4000A框架式断路器磁脱扣测试台方案

共 8 页 1 4000A 框架式断路器磁脱扣测试台方案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 1 反时限长延时保护 L I1 0 4 1 0 I n 2 短延时短路保护 S I2 1 10 I n 3 短路瞬动保护 I I3 1 5 12 I n 4 反时限接地保护 G I4 0 2 1 0 I n 二 试验主电路基本要求 图 2 共 8 页 2 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 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 由于接通电路 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 I3 12 4000A 48000A 对设备要求应能 输出 480000A 3 变压器参数型号 多磁路变压器采用 TDDGW6 630 0 5 型 容量为 630KVA 参数如下 每一磁路容量 210KVA 105KVA 105KVA 210KVA 额定组合容量 630KVA 短路容量 5S 2350KVA 初级电压 380V 次级电压 全并 42V 次级电流 全并 15000A 次级短时电流 全并 56000A 组合阻抗 2 5 组合空载电流 2 重量 3400KG 外形尺寸 长 宽 高 调压器 输入电压 380V 输出电压 0 430V 共 8 页 3 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 会在导体周围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 dt 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 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 1 度 可测量波形复杂的电流信号 如瞬态冲击电流 线性度 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 线圈不含磁饱和元件 在量程范围 内 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由线性度决定 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 统在整个量程范围内都是线性的 测量结果都是准确的 同时由于线性度好 系统的量程 可以随意确定 瞬态反应能力突出 输出指示 输出指示 积分器输出的交流电压信号可以在任何输入阻抗大于 10kohm 的电气设备上使用 例如电 压表 示波器 瞬态冲击记录仪或保护系统 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 共 8 页 4 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 本方案采用英国 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 百万次 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 永磁机构控制单元采 用全电子化智能化控制 由主开关电源 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 严格的工 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 200 s 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 内 选相分辩率取 1 100 即 1 8 选相合闸开关的合闸时间精度 200 S 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 选相控制器自带定时分闸电路 定时范围分挡设定为 0 2S 0 5S 1 0S 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 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串有选相合闸 开关 ZK 试验电流 I2 为 I2 U2 Zzk Zs ZTD Zmu ZTD1 其中 U2 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 多磁路变压器的内阻抗值 Zmu 回路母线的阻抗值 ZTD1 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 共 8 页 5 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 02 0 06S 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 I eff half 和总的电流有效值 I eff totel I eff half t 2 0 2 2 T T i I eff totel 1 2 0 ti nT nT tI 2 1 2 1 ti 2 2 2 ti 3 2 3 ti nn ti 2 同时要求计算出相应的 值 通电动作时间 t 并在屏幕上显示出 tI 2 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 要求计算并显示出电流有 效值和 值及时间 t tI 2 对于长延时试验 也要求计算并显示有效电流值 时间 t 及 值 tI 2 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 另外由于电网 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内 tm 计算一次有 效电流值 I 1 I2 I3 I 4 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tI 2 和全部通电时间 t c 电流测试精度要求 1000 10000A 范围内的精度 2 超过 10000A 测试精度可 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 共 8 页 6 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 11 试验主电路 共 8 页 7 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 I t Ieff totel 瞬动脱扣电流有效值 Ie