网络试验即是把被试断路器接到下列所需的电网上，人为造成电网短路来进行断路器开断能力的试验。网络试验不需要专门的电源，投资费用较低，试验条件符合断路器实际使用情况，等价性好。要克服这些缺点，应在固定的地点建立固定的网络试验站。由于受电力系统短路容量的限制，网络试验站只能试验开断容量较小的断路器。为了扩大网络试验站的试验容量，常常把网络试验站与合成回路实验室结合在一起，达到开断试验的目的。......
2023-07-02
断路器开断性能：交直流分量特征值解析
【摘要】：开断性能是断路器重要的性能之一。国家标准规定，断路器的额定短路开断电流是在标准规定的相应工频及瞬态恢复电压下能够开断的最大短路电流，可用2个特征值表示：一是交流分量有效值，简称为额定短路电流；二是直流分量百分数。
开断性能是断路器重要的性能之一。当电力系统发生短路故障时，短路电流比正常负荷电流大得多，这时电路最难开断。当接地短路等故障的电流值、暂态恢复电压上升率及峰值和工频恢复电压超过某一限度时，显然断路器不能开断。因此，可靠地开断短路故障是高压断路器主要的也是最困难的任务。按照以下参照标准规定的条件，给出断路器能够开断的电流值的限度。
1.额定开断电流
额定开断电流也称为额定短路开断电流，是标志着高压断路器开断短路故障能力的参数。这是在规定的使用和性能条件以及规定的电压下，断路器能够开断的预期开断电流值，即所能开断的最大短路电流。断路器的额定短路开断电流一般比其所能开断的极限电流值稍低，以留有裕量。国家标准规定，断路器的额定短路开断电流是在标准规定的相应工频及瞬态恢复电压下能够开断的最大短路电流，可用2个特征值表示：一是交流分量有效值，简称为额定短路电流；二是直流分量百分数。标准上规定，若直流分量不超过20%，则额定短路开断电流仅以交流分量有效值来表示。交流及直流的确定如图6-4所示。
图6-4 短路关合和开断电流及直流分量百分数的确定
AA′、BB′—短路电流包络线；Bx—短路电流零线；CC′—任一时刻电流波形零线的偏移；
DD′—任一时刻交流分量的有效值，从CC′测量；EE′—触头分离时刻（起弧）；IMC—关合电流；IAC—在EE′瞬间交流分量幅值；IDC—在EE′瞬间直流分量幅值；（IDC/IAC）×100%—直流分量的百分数。
如图6-4所示，设在起弧瞬间的交流分量幅值为IAC，直流分量振幅为IDC，通常需要开断的额定开断电流可用
（对称分量有效值）表示。当需要特别指出非对称开断电流时，可用
表示。对于三相断路器采用通过最大电流一相的开断电流表示。
额定短路开断电流的交流分量有效值从下列数值中选取：1.6、3.15、6.3、8、10、12.5、16、20、25、31.5、40、50、63、80、100 kA。
另外，在电力系统发生短路故障后，要求继电保护系统尽快动作，断路器开断得越快越好。这样可以缩短电力系统故障存在的时间，减轻短路电流对设备的冲击。更重要的是，在超高压电力系统中，尽快开断短路电流可以增加电力系统的稳定性，从而保证输电线路的输送容量。因此，断路器的开断时间在额定开断时间以内也是必要条件。
2.瞬态恢复电压与工频恢复电压
电力系统发生短路后，断路器分闸开断短路电流。断路器触头分离后，触头间产生电弧。在电弧电流过零瞬间，电弧熄灭，触头上产生暂态恢复电压。在电压恢复过程中，出现在弧隙间的是具有瞬态特性的电压，称为瞬态恢复电压utr。瞬态恢复电压存在的时间很短，只有几十微秒至几毫秒。瞬态恢复电压消失后，弧隙出现的是由工频电源决定的电压，称为工频恢复电压upr，如图6-5所示，工频恢复电压也可以说是电弧熄灭后弧隙上恢复电压的稳态值。图6-5（a）所示的电压恢复过程是带有周期性分量的或是多频分量的振荡过程，图6-5（b）所示是非周期过程。
瞬态恢复电压与工频恢复电压统称为恢复电压。
图6-5 恢复电压
（a）周期性的振荡过程；（b）非周期过程
交流电弧的熄灭条件：弧后触头间的介质恢复强度在任何瞬间大于作用在断口上的暂态恢复电压值。当交流断路器开断短路故障时，瞬态恢复电压具有决定性的作用，因此也是分析研究的主要方面。常用断路器的零前电流下降率和零后瞬态恢复电压上升率的乘积
来衡量它的灭弧能力。
