于，所述壳体(1)的材料为透明有机玻璃。8.根据权利要求1所述的测试系统，其特征在于，所述上电极(21)为钨电极。9.根据权利要求1所述的测试系统，其特征在于，所述间隙调节器(22)为微分头。

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说　明　书间歇性电弧测试系统

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技术领域

[0001]本申请涉及电路网技术领域，尤其涉及一种间歇性电弧测试系统。

背景技术

[0002]由于城市用地紧张、交通压力大、市容建设等因素，因此城市电网普遍采用地下电缆输电方式。目前，城市用电量越来越大，地下电缆的配电网系统中电容电流越来越大。[0003]由于配电网系统的电容较大，在发生间歇性电弧接地故障时，系统自身不能可靠熄弧，容易造成相间短路，致使线路跳闸，电弧是一种气体放电现象，电流通过某些绝缘介质(例如空气)所产生的瞬间火花。同时，间歇性电弧接地时，常出现电弧，由于当电流振荡零点或工频零点时，电弧可能暂时熄灭，之后事故相电压升高后，电弧则可能重燃，对电气设备绝缘层造成较大损害，存在火灾安全隐患。[0004]其中，间歇性电弧接地是指在中性点不接系统中，当发生一相对地短路故障，如果系统中存在电容和电感，此时可能引起线路某一部分的振荡，并产生的过电压。[0005]为了能够有效解决配电网的间歇性电弧接地故障，需要对配电网的间歇性电弧产生及熄灭过程进行试验，而在实际配电网中，进行间歇性电弧故障模拟及电弧特性研究时，存在安全隐患，同时电弧特性研究需要大量重复试验，不适宜在实际配电网中进行试验。发明内容

[0006]本申请提供了一种间歇性电弧测试系统，以解决在实际配电网中，进行间歇性电弧故障模拟及电弧特性试验时，存在安全隐患的问题。[0007]本申请提供一种间歇性电弧测试系统，包括壳体、上极板、下极板、解析终端、监测终端、断路器和脉冲触发器；

[0008]上极板和下极板分别连接壳体的上下端面；上极板包括上电极和间隙调节器，上电极设置在上极板的中心；上电极的一端通过断路器连接测试电路，另一端连接脉冲触发器，脉冲触发器设置在上极板上；下极板包括下电极，下电极设置在下极板的中心，下电极接地；

[0009]上电极和下电极同轴，且上电极和下电极之间存在间隙，间隙调节器连接上电极，用于调节上电极与下电极之间的距离；[0010]解析终端连接监测终端、断路器和脉冲触发器，监测终端设置在壳体上，解析终端通过监测终端记录实验参数；解析终端通过断路器控制测试电路与上电极的断开、接通或接地；解析终端通过脉冲触发器为上电极提供高压脉冲。[0011]可选的，下极板还包括温湿度传感器、气压传感器、控制模块、电源模块和通讯模块；

[0012]温湿度传感器和气压传感器设置在下极板的内壁上；控制模块、电源模块和通讯模块设置在下极板的外壁上；

[0013]电源模块连接控制模块，用于提供电源；控制模块连接温湿度传感器、气压传感器

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和通讯模块，控制模块通过通讯模块与解析终端建立通信连接。[0014]可选的，上极板还包括换气口，换气口贯穿设置在上极板上，用于壳体内部与外部进行气体交换，改变壳体内部气压及湿度。[0015]可选的，还包括加热器，加热器设置在壳体内壁，加热器连接解析终端，用于改变壳体内部的温度。[0016]可选的，下极板还包括绝缘层和金属层，绝缘层设置在金属层两侧。[0017]可选的，监测终端为高速摄像机。[0018]可选的，壳体的材料为透明有机玻璃。[0019]可选的，上电极为钨电极。[0020]可选的，间隙调节器为微分头。

