4000A框架式斷路器磁脫扣測試臺方案

1、4000A框架式斷路器磁脫扣測試臺方案一.基本測試要求本測試臺是為4000A框架式斷路器的磁脫扣特性測試而設(shè)計(jì),被試斷路器的保護(hù)特性 如下（圖1）:L:長延時反時限保護(hù)特性；S:短延時定時或反時限保護(hù)特性；I：短延時定時或反時限保護(hù)特性；G:接地保護(hù)特性；In:斷路器配用的電流互感器額定電流圖1 （詳細(xì)特性見另圖）1 反時限長延時保護(hù)（L）11 =0.4-1.0xIn2 .短延時短路保護(hù)（S）12=1 lOxIn3 .短路瞬動保護(hù)（I）h=l 512x1 n4 .反時限接地保護(hù)（G）14=0.2 八 1.0x1 n二.試驗(yàn)主電路基本要求接在二次輸出電流回路中有選相合閘開關(guān)ZK和被試斷路器S,電

2、流傳感器CT.（見圖2） 將輸出電壓U2調(diào)到所需值，再將試品斷路器S合閘，當(dāng)選相合閘開關(guān)ZK合閘后，試驗(yàn)回路出 現(xiàn)電流.試驗(yàn)電流值在電流傳感器上產(chǎn)生的電壓信號輸入至數(shù)據(jù)采集卡，計(jì)算機(jī)通 過數(shù)據(jù)采集卡 進(jìn)行記錄試驗(yàn)全部的電流波形，并進(jìn)行電流值的計(jì)算和通電時間的測量.這 樣就測試出了電流/ 時間特性上的一點(diǎn)值.不同特性試驗(yàn)時，要求的試驗(yàn)電流相差很大,瞬動脫扣（I）特性試驗(yàn)對被試開關(guān)而言是屬于 短路試驗(yàn).如果合閘通電的相位不加控制，必然每次做相同的試驗(yàn)時，山于接通電路時合閘相位 不同，其過渡過程不同，電流瞬時值的變化也不同，測試的電流值和開關(guān)的動作 時間也會不同. 因此必需采用控制合閘相位的辦法，使

3、通電的正弦電流不出現(xiàn)非周期過渡過程，用測出周期性電 流有效值做為動作脫扣電流值，并測出相應(yīng)通電時間.對于長延時的過載特性（L）試驗(yàn)，因動作時間很長，通電后非周期電流對特性影響很 小， 可以不選相通電.對于短延時特性段（S）試驗(yàn)，可選擇瞬動特性段所選擇的合閘相位合閘.由于瞬動特性（I）試驗(yàn)電流值很大，要求選相合閘后，再經(jīng)一定設(shè)定時間ZK自動分閘 （一般取0.2S）,做設(shè)備的后備保護(hù).對于短延時（S）段試驗(yàn)，ZK自動分?jǐn)啾Ｗo(hù)時間一般取 0.5S或1.0S,在進(jìn)行長延時脫扣（L）試驗(yàn)時，可不設(shè)定ZK的分?jǐn)鄷r間.2 .試驗(yàn)電流及波形要求按額定電流4000A斷路器最大瞬動試驗(yàn)電流13 =12 x 400

4、0A =48000A,對設(shè)備要求應(yīng)能 輸出 480000A.3 .變壓器參數(shù)型號每一磁路容量210KVA 105KVA1O5KVA21OK額定組合容量630KVA短路容量（5S）2350KVA初級電壓380V次級電爪（全并）42V次級電流（全并）15000A56000A組合阻抗（%）2.52重量3400KG外形尺寸金寬X高輸入電壓380V多磁路變壓器采用 輸出電壓0430V. TDDGW6-630/0,5型，容量為630KVA,參數(shù)如下:4 .電流傳感器采用羅氏線圈電流傳感器羅氏線圈電流傳感器工作原理：羅氏線圈是一種空心環(huán)形的線圈，可以直接套在被測量的導(dǎo)體上。導(dǎo)體中流過的交流電流 會在導(dǎo) 體周