瞬态恢复电压的变化取决于：工频恢复电压的大小与频率；电路的阻尼值（如电路中的电感、电容和电阻的数值）以及它们的分布情况；断路器的电弧特性，因为电流过零时弧隙电阻值的差别很大，因此弧隙电阻会给瞬态恢复电压带来很大的影响。
当电流过零时，假设断路器触头间弧隙电阻无穷大，那么瞬态恢复电压只取决于电路参数（电压大小、频率、电感、电容和电阻等），而与断路器本身无关。这种开断无直流分量的交流电流时的瞬态恢复电压为电网的固有瞬态恢复电压或预期瞬态恢复电压。在断路器标准中规定的瞬态恢复电压都是指的电网固有瞬态恢复电压。
我国标准规定，出线端短路时的预期瞬态恢复电压，是断路器在出线端短路的条件下，应能开断的回路的瞬态恢复电压极限值。
当三相断路器开断时，电流首先过零的一相称为首开极，首开极所开断的电流是单相的，对于不同形式的短路，在首开极开断过程中，工频恢复时值是不同的。首开极触头间的工频恢复电压与系统相电压幅值之比称为首开极系数。对于三相不接地短路，首开极系数kpp=1.5；对于中性点经阻抗接地系统三相短路，kpp不大于1.3；对于两相异端短路，
。
对电力系统中存在的多频暂态恢复电压波形，可以按规定的方法将其化为等效的标准波形后，再进行处理。
表征瞬态恢复电压特性的数值有四参数法和二参数法，如图6-6所示。
当电力系统电压等于或高于110 kV，且短路电流比较大时，瞬态恢复电压适于用四参数法确定的三条线段所组成的包络线来表示，如图6-6（a）所示。在图6-6（a）中，u1为第一参数电压，t1为到达u1的时间，uc为第二参数电压（TRV峰值），t2为到达uc的时间。
图6-6 四参数法和二参数法恢复电压特性
（a）四参数法恢复电压特性；（b）二参数法恢复电压特性
图6-6的参数说明如下。
（1）uc：瞬态恢复电压峰值，到达此峰值的时间为t3（四参数法中为t2），以uc、t3表征恢复电压特性的方法称为二参数法。
（2）u1：四参数法恢复电压的第一参考电压，它是首开极恢复电压中的工频分量幅值，到达此值的时间为t1，以uc、t2、u1、t1表征恢复电压特性的方法叫作四参数法。
（3）td：时延线的起始时间，时延线的终点坐标为（u′，t′）。
（4）uc/t3：二参数法恢复电压上升陡度（kV/s）。
（5）u1/t1：四参数法恢复电压上升陡度（kV/s）。
由于断路器电源侧局部电容的影响，在瞬态恢复电压最初几微秒内产生了一较低电压上升率，通过引入一个时延来考虑这个影响。图6-6中，td表示时延，u′为参考电压，t′为到达u′的时间。
额定电压72.5 kV及以下预期瞬态恢复电压的标准值均以二参数法表示。
126～800 kV预期瞬态恢复电压的标准值，除10%额定短路开断电流的TRV用二参数法表示外，其余均用四参数法表示。
对于额定短路开断电流超过50 kA且额定电压为126 kV及以上，或断路器电源侧直接连接大型电缆网络等情况，均采用较低的TRV上升率试验断路器可能更经济合理。对于单相系统或在其他更严酷条件下使用的断路器，如下列情况：
（1）靠近发电机回路的断路器；
（2）断路器直接与变压器连接，断路器和变压器之间无明显附加电容，且由变压器提供的短路电流大于断路器额定开断电流的50%；
（3）靠近串联电抗器的断路器；
（4）开断近区故障。
当出现上述情况时，TRV值还应特别考虑基本短路试验系列，有试验方式T10、T30、T60、T100s，分别由额定操作顺序组成，规定了瞬态和工频恢复电压下开断10%（T10）、30%（T30）、60%（T60）和100%（T100s）的额定短路开断电流，其直流分量小于20%。在短路试验方式T100s中可能会分成关合试验和开断试验。此时，构成关合操作的部分称为T100s（a），构成开断操作的部分称为T100s（b）。
有关电器学的文章
- 详细阅读
-
如何应对失步故障以及断路器开断详细阅读
出现失步故障时，系统发生振荡。断路器开断时失步故障电流虽然较小，但恢复电压很高，断路器开断失步故障也不轻松。若IS已达到断路器的额定开断电流，则失步故障电流能达到断路器额定开断电流的50%。由此可见，只要两个电力系统之间，联络线的长度不太短，失步故障电流不会超过额定开断电流的25%。失步故障开断时的瞬态恢复电压与出线短路故障和近区故障时不同。图3-34 失步故障时的瞬态恢复电压......