[0021]本申请提供的间歇性电弧测试系统，包括壳体、上极板、下极板、解析终端、监测终端、断路器和脉冲触发器；上极板和下极板分别连接壳体的上下端面；上极板包括上电极和间隙调节器，上电极设置在上电极的中心；上电极的一端通过断路器连接测试电路，另一端连接脉冲触发器，脉冲触发器设置在上极板上；下极板包括下电极，下电极设置在下电极的中心，下电极接地；上电极和下电极同轴，且上电极和下电极之间存在间隙，间隙调节器连接上电极，用于调节上电极与下电极之间的距离；通过脉冲触发器为上电极提供高压脉冲，引燃上电极与下电极之间的电弧。解析终端连接监测终端、断路器和脉冲触发器，监测终端设置在壳体上，解析终端通过监测终端记录实验参数；解析终端通过断路器控制测试电路与上电极的断开、接通或接地；解析终端通过脉冲触发器为上电极提供高压脉冲。[0022]通过测试电路模拟配电网间歇性电弧接地故障，测试电路由断路器连接上电极，通过调节上电极与下电极之间的距离，在测试系统的上电极与下电极之间产生电弧，通过脉冲触发器给上电极加载高压脉冲，利用上电极与下电极之间的高压脉冲将电弧引燃，即引弧，然后由解析终端通过断路器控制测试电路断开或者接地，并通过设置在壳体上的监测终端记录电弧引燃及熄灭过程，从而实现对配电网的间歇性电弧接地故障进行试验。附图说明

[0023]为了更清楚地说明本申请的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

[0024]图1为一种间歇性电弧测试系统的电极结构示意图；[0025]图2为一种间歇性电弧测试系统的壳体结构示意图；[0026]图3为一种间歇性电弧测试系统的下极板结构示意图；[0027]图4为一种间歇性电弧测试系统结构示意图；

[0028]图5为一种间歇性电弧测试系统的电路连接结构示意图；[0029]图示说明：[0030]其中，1-壳体，2-上极板，21-上电极，22-间隙调节器，23-换气口，3-下极板，31-下电极，32-绝缘层，33-金属层，34-温湿度传感器，35-气压传感器，36-控制模块，37-电源模块，38-通讯模块，4-解析终端，5-监测终端，6-断路器，7-脉冲触发器,8-加热器。

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具体实施方式

[0031]下面将详细地对实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下实施例中描述的实施方式并不代表与本申请相一致的所有实施方式。仅是与权利要求书中所详述的、本申请的一些方面相一致的系统和方法的示例。[0032]参见图1，为一种间歇性电弧测试系统的电极结构示意图。[0033]参见图2，为一种间歇性电弧测试系统的壳体结构示意图。[0034]参见图4，为一种间歇性电弧测试系统结构示意图。[0035]参见图5，为一种间歇性电弧测试系统的电路连接结构示意图。[0036]本申请提供的一种间歇性电弧测试系统，包括壳体1、上极板2、下极板3、解析终端4、监测终端5、断路器6和脉冲触发器7。

[0037]所述上极板2和所述下极板3分别连接所述壳体1的上下端面；所述上极板2包括上电极21和间隙调节器22，所述上电极21设置在所述上极板2的中心；所述上电极21的一端通过断路器6连接测试电路，另一端连接脉冲触发器7，所述脉冲触发器7设置在上极板2上；所述下极板3包括下电极31，所述下电极31设置在下极板3的中心，所述下电极31接地。[0038]所述上电极21和所述下电极31同轴，且所述上电极21和所述下电极31之间存在间隙，所述间隙调节器22连接所述上电极21，用于调节上电极21与下电极31之间的距离。[0039]所述解析终端4连接监测终端5、断路器6和脉冲触发器7，所述监测终端5设置在壳体1上，所述解析终端4通过所述监测终端5记录实验参数；所述解析终端4通过断路器6控制测试电路与上电极21的断开、接通或接地；所述解析终端4通过脉冲触发器7为上电极21提供高压脉冲。

[0040]本申请实施例中，所述上极板2和所述下极板3分别连接所述壳体1的上下端面，在所述壳体1上下端面的连接处设置密封圈或密封胶，使壳体内部处于密封环境。[0041]所述上极板2的中心贯穿设置有上电极21，所述上电极21的一端处于所述壳体1外部，且通过所述断路器6连接测试电路；所述上电极21的另一端处于所述壳体1内部，且连接脉冲触发器7。所述脉冲触发器7可以为所述上电极21提供高压脉冲，所述脉冲触发器7设置在所述上极板2上，处于所述壳体1外部，并连接所述解析终端4，由所述解析终端4进行控制。

[0042]所述下极板3的中心设置有下电极31，所述下电极31接地，所述下电极31和所述上电极21同轴，在所述上电极21和下电极31之间存在间隙，所述上极板2包括间隙调节器22，所述间隙调节器22连接所述上电极21，所述间隙调节器22可以调节所述上电极21与所述下电极31之间的距离，从而改变所述上电极21和所述下电极31之间的间隙大小。[0043]进一步的，脉冲触发器7为高压脉冲触发器，采用指数衰减波脉冲触发器，脉冲触发器7由解析终端4控制。[0044]本申请实施例中，所述解析终端4连接断路器6和监测终端5，通过所述断路器6控制测试电路与所述上电极21的断开、接通或接地。所述解析终端4通过所述监测终端5记录实验参数。

