4000A框架式断路器磁脱扣测试台方案

1、4000A框架式断路器磁脱扣测试台方案一.基本测试要求本测试台是为4000A框架式断路器的磁脱扣特性测试而设计,被试断路器的保护特性 如下（图1）:L:长延时反时限保护特性；S:短延时定时或反时限保护特性；I：短延时定时或反时限保护特性；G:接地保护特性；In:断路器配用的电流互感器额定电流图1 （详细特性见另图）1 反时限长延时保护（L）11 =0.4-1.0xIn2 .短延时短路保护（S）12=1 lOxIn3 .短路瞬动保护（I）h=l 512x1 n4 .反时限接地保护（G）14=0.2 八 1.0x1 n二.试验主电路基本要求接在二次输出电流回路中有选相合闸开关ZK和被试断路器S,电

2、流传感器CT.（见图2） 将输出电压U2调到所需值，再将试品断路器S合闸，当选相合闸开关ZK合闸后，试验回路出 现电流.试验电流值在电流传感器上产生的电压信号输入至数据采集卡，计算机通 过数据采集卡 进行记录试验全部的电流波形，并进行电流值的计算和通电时间的测量.这 样就测试出了电流/ 时间特性上的一点值.不同特性试验时，要求的试验电流相差很大,瞬动脱扣（I）特性试验对被试开关而言是属于 短路试验.如果合闸通电的相位不加控制，必然每次做相同的试验时，山于接通电路时合闸相位 不同，其过渡过程不同，电流瞬时值的变化也不同，测试的电流值和开关的动作 时间也会不同. 因此必需采用控制合闸相位的办法，使

3、通电的正弦电流不出现非周期过渡过程，用测出周期性电 流有效值做为动作脱扣电流值，并测出相应通电时间.对于长延时的过载特性（L）试验，因动作时间很长，通电后非周期电流对特性影响很 小， 可以不选相通电.对于短延时特性段（S）试验，可选择瞬动特性段所选择的合闸相位合闸.由于瞬动特性（I）试验电流值很大，要求选相合闸后，再经一定设定时间ZK自动分闸 （一般取0.2S）,做设备的后备保护.对于短延时（S）段试验，ZK自动分断保护时间一般取 0.5S或1.0S,在进行长延时脱扣（L）试验时，可不设定ZK的分断时间.2 .试验电流及波形要求按额定电流4000A断路器最大瞬动试验电流13 =12 x 400

4、0A =48000A,对设备要求应能 输出 480000A.3 .变压器参数型号每一磁路容量210KVA 105KVA1O5KVA21OK额定组合容量630KVA短路容量（5S）2350KVA初级电压380V次级电爪（全并）42V次级电流（全并）15000A56000A组合阻抗（%）2.52重量3400KG外形尺寸金宽X高输入电压380V多磁路变压器采用 输出电压0430V. TDDGW6-630/0,5型，容量为630KVA,参数如下:4 .电流传感器采用罗氏线圈电流传感器罗氏线圈电流传感器工作原理：罗氏线圈是一种空心环形的线圈，可以直接套在被测量的导体上。导体中流过的交流电流 会在导 体周

5、圉产生一个交替变化的磁场，从而在线圈中感应出一个与电流变比成比例的交 流电压信号。 线圈的输出电压可以用公式Vout=M di/出来表示。其中M为线圈的互 感di/dt则是电流的变比。通 过采用一个专用的积分器将线圈输出的电压信号进行积分可以得到另一个交流电压信号，这个电压信号可以准确地再现被测量电流信号的波形。线圈和积分器：罗氏线圈及配套积分器是一种通用的电流测量系统，应用的场合很广泛，它对待测电流的频率、 电流大小、导体尺寸都无特殊要求。系统的输出信号与电流频率无直接关系，相位差小于0度， 可测量波形复杂的电流信号，如瞬态冲击电流。线性度：罗氏线圈电流测量系统一个突出的特点就是线性度好。线

6、圈不含磁饱和元件，在量程圉，系统的 输出信号与待测电流信号一直是线性的。而系统的量程大小不是山线性度决定的，而是取决于最 大击穿电压。积分器也是线性的，量程取决于本身的电气特性。线性度好使得罗氏线圈非常容易ROGOWSKIThe output voltageCoilmatches the currentwaveform标定，因为系统可以使用常见的基准信号进行标定，标定后的系统在整个量程围都是线性的，测 量结果都是准确的。同时山于线性度好，系统的量程可以随意确定，瞬态反应能力突出。输出指示：积分器输L的交流电压信号可以在任何输入阻抗大于lOkohm的电气设备上使用，例如电压表，示 波器，瞬态冲击