2023-07-02
-
近区故障开断试验解析与优化详细阅读
我国国家标准GB/T 4474—1992规定，额定电压63kV级及以上，额定短路开断电流大于12.5kA，现行IEC标准也规定，对额定电压为52kV及以上，额定短路开断电流超过12.5kA，且直接与架空线相联的三相断路器要求进行近区故障的开断试验。对近区故障而言，明显地存在长短燃弧时间的差异。......
2023-07-02
-
如何处理并联断路器开断短路故障？详细阅读
当K2点发生短路故障时要求断路器QF1与QF2切除短路故障。断路器动作前，由母线阻抗决定了它们之间短路电流的分配，Is1与Is2的大小可能是50%∶50%或100%∶90%或其他比例。只要Is不超过断路器QF2的额定开断电流，QF2能够可靠的开断电路，与一般短路故障的开断没有区别。这一情况与上节讨论的开断发展性故障有些相似。......
2023-07-02
-
不同条件下的开断与关合性能优化详细阅读
我国标准规定额定电压72.5 kV以上、额定开断电流12.5 kA以上，直接与架空线连接的断路器也必须进行开断近区故障能力的短路试验。进行这些试验的目的是确定断路器在近区故障条件下，瞬态恢复电压由电源侧和线路侧组合时断路器开断短路电流的能力。这种在开断动作过程中引起的短路故障，称为发展性故障。......
2023-06-30
-
电力系统中的短路故障与断路器开断详细阅读
电力系统中的短路故障是指系统中不同相的导线或相对地发生金属性的连接或经小阻抗的连接，短路类型有单相短路、两相短路、两相对地短路和三相短路等。一般情况下，三相短路最为严重，单相短路故障几率最高。电力系统发生短路时，短路电流可能达到很大的数值，上万安甚至十几万安。对于暂时性故障，系统就因此恢复正常运行，如果是永久性故障，断路器合上后短路仍存在，则必须再次断开断路器。......
2023-07-02
-
开断特性仿真分析详细阅读
图8-3为额定电流为16A的微型断路器，当短路电流通过瞬动电磁铁线圈时，铁心向左移动，顶动脱扣杆，使机构脱扣。图8-3 微型断路器现对上述微型断路器描述其仿真过程。为了验证计算准确性，在预期电流Ip=10.2kA，U=232V，cosφ=0°，βv=4.5257×10-7条件下进行了开断试验，试验结果与计算机仿真进行了对比，如图8-7所示。......
2023-06-15
-
空载长线开断试验优化详细阅读
切空载长线的性能必须由制造单位提出保证。当A相发生短路后，B、C相首、末端的断路器动作不同期，后跳开的断路器是切空载长线；当A相故障仍然存在，三相断路器重合失败再次分断，B、C相上首末端的断路器仍然不同期，因而后开断的那一相断路器是重复的切断空载长线—此种情况下的操作方式为“分—0.3s—合分”。如果是以三相断路器进行三相试验，则不需要控制相位，只需要进行10次试验即可。......
2023-07-02
相关推荐