[0045]进一步的，所述断路器6为是指能够关合、承载和开断正常回路条件下电流并能在规定的时间内关合、承载和开断异常回路条件下电流的开关装置。

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所述解析终端4为运行有试验程序的计算机，但是不局限于计算机，还可以是其他

具有数据处理能力的处理器，如运行有试验程序的单片机。[0047]本申请提供一种间歇性电弧测试系统，包括壳体1、上极板2、下极板3、解析终端4、监测终端5、断路器6和脉冲触发器7；所述上极板2和所述下极板3分别连接所述壳体1的上下端面；所述上极板2包括上电极21和间隙调节器22，所述上电极21的一端通过所述断路器6连接测试电路，另一端连接所述脉冲触发器7；所述下极板3包括接地下电极31；所述解析终端4连接所述监测终端5、所述断路器6和所述脉冲触发器7，所述监测终端5设置在所述壳体1上。

[0048]通过测试电路模拟配电网间歇性电弧接地故障，在所述上电极21与所述下电极31之间产生电弧，利用所述上电极21与所述下电极31之间的高压脉冲将电弧引燃，由所述解析终端4通过所述断路器6控制测试电路断开或者接地，并由设置在所述壳体1上的所述监测终端5记录电弧引燃及熄灭过程，从而实现对配电网的间歇性电弧接地故障进行试验。[0049]参见图3，为一种间歇性电弧测试系统的下极板结构示意图。[0050]参加图4，为一种间歇性电弧测试系统结构示意图。[0051]本申请提供的间歇性电弧测试系统，所述下极板3还包括温湿度传感器34、气压传感器35、控制模块36、电源模块37和通讯模块38。

[0052]所述温湿度传感器34和所述气压传感器35设置在所述下极板3的内壁上；所述控制模块36、所述电源模块37和所述通讯模块38设置在所述下极板3的外壁上。[0053]所述电源模块37连接所述控制模块36，用于提供电源；所述控制模块36连接所述温湿度传感器34、气压传感器35和通讯模块38，所述控制模块36通过通讯模块38与解析终端4建立通信连接。

[0054]本申请实施例中，所述温湿度传感器34和所述气压传感器35设置在下极板3同一侧，处于壳体1的内部，用于测试壳体1内部的温湿度和气压。[0055]进一步，所述温湿度传感器34和所述气压传感器35连接所述控制模块36，由所述控制模块36对所述温湿度传感器34和所述气压传感器35的测量工作进行控制，并将壳体1内部的温湿度和气压值数据通过所述通讯模块38发送到所述解析终端4，解析终端4在不同试验参数下，对电弧引燃过程进行分析，从而得出间歇性电弧接地故障的规律。[0056]所述电源模块37、所述控制模块36和所述通讯模块38设置在所述下极板3的同一侧，处于壳体1外部。所述电源模块37用于为控制模块36提供电源，所述控制模块36通过通讯模块38与所述解析终端4建立通信连接。

[0057]所述通讯模块38与所述解析终端4之间的通信方式可以采用有线通信方式也可以采用无线通信方式。采用有线通信方式，在所述通讯模块38与所述解析终端4之间设置信号线的通信方式。采用无线通信方式，所述通讯模块38可以采用蓝牙通信方式连接所述解析终端4。

[0058]本申请提供的测试系统，所述上极板2还包括换气口23，所述换气口23贯穿设置在上极板2上，用于壳体1内部与外部进行气体交换，改变壳体1内部气压及湿度。[0059]本申请实施例中，所述换气口23贯穿设置在上极板2上，但是不局限于设置在上极板2上，还可以设置在其他部位，如壳体1上。换气口23上设置有密封装置，换气口23用于壳体1内部与外部进行气体交换，通过气体交换改变壳体1内部的气压和湿度。以实现在不同

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实验环境下，对间歇性电弧接地故障进行试验分析。[0060]所述换气口23的密封装置可以采用多种结构，如采用橡皮塞连接换气口23，或采用带有螺纹结构的旋盖。换气口23的换气工作可以采用手动换气，也可以采用自动换气。由于间歇性电弧接地故障的试验需要在密封环境下进行，所以换气工作需要在测试系统断电的情况下完成。

