济南长仁电气有限公司

摘要：本文介绍了负荷开关试验方式6a和6b的一些试验要求，提供了确定决定试验电流的原则，分析了断口恢复电压，加深对标准的理解。
关键词：负荷开关接地故障开断电流额定电缆充电开断电流恢复电压试验回路
　　中图分类号：TM51文献标识码：A　　Abstract：Thispaperintroducestestrequestontest-duty6aand6fortheswitches,andalsoprovidestheprinciplethatisusedtodeterminetestcurrentandanalyzesrecoveryvoltageacrossthecontacts,thereforethisstandardisfurtherunderstood。　　KeyWords:test-duty6aand6b;earthfaultbreakingcurrent;cable-chargingbreakingcurrentunderearthfault;recoveryvoltage;testcircuit　　GB3804-2004标准规定，用于中性点绝缘或谐振接地系统的负荷开关应具有额定接地故障电流的开断能力（即试验方式6a）以及接地故障条件下的额定电缆充电和线路充电开断电流的开断能力（即试验方式6b）^[1]。本文就试验方式6a和6b进行一些分析，明确标准中的一些要求。　　

1试验方式6a　　

1.1试验电流　　

在中性点绝缘或谐振接地系统中，负荷开关出线端一极对地短路，导致该极与负荷开关电源侧线路的对地杂散电容构成回路，在故障极中流过容性电流。由此额定接地故障开断电流定义为负荷开关在其额定电压下能够开断的故障相的最大接地故障电流。　　标准中没有给出额定接地故障电流开断电流值，这是因为不同的系统结构和布线方式，当发生接地故障时，故障电流各不相同。图1是辐射型结构的配电系统简图，图中：A、B、C为电源三相母线，A1、B1、C1和A2、B2、C2分别为1^＃支路和2^＃支路三相线路，St1和St2分别为支路中的负荷开关，C₁和C₂分别为线路侧对地杂散电容。当1^＃支路D点发生接地故障时，A1和B1相将因为对地电容的存在而有电流流过负荷开关的C1相，同时2^＃支路A2、B2、C2相也会因为对地电容的存在而有电流流过负荷开关的C1相。支路越多，流过故障相的故障电流越大。　　
图1辐射型结构的配电系统简图　　因此，实际试验时，制造厂应根据电力系统的情况合理选择试验电流。一般可选几十安培。　　

1.2试验回路和恢复电压　　

试验回路　　

试验方式6a的试验回路如图2。图中：St为负荷开关，电源电压u_a=U_msinωt，Z_S为电源回路阻抗，Z_S等于100额定有功负载电流开断试验回路的电源阻抗，且其功率因数不大于0.2。电容C应根据试验电压和试验电流确定，电阻R用于限制涌流，一般取容抗的5，不宜过大，否则会影响回路功率因数和恢复电压。　　
图2试验方式6a试验回路简图　　

试验电压应在电流开断后、在负荷开关端子间测量，即ab点间或bc点间电压，试验电压有效值应等于负荷开关额定电压U_r（ 10），由于容性回路中的电压升高，试验电压高于电源电压ΔU。一般ΔU很小。　　参数计算—开断电流和恢复电压　　

为方便计算，忽略电源回路阻抗Z_S，负荷开关合闸状态下的稳态电流为：　　

（1）开断电流有效值为：　　

（2）　　当i_C过零开断后，负荷开关断口恢复电压为（以i_C过零开断时刻为计时起点）：　　

（3）　　负荷开关断口最大恢复电压为U_tr=2U_m。　　如果考虑电源阻抗上的压降，并折算到试验电压，负荷开关断口最大恢复电压为：　　

（4）　　通常，ΔU很小，所以负荷开关断口最大恢复电压约为试验电压幅值的倍。　　额定接地故障开断电流试验仿真波形图如图3。图3中u_a、u_b、u_c分别电源相电压，u_ao、u_bo为图2中a、b点对地电压，u_CO为C相断口恢复电压。　　
图3试验方式6a试验恢复电压波形图　　试验回路的TRV主要取决于回路中实际的R、C和Z_S，因此不必规定电源回路的TRV。　　当进行单相试验时，为保证断口恢复电压为额定电压幅值的倍，试验电压应为U_r。　　

2试验方式6b　　

2.1　试验电流　　

在中性点绝缘或谐振接地系统中，负荷开关正常开合空载电缆或空载线路时，负荷开关电源侧发生一相对地短路故障时，其它两个健全相中会出现更大的容性电流，如图4所示。即接地故障条件下的额定电缆充电和线路充电开断电流是负荷开关在其额定电压下能够开断的健全相中的最大电流。标准规定该电流为额定电缆充电和线路充电电流的倍。由于用于不接地系统，即首开相系数为1.5，通常情况下可以仅进行接地故障条件下的额定电缆充电电流开断试验。　　2.2试验回路和恢复电压　　

试验回路　　

试验方式6b的试验回路如图4（试验中可以不接C相的R和C）。图中符号及参数要求同图1。　　　　

图4试验方式6b试验回路简图　　

试验电压应在电流开断后、在负荷开关端子间测量，即ab点间或bc点间电压，试验电压有效值应等于负荷开关额定电压U_r（ 10），由于容性回路中的电压升高，试验电压高于电源电压ΔU。一般ΔU很小。　　

参数计算—开断电流和恢复电压　　

为方便计算，忽略电源回路阻抗Z_S，负荷开关合闸状态下的稳态电流为：　　

（5）开断电流有效值为：　　

（6）　　

当i_a过零开断后，负荷开关断口A的恢复电压为（以i_a过零开断时刻为计时起点）：　　

（7）负荷开关断口最大恢复电压为U_tr=2U_m。　　如果考虑电源阻抗上的压降，并折算到试验电压，负荷开关断口最大恢复电压为：　　

（8）通常，ΔU很小，所以负荷开关断口最大恢复电压约为试验电压幅值的2倍。　　　　

图5试验方式6a试验恢复电压波形图　　图5为接地故障条件下的额定电缆充电电流开断试验仿真波形图。图5中u_a、u_b、u_c分别电源相电压，u_ao、u_bo为图4中a、b点对地电压，u_AO、u_BO为A、B相负载电容电压，则A、B断口恢复电压分别为u_ao-u_AO、u_b-u_BO。　　

电源回路应符合100额定有功负载电流开断试验回路的TRV参数，因为如果不提供调节TRV的元件，电源回路电感上的能量将无法释放。　　

当进行单相试验时，为保证断口恢复电压为额定电压幅值的2倍，试验电压应为U_r。　　

3结论　　

1）额定接地故障开断电流应由用户根据系统结构确定，电源回路不需规定TRV，开断时断口恢复电压最大值约为试验电压幅值的倍；　　

2）通常情况下可以仅进行接地故障条件下的额定电缆充电电流开断试验，其试验电流为额定电缆充电的倍，电源回路的TRV应符合100额定有功负载电流开断试验回路的TRV，开断时断口恢复电压最大值约为试验电压幅值的2倍。　　参考文献：　　[1]GB3804—2004.3.6～40.5kV高压交流负荷开关[S]