分断短路电流实验研究：优化方案

2025-09-29 百科知识版权反馈

【摘要】：实验中的故障电流是利用单频振荡回路提供的，主要是将大型电容器组充电后使之对电感放电以产生工频电流。实验开始前，S1打开，通过整流器对电容器组Ci充电，当达到实验所需的电压后，断开充电电路，即可开始实验。图2-14 实验电路图图2-15是预期电流10kA时对断路器进行实测的短路试验波形，图中通道CH1、通道CH2和通道CH3分别为短路电流、电弧电压和主轴转角。根据实验条件，以下仅分析单相短路情况，并认为短路电流作用在中相触头系统。

实验中的故障电流是利用单频振荡回路提供的，主要是将大型电容器组充电后使之对电感放电以产生工频电流。图2-14是本实验的原理图，振荡频率为50Hz。其中SP为实验样机MCCB，C_i和L_i分别为电流回路的充电电容和振荡电感，F是一个经过严格标定的无感采样电阻，其阻值为90μΩ，误差范围为0.2级，S₁为主合闸开关。实验开始前，S₁打开，通过整流器对电容器组C_i充电，当达到实验所需的电压后，断开充电电路，即可开始实验。闭合S₁、C_i、L_i、S₁、S₃和F就构成了一个典型的单频振荡回路。通过分流器F测量电弧电流，高压探头和角度位移传感器测量电弧、电压的触头支架转轴的转角波形。

图2-14 实验电路图

图2-15是预期电流10kA时对断路器进行实测的短路试验波形，图中通道CH₁、通道CH₂和通道CH₃分别为短路电流、电弧电压和主轴转角。假定短路发生时刻为t₀=0，在t₀～t₁时间内动触头和动导电杆上受到电动斥力的作用，这个电动斥力由两部分组成：霍姆力F_H（Holm force）和洛伦兹力F_L（Lorentz force），霍姆力是由动、静触头接触点引起的电流线收缩造成的，而洛伦兹力则由于动导电杆和静导电杆通过短路电流后相互作用产生的，在t₀～t₁时间段内由于电动斥力小于触头压力，因而动静触头保持闭合位置。电动斥力随短路电流增大而增大，在t₁瞬间电动斥力增大到等于触头压力，这以后动、静触头开始分离，动、静触头一分离，接触点不存在，因而没有霍姆力，这时作用在动触头上的力是洛伦兹力和因为电弧呈现而产生的气动斥力，在这两个力作用下，动触头斥开距离越来越大，但随着斥开距离增大，这两种力随之减小，而相反触头上作用的触头弹簧反力却随开距增大而变大，因此若机构不能及时动作，则动触头可能会在触头弹簧作用下回落。短路电流来到后，瞬时脱扣器开始动作，到t₂瞬间，通过锁扣m，使跳扣k带动机构动作（图2-2），机构动作后就带动导电杆和动触头直至触头完全打开。

根据实验条件，以下仅分析单相短路情况，并认为短路电流作用在中相触头系统。(https://www.chuimin.cn)

图2-15 短路实验波形（预期电流为10kA）

CH1—短路电流 CH2—电弧电压 CH3—主轴转角

分断短路电流实验研究：优化方案

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