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特高压断路器是特高压输电系统中的关键设备，其开断性能直接关系到电力系统的安全稳定运行。为验证其开断能力，需通过开断试验进行验证。目前常用的开断试验回路主要有三种：并联电容器试验回路、振荡回路（RLC回路）和合成试验回路。

并联电容器试验回路适用于小电流、高电压条件下的开断试验，通过电容器放电产生试验电流，结构简单、成本较低，但难以模拟实际短路电流波形，适用范围有限。振荡回路利用电感、电容和电阻构成振荡电路，能较好地模拟短路电流的衰减特性，适用于中等容量断路器的试验，但设备庞大，调节复杂。合成试验回路则结合了电源系统和辅助电源的电流，通过控制辅助电流与主电流的相位关系，实现对大短路电流的模拟，适用于特高压大容量断路器的试验，但系统复杂、投资大。

综上，三种试验回路各有优缺点，选择时需根据断路器的额定参数、试验要求及经济性综合考虑。合成试验回路因能较好地模拟实际故障电流，成为特高压断路器开断试验的主要方式。

特高压断路器几种开断试验回路比较

裴振江1.2， 姚斯立2，何俊佳1t∕cemia 008-2018 光纤预制棒用四氯化锗，叶会生

（1.华中科技大学电气与电子工程学院，湖北武汉430074；2.西安高压电器研究所，陕西西安710071

特高压断路器大容量试验要求

进人特高压领域，由于试验容量的限制，一般采 用合成试验回路对断路器的大容量开断能力进行考 核。为了满足等价性要求，IEC标准和国标对引人电 流的大小和频率都有严格的要求。这些标准的具体规 定为2：①开断电流波形应与实际短路电流的波形基 本一致，以保证燃弧过程和电弧能量与实际基本相 同；②电流零点附近的电流、电压波形应与实际情况 一致，以保证零点附近的物理过程与实际相同；③恢 复电压的大小、频率和波形应与实际情况基本一致， 以保证电压恢复过程和过零后复燃过程与实际相同。 传统的合成试验回路由电流源和电压源两部分 组成。电流源提供试验所需的大电流，而电压源提供 电弧熄灭后所需的高的恢复电压。整个开断过程的

典型描述见图1。 从被试断路器电弧电压示波图来确定电弧电压 显著变化阶段，此阶段决定了试验可采用的引人电 流的最高频率f，这是因为电弧电压显著变化阶 段必须比电弧单独由引人电流供给的时间短。为做 到这一点，与f相应的周期至少应是电弧电压显 著变化阶段的4倍。根据这些要求，对于电流引人 型回路，引人电流的频率f不应大于fm，但f又应 足够高，以防止在燃弧阶段因引人电流和工频电流 叠加而引起过度的电流畸变，而且还应足够低于 瞬态恢复电压的基频，使回路易于调整。通用的引 人电流频率为250Hz到1000Hz

适用于特高压断路器的合成试验回

适用于特高压断路器的合成试验回路

2.1Hitachi回路

日立四参数合成试验回路由于使用了第2个辅 助断路器和更多的电路元件，其提供相同试验环境 所需的容量更小.因而显得更加经济

ABB公司提出一种增强型的电流引人回路 (EPIC回路）4（见图3），它像并联电流引入回路 样有着一个辅助断路器（AB1）和一个火花隙 (Gap2)。同时还需要一个额外的辅助断路器(AB2)， 以便把“第1个"电压回路和电压引人回路（“第2 个"电压回路）孤立起来。 EPIC回路基本的操作过程分为两步。第1个电

Vol.42 Oct.2006

图3增强的电流引人合成仿真试验回路

压源回路提供引人电流并负责产生TRV的第1部 分。第2个电压源回路使用电压引人完成四参数的 TRV。操作过程详见文[4]。

为比较不同合成试验回路的性能，采用PSCAD 对直接试验回路、Hitachi四参数回路和ABB的 EPIC回路进行了仿真。仿真过程中所取各回路的元 件参数见表1。

为了模拟开断过零时刻的电弧电阻的变化，借 助经典的Mayr电弧模型，建立了PSCAD中可用的 电弧电阻模块。Mayr模型中用于描述电弧阻抗变化 的方程为！

其中：g为电弧电导；0为电弧时间常数；e为电弧电 压；i为电弧电流：P为单位弧长的功率损失。 将该电弧电阻模型参数化后，形成PSCAD中的 可控阻抗元件，即可实现对开断过程的仿真。图4是 根据上述模型仿真得到的电弧电阻率的变化

图4开断过程中的电弧电阻率变化（电弧时间常数0=65

针对800kV/63kA断路器开断试验的要求，对 直接试验回路在分断过程中的电压、电流变化进行 了仿真计算

第42卷第5期 2006年10月

直接试验回路的原理电路见图5。将3.1所建立 的电弧电阻模型代人到仿真电路中，采用PSCAD仿 真得到开断过程中的电流波形见图6。

图5 直接试验回路试验原理

对图3所示的Hitachi四参数回路进行仿真后 得到的开断过程中的电压、电流波形见图7。

对图4所示的EPIC回路进行仿真后得到的开 断过程中的电压、电流波形见图8（a），8（b)。

以直接试验回路的开断参数为标准，总结 Hitachi四参数回路和EPIC回路的开断参数见表2 各回路电容器的储能比较见表3。 从表2和表3可看出，EPIC相对于Hitachi回 路，其恢复电压参数与IEC标准规定值更接近，尤

福州大学城校际道路施工组织设计 高压电宝 High Voltage Appe

EPIC回路开断时的电流和电片

表2各回路的TRV计算参数比较

表3 各回路的电容器储能比较

其是恢复电压第1峰值时间。同时，电压源主电容 C的储能也更低

其是恢复电压第1峰值时间。同时高层建筑悬挑脚手架施工组织设计，电压源主电容 C的储能也更低