[0061]本申请提供的测试系统，还包括加热器8，所述加热器8设置在所述壳体1内壁，所述加热器8连接所述解析终端4，用于改变所述壳体1内部的温度。[0062]本申请实施例中，所述加热器8为设置在所述壳体1内部的电阻丝，通过给电阻丝加载电压，使电阻丝发热，从而实现改变所述壳体1内部温度的目的。所输加热器8的电路由解析终端4控制。

[0063]本申请提供的测试系统，所述下极板3还包括绝缘层32和金属层33，所述绝缘层32设置在金属层33两侧。[00]本身实施例中，为了在所述下极板3两侧设置其他结构，需要在所述金属层33两侧设置有所述缘层32，所述金属层33可以采用铝板，所述绝缘层32可以采用橡胶材料。[0065]本申请提供的测试系统，所述监测终端5为高速摄像机。[0066]本申请实施例中，所述监测终端5是为了监测间歇性电弧接地故障及电弧引燃的过程，采用高速摄像机可以提供电弧产生及引燃过程的图像，由监测终端5发送到解析终端4，用于试验分析。

[0067]本申请提供的测试系统，所述壳体1的材料为透明有机玻璃。[0068]本申请实施例中，所述壳体1的材料为透明有机玻璃，有机玻璃是一种聚甲基丙烯酸甲酯，其具有高透明度，低价格，易于机械加工等优点。采用透明材料，便于设置在所述壳体1外壁的解析终端5对测试系统的试验进行参数检测。[0069]本申请提供的测试系统，所述上电极21为钨电极。[0070]本申请实施例中，所述上电极21采用钨电极，钨材料具有熔点高，耐腐蚀，高密度，良好的导热和导电性的特性。在金属钨中添加稀土氧化物来刺激它的电子逸出功，使得钨电极的焊接性能得以改善：电极的起弧性能更好，弧柱的稳定性更高，电极烧损率更小。[0071]本身请提供的测试系统，所述间隙调节器22为微分头。[0072]本申请实施例中，所述间隙调节器22为微分头，但不局限于微分头，还可以为其他位置调节结构，如在上电极21上设置插销。采用的微分头包括螺杆和螺母，依据螺旋放大原理，即螺杆在螺母中旋转一周，螺杆便沿着旋转轴线方向前进后后退一个螺距的距离。因此可以实现在轴线方向上进行精确的微小距离调整。[0073]本申请实施例中，测试电路模拟间歇性电弧接地故障后，通过优化配置的所述断路器6迅速将电弧接地故障转换为金属性接地故障，即通过所述断路器6使测试电路的故障相直接与地相连。[0074]进一步地，测试系统根据需要调节所述壳体1内的气压湿度等参数，待空气介质的强度得到恢复与加强后，所述断路器6迅速断开，测试系统恢复正常，并进行下一次的电弧引燃操作。

[0075]进一步地，对于中性点不接地的电缆输配电线路，若所述断路器6断开后电弧接地故障重复发生，则可判定电缆输配电线路的绝缘已遭到破坏，此时测试系统将电弧接地故

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障转化为金属接地。

[0076]本申请提供的间歇性电弧测试系统，包括壳体1、上极板2、下极板3、解析终端4、监测终端5、断路器6和脉冲触发器7。所述上极板2和所述下极板3分别连接所述壳体1的上下端面；所述上极板2包括上电极21和间隙调节器22，所述上电极21设置在所述上极板2的中心；所述上电极21的一端通过断路器6连接测试电路，另一端连接脉冲触发器7，所述脉冲触发器7设置在上极板2上；所述下极板3包括下电极31，所述下电极31设置在下极板3的中心。所述解析终端4连接监测终端5、断路器6和脉冲触发器7，所述监测终端5设置在壳体1上。[0077]通过测试电路模拟配电网间歇性电弧接地故障，测试系统通过所述换气口23、所述间隙调节器22和所述加热器8调节所述壳体1内的环境参数，在不同试验环境下对间歇性电弧接地故障进行多次试验，由所述上电极21与所述下电极31之间产生电弧，利用所述上电极21与所述下电极31之间的高压脉冲将电弧引燃，所述解析终端4通过所述断路器6控制测试电路断开或者接地，并由设置在所述壳体1上的所述监测终端5记录电弧引燃及熄灭过程，从而实现对配电网的间歇性电弧接地故障进行试验。

[0078]本申请提供的实施例之间的相似部分相互参见即可，以上提供的具体实施方式只是本申请总的构思下的几个示例，并不构成本申请保护范围的限定。对于本领域的技术人员而言，在不付出创造性劳动的前提下依据本申请方案所扩展出的任何其他实施方式都属于本申请的保护范围。

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说　明　书　附　图

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图2

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图3

图4

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