本發(fā)明涉及高壓交流斷路器短路試驗(yàn)技術(shù)領(lǐng)域，具體為一種用于非對(duì)稱故障條件下后開兩極電流參數(shù)的計(jì)算方法。

背景技術(shù)：

我國(guó)電力系統(tǒng)分為中性點(diǎn)有效接地系統(tǒng)和中性點(diǎn)非有效接地系統(tǒng)。發(fā)生三相短路故障時(shí)，短路電流分別由交流分量和直流分量?jī)刹糠纸M成。試驗(yàn)方式T100a是用來(lái)考核斷路器由觸頭分離時(shí)刻決定開斷條件嚴(yán)酷程度的一項(xiàng)型式試驗(yàn)。

直接試驗(yàn)中，只要首開極電流參數(shù)(最后電流半波峰值最后半波持續(xù)時(shí)間Δt，電流零點(diǎn)直流分量百分?jǐn)?shù)以及電流過(guò)零點(diǎn)斜率di/dt)及瞬態(tài)恢復(fù)電壓(TRV)波形滿足標(biāo)準(zhǔn)要求，次開極與晚開極參數(shù)自動(dòng)滿足。但隨著電力系統(tǒng)容量不斷增加，對(duì)于斷路器型式試驗(yàn)提出了更高的要求，由于實(shí)驗(yàn)室容量限制，電壓等級(jí)更高的斷路器只能采用等效的合成試驗(yàn)法。在合成試驗(yàn)法中需要通過(guò)次開極與晚開極電流最后半波參數(shù)計(jì)算非對(duì)稱故障條件下瞬態(tài)恢復(fù)電壓(TRV)參數(shù)的修正值。國(guó)際電工委員會(huì)發(fā)行的<IEC 62271-101 High-voltage switchgear and controlgear-Part 101:Synthetic testing>中給出了部分時(shí)間常數(shù)τ時(shí)的后開兩極電流參數(shù)，但并未完全覆蓋我國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《GB 1984-2014高壓交流斷路器》中所有時(shí)間常數(shù)的情況(如τ＝100ms時(shí))。目前并未提出非對(duì)稱故障條件下(T100a)后開兩極電流參數(shù)的計(jì)算方法。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中存在的問(wèn)題，本發(fā)明提供一種用于非對(duì)稱故障條件下后開兩極電流參數(shù)的計(jì)算方法，解決了無(wú)法通過(guò)計(jì)算獲得后開兩極電流半波峰值半波持續(xù)時(shí)間Δt，電流零點(diǎn)直流分量百分?jǐn)?shù)以及電流過(guò)零點(diǎn)斜率di/dt的問(wèn)題。

本發(fā)明是通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)：

一種用于非對(duì)稱故障條件下后開兩極電流參數(shù)的計(jì)算方法，包括以下步驟：

步驟1，發(fā)生三相短路故障，得到首開相過(guò)零時(shí)刻t₀之前，流過(guò)斷路器的各相電流，如下所示，

其中，α為合閘相角，為功率因數(shù)角，τ為固有時(shí)間常數(shù)，I_m為短路電流交流分量的峰值；

步驟2，首開相過(guò)零時(shí)刻t₀之后，分別對(duì)后兩開極電流的交流分量和直流分量進(jìn)行獨(dú)立的矢量運(yùn)算，得到相應(yīng)的表達(dá)式；

步驟3，將計(jì)算得到的交流分量和直流分量進(jìn)行疊加，得到后開兩極電流參數(shù)。

優(yōu)選的，當(dāng)非對(duì)稱故障發(fā)生在中性點(diǎn)非有效接地系統(tǒng)時(shí)，具體步驟如下，

步驟1，發(fā)生三相短路故障時(shí)，流過(guò)斷路器的電流為：

其中，α為合閘相角，為功率因數(shù)角，τ為固有時(shí)間常數(shù)，I_m為短路電流交流分量的峰值；

步驟2，t₀時(shí)刻A相短路電流在過(guò)零時(shí)首先熄弧，t≥t₀時(shí)，后開極電流的交流分量為，

直流分量為，

其中，K為后開兩極變成單相回路時(shí)的直流分量衰減系數(shù)；

步驟3，t≥t₀時(shí)，后開極電流表達(dá)式為，

進(jìn)一步，步驟1)中，將短路電流分解為交流分量和直流分量進(jìn)行獨(dú)立運(yùn)算。

進(jìn)一步，步驟3)中，系統(tǒng)固有參數(shù)直到三相電流全部開斷時(shí)未發(fā)生改變，即時(shí)間常數(shù)τ保持不變。

優(yōu)選的，當(dāng)非對(duì)稱故障發(fā)生在中性點(diǎn)有效接地系統(tǒng)時(shí)，具體包括步驟如下，

步驟1，發(fā)生三相短路故障時(shí)，流過(guò)斷路器的電流為：

其中，α為合閘相角，為功率因數(shù)角，τ為固有時(shí)間常數(shù)，I_m為短路電流交流分量的峰值；

步驟2，具體包括如下步驟，

步驟2.1，t₀時(shí)刻A相短路電流在過(guò)零時(shí)首先熄弧，利用對(duì)稱分量法，當(dāng)首開極系數(shù)等于1.3時(shí)，即X₁＝X₂，X₀＝3X₁，得到，

t≥t₀時(shí)，B、C兩相電流的交流分量表達(dá)式為，

B、C兩相電流的直流分量相同，且表達(dá)式為，

其中，K₁為首開級(jí)開斷后剩余相中電流直流分量衰減系數(shù)；

步驟2.2，t₁時(shí)刻，次開級(jí)C相短路電流在過(guò)零時(shí)熄弧，利用對(duì)稱分量法得到，

t≥t₁時(shí)，晚開極電流的交流分量表達(dá)式為，

晚開極電流的直流分量表達(dá)式為，

其中，K₂為次開極開斷后剩余相中電流直流分量衰減系數(shù)；

步驟2.3，由步驟2.1和2.2的計(jì)算結(jié)果得到，

當(dāng)t₀≤t＜t₁時(shí)，次開極與晚開極電流表達(dá)式為：

當(dāng)t≥t₁時(shí)，晚開極電流變?yōu)椋?/p>

進(jìn)一步，步驟2.1中，當(dāng)首開極系數(shù)等于1.2時(shí)，X₁＝X₂，X₀＝2X₁。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益的技術(shù)效果：

