【摘要】熔断器触发的负荷开关分闸时间T0可看作由模拟熔断器触发的负荷开关分闸时间T′0和撞击器的金属丝熔化时间 Tr组成。T′0可通过本文介绍的试验方法测得,Tr数值比T′0小得多,可按经验数据选取。 1 概述 由于负荷开关—熔断器组合电器的结构简单,造价低,保护特性好,且在保护变压器方面比断路器有更好的效果,目前在城乡电网改造中已得到了广泛的应用。转移电流是这一电器的一个重要参数,也是其技术性能中的重点和难点。在实际生产及检验过程中对转移电流的确定及相关问题仍存在不少分歧。 转移电流是指熔断器与负荷开关转换开断职能时的三相对称电流。当低于该值时,首开相由熔断器开断,后两相由负荷开关开断,或全部由负荷开关开断;当大于该值时,三相电流均 由熔断器开断。 IEC420及GB16926中推荐,确定转移电流的重要参数是熔断器通过撞击器触发的负荷开关的分闸时间T0,转移电流的大小是在熔断器的最小时间—电流特性上,熔化时间等于0.9 T0时的电流值。T0是由熔断器触发的负荷开关的分闸时间,标准中明确定义为:从熔断器 起弧时刻到所有相弧触头都分开时刻的时间间隔,并规定由制造厂提供此值。由此可见,T0是一个动作参数,如何确定T0,乃是确定转移电流数值的关键。2 T′0的引入和T0的确定 为清晰地表示转移电流开断过程中的时间关系及T0的意义,本文将整个过程用图1描述。这里所述的撞击器为弹簧型撞击器。 在熔断器熔体弧前(熔体熔化)时间OA内,与熔体并联的撞击器内电流很小,因此撞击器不动作。在熔断器起弧(A时刻)后,较高的电弧电压加在撞击器两端,使其有较大的电流通过,在撞击器的金属丝熔断后,撞击器开始运动(B时刻)。根据笔者在实验室及型式试验站对实际熔断器产品有关撞击器特性的试验[1],撞击器一般在熔断器尚未熄弧时就已经动作,故图中B点比C点(熔断器熄弧)提前。 撞击器动作后经过一段时间,在D时刻接触组合电器的脱扣板,再经过一定的脱扣时间,负荷开关的动触头在E时刻开始运动,走完其超行程后,在F点与静触头分离(DF段时间 TDF就是负荷开关的固有分闸时间Tg),在剩余通电的两相触头间产生电弧,最后在G时刻熄弧,H时刻开关分闸结束。 很明显, T0就是AF段的时间。它包括撞击器金属丝熔化时间Tr、撞击器运动到脱扣板接触的时间以及负荷开关的固有分闸时间Tg,其中撞击器的金属丝熔化时间与熔断器的电弧特性有关。 由于熔断器在实际工作条件下或进行转移电流型式试验时将高压回路与测量回路隔离有一定困难,至今尚未见到有关T0测量数值的报导。 为较准确地确定T0,本文引入T′0这一时间概念,它是指由模拟熔断器触发的负荷开关的分闸时间,而忽略由人触发动作与由电气(电弧电压)触发动作之间的差别,即相当于图1 所示的BF段时间,这样,就避开了AB段时间测量的难度。T′0与T0之间的差别在于,T′0少了撞击器的金属丝熔化时间Tr,实际上,这段时间可以根据现有试验数据获得。由于该时间只占T0的很小一部分,由此造成的误差不 会太大。根据笔者的试验数据,额定电流100A、带中型撞击器的限流熔断器,在200V、约10.5倍额定电流下分断时,Tr约为6ms[1],在实际产品运行时,由于系统电压较高(12kV),该时间会更短一些。 这样,如能测得T′0,便可确定T0= T′0+Tr,进而可较准确地确定转移电流的数值。3 T′0的测量 迄今,许多厂家都未对模拟熔断器触发的负荷开关分闸时间进行过测量,转移电流大多是根据其他厂家“模仿”而来的,模拟熔断器仅用来验证能否脱扣而已,甚至连型式 试验站也未或未能对被试样机的T′0值进行测量。 T0的测量可用多通道数字示波器或较先进的开关机械性能测试仪进行,为此,可在模拟熔断器上、脱扣板上各加装一辅助回路的触点,在开关上加装相应的传感器,连同开关的机械性能一并测量。在测试T′0时,使用XBT型(德国)开关机械特性测试仪,SF6负荷开关上加装旋转式行程传感器,测量的结果如图2所示。图中T1、T2、T3时刻分别对应图1中的B、D、F 时刻,T1时刻表示模拟撞击器开始运动;T2时刻表示撞击器接触脱扣板,T3时刻表示负荷开关所有相触头分离。
由图2可知,模拟熔断器触发的负荷开关分闸时间为:T′0=T3-T1=51ms,即对应于图1中的TBF=51ms。负荷开关的固有分闸时间为:Tg=T3-T2=25ms,即对应于图1的TDF=25ms。 用此试验方法,可以根据需要对脱扣机构或操动机构进行调整来改变T′0的大小,以满足转移电流开断的需要。4 Tr的确定 这里,我们以FLRN36-12型SF6负荷开关—熔断器组合电器型式试验记录的电流和断口电压波形(以三次开断中的一次为例)和前面所述部分的测量,来介绍确定Tr的方法。被试的熔断器额定电流为125A,带有中型弹簧型撞击器。从试验波形上可读出下列数据:熔断器通流时间,即图1中的TOC=117ms;负荷开关通流时间,即图1中的TOG=170ms;熔断器燃弧时间,即图1中的TAC=10ms;负荷开关其余两相的燃弧时间,即图1中的TFG=8ms;结合图1和上一节所述的测量结果,可进行如下推算:TCG=TOG-TOC=53ms TCD=TCG-TDF-TFG=20ms则TBC=TBF-TCD-TDF=6ms 于是,Tr=TAB=TAC-TBC=4ms 这里TBC为正值,也就是说,撞击器开始触发动作发生在熔断器熄弧以前。熔断器起弧后4ms,撞击器的金属丝就已熔断,由此可知,该样机在本次开断中的T0为:T0== T′0 +Tr=55ms
5 结论1.组合电器是熔断器触发的负荷开关分闸时间可以由模拟熔断器触发的负荷开关的分闸时间和撞击器金属丝的熔断时间进行近似估算。2.制造厂应该对组合电器的模拟熔断器触发的负荷开关分闸时间进行测试分析,并根据需要进行调整。3.实际组合电器在开断转移电流时,撞击器在熔断器尚未熄弧时就已经动作。
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