5、圉產(chǎn)生一個交替變化的磁場，從而在線圈中感應(yīng)出一個與電流變比成比例的交 流電壓信號。 線圈的輸出電壓可以用公式Vout=M di/出來表示。其中M為線圈的互 感di/dt則是電流的變比。通 過采用一個專用的積分器將線圈輸出的電壓信號進(jìn)行積分可以得到另一個交流電壓信號，這個電壓信號可以準(zhǔn)確地再現(xiàn)被測量電流信號的波形。線圈和積分器：羅氏線圈及配套積分器是一種通用的電流測量系統(tǒng)，應(yīng)用的場合很廣泛，它對待測電流的頻率、 電流大小、導(dǎo)體尺寸都無特殊要求。系統(tǒng)的輸出信號與電流頻率無直接關(guān)系，相位差小于0度， 可測量波形復(fù)雜的電流信號，如瞬態(tài)沖擊電流。線性度：羅氏線圈電流測量系統(tǒng)一個突出的特點(diǎn)就是線性度好。線

6、圈不含磁飽和元件，在量程圉，系統(tǒng)的 輸出信號與待測電流信號一直是線性的。而系統(tǒng)的量程大小不是山線性度決定的，而是取決于最 大擊穿電壓。積分器也是線性的，量程取決于本身的電氣特性。線性度好使得羅氏線圈非常容易ROGOWSKIThe output voltageCoilmatches the currentwaveform標(biāo)定，因?yàn)橄到y(tǒng)可以使用常見的基準(zhǔn)信號進(jìn)行標(biāo)定，標(biāo)定后的系統(tǒng)在整個量程圍都是線性的，測 量結(jié)果都是準(zhǔn)確的。同時山于線性度好，系統(tǒng)的量程可以隨意確定，瞬態(tài)反應(yīng)能力突出。輸出指示：積分器輸L的交流電壓信號可以在任何輸入阻抗大于lOkohm的電氣設(shè)備上使用，例如電壓表，示 波器，瞬態(tài)沖擊

7、記錄儀或保護(hù)系統(tǒng)。積分器輸出的直流電流信號可以廣泛應(yīng)用在數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)及 自動化控制系統(tǒng)中。標(biāo)定線圈和積分器線圈標(biāo)定主要是確定線圈互感系數(shù)，積分器標(biāo)定主要是標(biāo)定輸入和輸出信號，我們提供的線圈和積分器在出廠前都已經(jīng)標(biāo)定完畢，用戶訂購時需要提供待測電流量程，以便我方標(biāo) 定，我們不建 議用戶自己標(biāo)定系統(tǒng)。線圈和積分器使用一段時間后，用戶不需要進(jìn)行再次 標(biāo)定。本方案采川英國rocilck公司生產(chǎn)的電流傳感器，資料5 .選相合閘開關(guān)及其控制器a.合閘開關(guān)選用BTM D20真空斷路器或LM50真空斷路器做為合閘開關(guān).機(jī)械壽命：100 &萬次。該開關(guān)應(yīng)用最新先進(jìn)技術(shù)，采用單穩(wěn)態(tài)永磁機(jī)構(gòu)，傳動簡單可靠，永磁機(jī)構(gòu)

8、控制單元采用全電 子化智能化控制。山主開關(guān)電源、控制電源、電容器組、推挽驅(qū)動MOSFET開關(guān)器 件、分合閘位 置檢測器、光電隔離器件、開關(guān)電壓檢測器等組成。控制單元根據(jù)斷口電壓 信號的采樣，通過邏 輯計(jì)算后發(fā)出分、合閘指令。通過高性能的電子元器件的選用、嚴(yán)格的，藝和調(diào)試控制、合理的 測量電路及運(yùn)算電路設(shè)計(jì)來減小控制信號的離散性，使得選相 合閘時間精度W200ps。b.選相控制器要求采用數(shù)控控制選相，選相精度：工頻半個周期180。,選相分辯率取100,即1.8。;選相合閘開關(guān)的合閘時間精度V 200IJS.選相控制器除用微機(jī)控制外，并可單獨(dú)進(jìn)行選相控制，用外加電平觸發(fā)分合操作.選相控制 器自帶定

