[发明专利]高压交流断路器T100a开断试验最后电流半波参数计算方法

说明书

本发明公开了高压交流断路器T100a开断试验最后电流半波参数计算方法，通过确定短路合闸工况(三相同期合闸和非同期合闸)和感性回路电流连续性原理，建立起合闸时刻前、后三相短路电流的表达式，然后由设定的断路器分闸时间和最短开断时间判断出首开相，以及根据感性回路电流连续性原理确定出晚开两相在首开相过零开断以后的电流表达式，进一步由T100a开断时短路及开断过程中的电流表达式和波形来计算出首开相、晚开相的最后电流半波参数(峰值、持续时间、电流零点的直流分量和di/dt)。本发明方法所获得的T100a开断试验短路电流波形及最后电流半波参数为大容量试验站进行T100a开断试验时预期参数计算和试验结果分析提供了理论依据。

技术领域

本发明属于高压交流断路器大容量短路开断试验技术领域，特别涉及一种高压交流断路器T100a开断试验最后电流半波参数计算方法。

背景技术

高压交流断路器开断电力系统中的非对称短路故障时，由于电流过零时刻短路电流中存在直流分量，最后电流半波将会是大半波或者是小半波。国家标准GB1984-2014中表15～表19分别给出了直流时间常数值为45ms、60ms、75ms、100ms、120ms时，基于三相同期合闸且在首开相为最大非对称度的情况下最后电流半波的参数(峰值、持续时间、电流零点的直流分量和di/dt)。

由于受试验站短路容量限制，以及考虑试验的经济性，在进行非对称短路故障开断试验T100a时，通常126kV级以下的断路器进行三相试验，126kV级以上的断路器进行单相试验。GB1984-2014中规定的T100a三相试验程序要较单相试验复杂，单相试验的电流参数可以认为是非对称度在首开相的三相试验的特殊情况。因此，计算高压交流断路器验T100a三相开断试验电流表达式和参数可以覆盖单相试验的情况。

事实上，很多情况下由于试验回路时间常数与试验委托所下达的时间常数不一致，以及三相合闸开关的非同期性等原因，导致容量试验站无法得出与标准中完全一致的试验数据。因此，需要依据GB1984-2014中附录Q进行适当的合闸和分闸控制。三相非对称短路故障合闸可以分为同期合闸和非同期合闸两种情况，两种不同的合闸情况直接影响三相短路电流的表达式和随后的电流零点直流分量及最后电流半波参数。

因此推导和计算适用于三相同期合闸和非同期合闸的短路电流表达式显得非常必要，进一步可以生成非对称短路故障开断的电流波形，并根据分闸时间和最短开断时间来评估电流过零的过零时刻，以此来计算最后电流半波参数和电流零点的直流分量和di/dt。

发明内容

本发明的目的是提供高压交流断路器T100a开断试验最后电流半波参数计算方法，解决了非对称短路故障开断试验T100a在不同的三相合闸工况下电流波形的生成及电流过零开断后最后半波参数计算的技术问题。

为达到以上目的，本发明采取如下技术方案予以实现的：

一种高压交流断路器T100a开断试验最后电流半波参数计算方法，包括以下步骤：

1)确定三相短路故障合闸的工况，具体分为三相同期合闸和三相非同期合闸，三相非同期合闸又包括A、B相预先合闸，B、C相预先合闸和C、A相预先合闸三种情况；设定A、B、C三相电压的表达式为：

式中，a为A相电压的起始相位角，ω为角频率，U_m为相电压幅值；

2)由短路故障合闸工况，并结合A、B、C三相电压的表达式，计算出对应的短路电流的数学表达式；

3)根据断路器的分闸时刻和最短开断时间，结合三相合闸以后电流的表达式，计算首开相的电流过零时刻t₀和电流零点的直流分量的标幺值p₁，以及A、B、C三相在t₀时刻前的第一个过零点t_Apre、t_Cpre、t_Bpre；