LC振荡回路开关电器短路开断试验系统

1.试验的等效原则

        在冲击发电机容量不能满足短路电流开断试验要求时，国标中曾推荐采用LC 振荡回路或复合振荡回路（由电流振荡回路和电压振荡回路组成）来等效开关电器短路开断试验。这种开断试验的等效原则是：最大冲击电流相等、电流作用时间相同、断口恢复电压相同。下面分析一种具有截流和限流特性的新型爆炸开关——熔断器并非线性电阻式局速开关装置，用LC 振荡回路进路进行开断试验时的等效情况，其等效原则有3个。

        a.最大冲击电流。由于开关电器的截流特性，开断过程中设备所承受的最大冲击电流即等于开关电器的截流值。

        b.电流作用时间。电流作用时间影响的是热稳定指标Ⅰ2t和开断过程中需要断口消耗的能量。开关电器截流时间大约为1m , 电流在非线性电阻中衰减时间小于2 ms，电流持续时间不到3 ms。考虑三相电流之间的相位差后，电流持续时间最大不超过7 ms。在这样短的时间内，电源提供的能量可以忽略，只需考虑在截流时刻电感中储存的磁能，由于开关电器的快速性和截流性，可使Ⅰ2t降低数百倍甚至上千倍。在满足了截流值和能量相等的条件下，Ⅰ2t 自然满足。而在截流值相等的条件下，能量相等就是电感相同。

        c.断口恢复电压。截流之前作用在断口上的最大电压不大于截止电流在熔断器冷态电阻上产生的压降。而且，这个只有几百欧电阻的恢复电压对断口根本不构成威胁。截流瞬间作用在断口上的恢复电压为熔断器熔断时产生的弧压。非线性电阻导通后作用在断口上的恢复电压由非线性电阻的残压决定。在满足截流值相同的原则下，作用在断口上的恢复电压自然等效。

        因此，用LC 振荡回路进行开关电器的短路开断试验时，应遵循的等效原则简化为：截流值相同试验回路的电感相同、非线性电阻的残压相等。

        2.试验回路接线

        试验振荡回路由1个电感线圈L 与若干台并联的脉冲电容器组串联组成，并配有充电设备、分断开关s和辅助测量系统，试验原理图如下图所示。

        当电容器组的充电电压达到预先确定的数值时。合上开关s，开关电器装置动作，并产生弧压将电流逼入非线性电阻中快速衰减，由计算机数据采集系统记录开关电器动作时的电流、电压曲线和有关数据。

        3结论

        试验装置由50 台10kv 120μF 的电容器并联与电感量为0.213mH的电感线圈、分断开关K 及被试品开关装电器置串联组成整个试验过程分动作试验和开断试验2 种形式。动作试验是在试验电流达到启动电流值时，检查装置能否可靠动作，但不启动爆炸桥体，而开断试验是在装置达到整定值时，直接出口启动爆炸桥体进行全过程分断。现场开断试验中，计算机数据采集系统记录的波形图较多，这里从略。

        在试验中，由于充电电压的数值调整不易控制，实际充电电压比理论计算值小，但实测预期数据已接近理论计算值，且试验结果误差小于2.5 %该误差在允许的范围内，能满足工程需要。

        试验表明，开关电器装置在短路电流第1半波未升起之前，强制切断短路电流，高能Zn0 电阻限制了操作过电压，说明了该装置能迅速切断短路电流，能有效地防止其他设备的损坏。

        试验测得开关电器装置截流时间为0.68m s，衰减完成时间为0.928mS，现场实际测试高变微机差动保护从启动到出口的最短时间为55ms，说明了该装置比微机保护动作更快。

        我公司的试验装置在整个试验过程中，安全可靠，且结构简单、操作方便，是生产运行单位进行动态试验的简便设备。