本發(fā)明是一種用于非對(duì)稱故障條件下后開兩極電流參數(shù)的計(jì)算方法，得到的后開兩極電流表達(dá)式適用于中心點(diǎn)有效接地系統(tǒng)和中性點(diǎn)非有效接地系統(tǒng)，在對(duì)交流分量和直流分量分別進(jìn)行矢量計(jì)算后，將對(duì)稱分量法得到的矢量圖中交流分量與由邊界條件限制的直流分量疊加便可得到次開極與后開極電流計(jì)算公式。據(jù)此表達(dá)式很容易求解各極電流半波峰值半波持續(xù)時(shí)間Δt，電流零點(diǎn)直流分量百分?jǐn)?shù)以及電流過(guò)零點(diǎn)斜率di/dt，為合成試驗(yàn)時(shí)計(jì)算非對(duì)稱故障條件下TRV參數(shù)修正系數(shù)提供了理論依據(jù)。

進(jìn)一步的，在計(jì)算交流分量時(shí)，利用對(duì)稱分量法，能夠得到交流分量從首開相開斷到三相電流最終開斷過(guò)程中的變化過(guò)程；在計(jì)算直流分量時(shí)，利用電流連續(xù)性原理，能夠得到直流分量從首開相開斷到三相電流最終開斷過(guò)程中的變化過(guò)程。

附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明實(shí)例1中所述的中性點(diǎn)非有效接地系統(tǒng)中首開極A相熄弧后等效電路。

圖2是本發(fā)明實(shí)例1中所述的中性點(diǎn)非有效接地系統(tǒng)中電壓與電流交流分量矢量路。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合具體的實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明，所述是對(duì)本發(fā)明的解釋而不是限定。

實(shí)施例1

本發(fā)明一種用于非對(duì)稱故障條件下后開兩極電流參數(shù)的計(jì)算方法，針對(duì)中性點(diǎn)非有效接地系統(tǒng)，包括以下步驟：

1)發(fā)生三相短路故障時(shí)，流過(guò)斷路器的電流為：

其中，α為合閘相角，為功率因數(shù)角，τ為固有時(shí)間常數(shù)，I_m為短路電流交流分量的峰值。將短路電流分解為交流分量和直流分量進(jìn)行獨(dú)立運(yùn)算。

2)t₀時(shí)刻A相短路電流在過(guò)零時(shí)首先熄弧，后開兩極串聯(lián)變?yōu)閱蜗嗷芈?，各點(diǎn)電壓及電流方向如圖1所示，利用電路原理得到各點(diǎn)電壓及電流向量關(guān)系如圖2所示，可得t≥t₀時(shí)，后開極電流的交流分量為：

3)系統(tǒng)固有參數(shù)直到三相電流全部開斷時(shí)并未發(fā)生改變，即時(shí)間常數(shù)τ保持不變，因此后開極直流分量將繼續(xù)以e^-t/τ的指數(shù)形式衰減，僅是初始值發(fā)生改變，因此t≥t₀時(shí)，后開極電流表達(dá)式為：

其中，K為后開極變成單相回路時(shí)的直流分量衰減系數(shù)。K可以通過(guò)t₀時(shí)刻的約束條件獲得：

實(shí)施例2

本發(fā)明一種用于非對(duì)稱故障條件下后開兩極電流參數(shù)的計(jì)算方法，針對(duì)中性點(diǎn)有效接地系統(tǒng)，包括以下步驟：

1)發(fā)生三相短路故障后，t₀時(shí)刻A相短路電流在過(guò)零時(shí)首先熄弧，利用對(duì)稱分量法，當(dāng)首開極系數(shù)等于1.3時(shí)，即X₁＝X₂，X₀＝3X₁，可以得到t≥t₀時(shí)，B、C兩相電流的交流分量表達(dá)式為：

2)t₁時(shí)刻次開級(jí)C相短路電流在過(guò)零時(shí)熄弧，利用對(duì)稱分量法，可以得到t≥t₁時(shí)，晚開極電流的交流分量表達(dá)式為：

3)疊加直流分量后，便可得到次開極與晚開極電流表達(dá)式。當(dāng)t₀≤t＜t₁時(shí)，次開極與晚開極電流表達(dá)式為：

當(dāng)t≥t₁時(shí)，晚開極電流變?yōu)椋?/p>

其中，K₁，K₂分別為首開級(jí)與次開極開斷后剩余相中電流直流分量衰減系數(shù)。

4)利用與式(4)同樣的邊界條件，求解得到相應(yīng)K₁，K₂值。

實(shí)施例3

本發(fā)明一種用于非對(duì)稱故障條件下后開兩極電流參數(shù)的計(jì)算方法，針對(duì)中性點(diǎn)有效接地系統(tǒng)，對(duì)于首開極系數(shù)等于1.2的情況，將X₁＝X₂，X₀＝2X₁代入運(yùn)算，其余過(guò)程與實(shí)施例2相同。