7、记录仪或保护系统。积分器输出的直流电流信号可以广泛应用在数据采集系统及 自动化控制系统中。标定线圈和积分器线圈标定主要是确定线圈互感系数，积分器标定主要是标定输入和输出信号，我们提供的线圈和积分器在出厂前都已经标定完毕，用户订购时需要提供待测电流量程，以便我方标 定，我们不建 议用户自己标定系统。线圈和积分器使用一段时间后，用户不需要进行再次 标定。本方案采川英国rocilck公司生产的电流传感器，资料5 .选相合闸开关及其控制器a.合闸开关选用BTM D20真空断路器或LM50真空断路器做为合闸开关.机械寿命：100 &万次。该开关应用最新先进技术，采用单稳态永磁机构，传动简单可靠，永磁机构

8、控制单元采用全电 子化智能化控制。山主开关电源、控制电源、电容器组、推挽驱动MOSFET开关器 件、分合闸位 置检测器、光电隔离器件、开关电压检测器等组成。控制单元根据断口电压 信号的采样，通过逻 辑计算后发出分、合闸指令。通过高性能的电子元器件的选用、严格的，艺和调试控制、合理的 测量电路及运算电路设计来减小控制信号的离散性，使得选相 合闸时间精度W200ps。b.选相控制器要求采用数控控制选相，选相精度：工频半个周期180。,选相分辩率取100,即1.8。;选相合闸开关的合闸时间精度V 200IJS.选相控制器除用微机控制外，并可单独进行选相控制，用外加电平触发分合操作.选相控制 器自带定

9、时分闸电路，定时围分挡设定为：0.2S/0.5S/L0S/oo,8为 关断定时器分闸电路,选相开关 定时分闸时间的误差，允许为定时设定时间的士10%.6 试验电流的调节将被试开关S接入多磁路变压器二次输出电路，同时在输出电路中还吊有选相合闸 开关ZK,试验电流口为12 = U2 /( Zzk +ZS +ZTD + Zmu + ZTD1 )其中U2 一一多磁路变压器的二次输出电压；Zzk合闸开关的阻抗值；ZS被试开关的阻抗值；ZTD一多磁路变压器的阻抗值；Zmu回路母线的阻抗值；ZTD1 一一多磁路变压器一次回路及电源的阻抗值.不同规格试品的阻抗ZS值有差异，其余各项阻抗值变化不大.要调节试验电

10、流值，只有用调 节多磁路变压器二次输出电压U2值的办法.7 .试验电流及通电时间的测试a.微机测试电流及时间的硬件环节试验电流流过电流传感器产生的电压信号直接输入到A/D卡的输入通道，进行分析采集。b.测试电流值及通电时间的确定对于瞬动脱扣试验，因脱扣动作时间只有0 - 02006S,所以要求记录所有测试电流波形（图 11）,根据波形计算出每个半波的电流值leehalf和总的电流有效值Ieffgel772leffhalf=卡工（厂 At）I eff-totel =lnl,-V。2 a）Z2r= （f;A/i +加2 + /茄 + +3”） 同时要求计算出相 应的厂f值，通电动作时间t,并在屏幕

11、上显示出.对于短延时试验的电流值的确定与瞬动脱扣试验要求相同，要求讣算并显示出电流有效值和值 及时间t.对于长延时试验，也要求讣算并显示有效电流值，时间t及厂f值.在长延时试验时，有时动作时间达数十分钟，微机记录的数据量很大.另外山于电网 电压可能 有变化，引起试验电流的变化，可允许采用在若干周波区段（ZJ占）计算一次有效电流值11.12, 13. 14，最后再计算出总的试验电流的平均有效值，并显示出总的值和 全部通电时间t.C.电流测试精度要求1000-10000A围的精度W2%,超过10000A,测试精度可W+4%8 .合闸选相的方法在进行瞬动特性试验前，先选择试验电流值.用一阻抗值与被试

12、开关S相同的铜排，接入试验 台替代试品，或用一拆除连杆的被试开关接入电路，这台开关通过电流时它不能跳扣，一直处于 闭合位置，参见图12.进相合网控制黑图12根据选择的试验电流大小，适当选择TD变压器各路输出电压.在微机键盘上输入选 择合闸相 位角，选择合闸开关ZK的自动分闸时间为0.2S档,微机在指令控制下命令ZK合闸，微机屏幕显示 出0.2S的测试电流.要求显示出的电流波形可放大，缩小，上下左右 移动.图5三.微机配置，软件及试验记录报表要求1 .工业控制机：研祥工控机，NI采集卡2 .系统界面系统界面分设置区、操作区、波形显示区、试验数据显示区。3 .参数设置包括定时分闸时间选择；试验电流量程选择；选相延时调整；试验特性 选择。4 .操作区包括合闸按钮、分闸按钮、数据存储。5 .波形显示区显示每次试验所测出的电流波形；应用工具可对波形进行测量。6 .数据显示区包括：通电时间t(S)；允通能量R； leff-totel瞬动脱扣电流有效值；leff-half 瞬动脱