9、時分閘電路，定時圍分擋設(shè)定為：0.2S/0.5S/L0S/oo,8為 關(guān)斷定時器分閘電路,選相開關(guān) 定時分閘時間的誤差，允許為定時設(shè)定時間的士10%.6 試驗(yàn)電流的調(diào)節(jié)將被試開關(guān)S接入多磁路變壓器二次輸出電路，同時在輸出電路中還吊有選相合閘 開關(guān)ZK,試驗(yàn)電流口為12 = U2 /( Zzk +ZS +ZTD + Zmu + ZTD1 )其中U2 一一多磁路變壓器的二次輸出電壓；Zzk合閘開關(guān)的阻抗值；ZS被試開關(guān)的阻抗值；ZTD一多磁路變壓器的阻抗值；Zmu回路母線的阻抗值；ZTD1 一一多磁路變壓器一次回路及電源的阻抗值.不同規(guī)格試品的阻抗ZS值有差異，其余各項(xiàng)阻抗值變化不大.要調(diào)節(jié)試驗(yàn)電

10、流值，只有用調(diào) 節(jié)多磁路變壓器二次輸出電壓U2值的辦法.7 .試驗(yàn)電流及通電時間的測試a.微機(jī)測試電流及時間的硬件環(huán)節(jié)試驗(yàn)電流流過電流傳感器產(chǎn)生的電壓信號直接輸入到A/D卡的輸入通道，進(jìn)行分析采集。b.測試電流值及通電時間的確定對于瞬動脫扣試驗(yàn)，因脫扣動作時間只有0 - 02006S,所以要求記錄所有測試電流波形（圖 11）,根據(jù)波形計(jì)算出每個半波的電流值leehalf和總的電流有效值Ieffgel772leffhalf=卡工（廠 At）I eff-totel =lnl,-V。2 a）Z2r= （f;A/i +加2 + /茄 + +3”） 同時要求計(jì)算出相 應(yīng)的廠f值，通電動作時間t,并在屏幕

11、上顯示出.對于短延時試驗(yàn)的電流值的確定與瞬動脫扣試驗(yàn)要求相同，要求訃算并顯示出電流有效值和值 及時間t.對于長延時試驗(yàn)，也要求訃算并顯示有效電流值，時間t及廠f值.在長延時試驗(yàn)時，有時動作時間達(dá)數(shù)十分鐘，微機(jī)記錄的數(shù)據(jù)量很大.另外山于電網(wǎng) 電壓可能 有變化，引起試驗(yàn)電流的變化，可允許采用在若干周波區(qū)段（ZJ占）計(jì)算一次有效電流值11.12, 13. 14，最后再計(jì)算出總的試驗(yàn)電流的平均有效值，并顯示出總的值和 全部通電時間t.C.電流測試精度要求1000-10000A圍的精度W2%,超過10000A,測試精度可W+4%8 .合閘選相的方法在進(jìn)行瞬動特性試驗(yàn)前，先選擇試驗(yàn)電流值.用一阻抗值與被試

12、開關(guān)S相同的銅排，接入試驗(yàn) 臺替代試品，或用一拆除連桿的被試開關(guān)接入電路，這臺開關(guān)通過電流時它不能跳扣，一直處于 閉合位置，參見圖12.進(jìn)相合網(wǎng)控制黑圖12根據(jù)選擇的試驗(yàn)電流大小，適當(dāng)選擇TD變壓器各路輸出電壓.在微機(jī)鍵盤上輸入選 擇合閘相 位角，選擇合閘開關(guān)ZK的自動分閘時間為0.2S檔,微機(jī)在指令控制下命令ZK合閘，微機(jī)屏幕顯示 出0.2S的測試電流.要求顯示出的電流波形可放大，縮小，上下左右 移動.圖5三.微機(jī)配置，軟件及試驗(yàn)記錄報(bào)表要求1 .工業(yè)控制機(jī)：研祥工控機(jī)，NI采集卡2 .系統(tǒng)界面系統(tǒng)界面分設(shè)置區(qū)、操作區(qū)、波形顯示區(qū)、試驗(yàn)數(shù)據(jù)顯示區(qū)。3 .參數(shù)設(shè)置包括定時分閘時間選擇；試驗(yàn)電流量程選擇；選相延時調(diào)整；試驗(yàn)特性 選擇。4 .操作區(qū)包括合閘按鈕、分閘按鈕、數(shù)據(jù)存儲。5 .波形顯示區(qū)顯示每次試驗(yàn)所測出的電流波形；應(yīng)用工具可對波形進(jìn)行測量。6 .數(shù)據(jù)顯示區(qū)包括：通電時間t(S)；允通能量R； leff-totel瞬動脫扣電流有效值；leff-half 瞬動脫