电网保护模拟试验台架技术方案

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1、电网保护模拟试验台架技术方案电网保护模拟试验台架技术方案一．概述电网保护模拟试验台架主要用于进行交.直流开关的保护性能测试及电网选择性保护方法的研究等，应具备以下基本功能：（1）能产生与被模拟电网同等规模的短路电流.电流峰值.时间常数或周期等指标基本一致；（2）能进行短路电流波形记录以利于试验后故障分析；（3）在被测试开关拒动时能可靠抑制短路电流确保试验安全性；（4）测试开关连接灵活，装配可靠；具备低压大电流的模拟能力是实现电网保护模拟试验台架的关键。产生低压大电流的主要方法有：网路试验法，短路发电机实

2、验法及振荡回路实验法等，相对而言，振荡回路试验法具有投资少，使用灵活等优点，因此，电网保护模拟试验台架选择振荡回路实验法来产生低压大电流。二．引用文件和标准GB/T13306-91标牌GJB13A-97舰船电气规范GJB202A-98舰船用配电装置和控制装置通用规范三．使用环境安装于户内海拔高度不超过1000米；周围介质温度不高于+45度，不低于+0度；空气最大相对湿度不超过90%（相对于空气温度20±5℃时）；136/18/2021电网保护模拟试验台架技术方案没有导电及易爆炸尘埃，没有腐蚀金属和破坏绝

3、缘的气体及蒸汽的场所；无剧烈振动和冲击，以及垂直倾斜度不超过5%的场所；电网波动范围：±10%；运行方式：连续运行；。四．主要技术要求和性能指标输入电压：三相交流380V，50HZ；直流电压：≤1000V电流峰值：≤60KA五．物理特性台架集中布置，总体尺寸不大于6000mmX5000mmX2000mm（宽X深X高）；总重量不大于4000kg;耐久性:设计寿命10年无损害人体健康的因素;无噪声要求.六.振荡回路试验法基本原理分析振荡回路试验法基本原理是:将电容C充电后,经过电感L放电,产生一定频率的振荡

4、电流.将被测试开关串联在放电回路中,只要适当地选择电容C和电感L值,即可利用LC谐振原理得到所需规模的短路电流136/18/2021电网保护模拟试验台架技术方案　　　　　　　　　图１：　ＬＣ振荡回路原理图如图１所示，开关Ｓ断开时，已知电容被充电至Ｕ０，开关Ｓ闭合后，电容Ｃ放电，则电路可用微分方程描述为：(1)当选择参数满足条件R＜2时(由于振荡回路中R常常很小,该条件容易满足),上述线性常系数二阶齐次微分方程的解为:（2）其中：；；则：(3)分析式（2）式（3），可获得如下几个基本结论：（1）电感和电容

5、参数的乘积决定了电流峰值时间；（2）电感决定了初始电流上升率；（3）放电电压的选取一方面考虑电流峰值的大小，另一方面考虑分断时剩余电压；（4）回路电阻主要取决于电感电阻，而100uH电感电阻约2~3毫欧；。136/18/2021电网保护模拟试验台架技术方案6．1交流开关试验取电容初始充电电压U0为300V，且5ms时短路电流达到峰值，实取L=420uH.电容取C=30mf,R=12mΩ。仿真波形如下：图2交流电网模拟短路电流曲线从上图可以看出,模拟短路电流周期约为20ms,第一周波有效值约为1600A，

6、与理论预期计算结果接近，表明振荡回路试验电路可用于交流塑壳开关的保护性能特别是瞬动保护性能测试。6．2发电机1短路电流模拟（1）周期及频率计算根据短路电流计算结果，某发电机1短路电流峰值约为33KA，峰值时间约为3ms,则振荡回路产生的正弦振荡电流的周期T=12ms,角频率（2）电感计算136/18/2021电网保护模拟试验台架技术方案取电容初始充电电压UO为1000V，根据式（3），在电流峰值处有如下关系：。（3）电容计算，取C=60mF。(4)电阻R=2mΩ。（5）仿真验证图3清楚给出了模拟短路电流

7、约在3ms达到峰值30KA,可基本满足模拟要求.七．电网保护模拟试验台架的连接原理图如下图所示：图4电网保护模拟试验台架连接原理图136/18/2021电网保护模拟试验台架技术方案图5:操作显示功能示意图主要设备及元件组成如下表：序号代号设备及元件名称规格与性能参数数量备注1可调直流电源软开关电源10KWDC100~1000V1新瑞科2R1充电电阻100Ω/2KW13C1~C30电容20mF/1500V304L1~L10电感100UH,能承受60KA峰值电流20ms10新瑞科5L11~L30电感20UH

8、,能承受60KA峰值电流20ms20新瑞科6HA1电流霍尔传感器CHB-4000S，变比5000：1，测量电阻1.25Ω（4000A/V）17HY1电压霍尔传感器AV100-100018SCR1晶闸管KP4000/3000V19D2续流二极管ZP：4000A/2000V，110D1反并联二极管ZP：4000A/2000V，111R3放电电阻10KΩ/100W112试验控制器FC4011新瑞科13KM1交流接触器LC1-D25线圈电压AC22