1試驗(yàn)樣品和試驗(yàn)設(shè)備

1.1試驗(yàn)樣品本次試驗(yàn)對(duì)象為廣泛應(yīng)用于壓水堆核電廠直流系統(tǒng)中的微型斷路器(MCB)和塑殼斷路器(MCCB)，其中微型斷路器型號(hào)為C65N，塑殼斷路器型號(hào)有NS250N、VL160X、VL630、FD160和FE250。用于抗震試驗(yàn)的各型號(hào)斷路器均為通過基準(zhǔn)性能試驗(yàn)及機(jī)械操作考核的試樣。

1.2試驗(yàn)設(shè)備和儀器抗震試驗(yàn)所用的試驗(yàn)裝置為中國核動(dòng)力研究設(shè)計(jì)院核級(jí)設(shè)備鑒定中心的單向液壓振動(dòng)臺(tái)，其主要性能參數(shù)如下：臺(tái)面尺寸：1.5m×1.5m;臺(tái)體承重：2000kg;最大位移：±125mm;最大加速度：10g;頻率范圍：隨機(jī)振動(dòng)0.1~100Hz;正弦振動(dòng)：0.1~80Hz。試驗(yàn)中采用BK公司的BK4382型加速度傳感器和BK2692型電荷放大器測(cè)量臺(tái)面和被試設(shè)備上的運(yùn)動(dòng)加速度。數(shù)據(jù)采集采用奧地利DEWETRON公司生產(chǎn)的DEWE2010型數(shù)據(jù)采集儀。

2抗震試驗(yàn)的要求和試驗(yàn)過程

2.1試樣的安裝和測(cè)點(diǎn)布置抗震試驗(yàn)前對(duì)斷路器樣品進(jìn)行結(jié)構(gòu)檢查和基本通斷功能檢測(cè)，結(jié)構(gòu)完整且通斷功能正常的情況下，將所有斷路器試樣安裝在同一個(gè)剛性支架上，一起進(jìn)行抗震鑒定試驗(yàn)。微型斷路器通過安裝卡槽安裝在支架上，塑殼斷路器均通過螺栓直接安裝在支架上，然后通過螺栓將安裝支架與振動(dòng)臺(tái)臺(tái)面剛性連接。圖1為斷路器試樣X方向的安裝圖。在振動(dòng)臺(tái)臺(tái)面、各個(gè)斷路器上分別安裝加速度傳感器以監(jiān)測(cè)試樣輸入運(yùn)動(dòng)和試樣的響應(yīng)，經(jīng)過數(shù)據(jù)處理以便得到它們的各階振型、自振頻率和阻尼比參數(shù)等，請(qǐng)參見圖1。并且試驗(yàn)中將每個(gè)斷路器的觸點(diǎn)串聯(lián)并分別接入數(shù)據(jù)采集儀，以實(shí)現(xiàn)對(duì)每個(gè)斷路器的觸點(diǎn)信號(hào)的監(jiān)測(cè)。

2.2抗震性能試驗(yàn)反應(yīng)譜根據(jù)G-STERINO.E-95004《GenericseismictechnicalevaluationforreplacementitemsforMoldedCaseCircuitBreaker》，抗震試驗(yàn)輸入載荷選取最嚴(yán)酷的地震試驗(yàn)條件，即SSE試驗(yàn)要求反應(yīng)譜在4.5~16Hz范圍內(nèi)加速度為15g、ZPA(零周期加速度)為6g，阻尼比為0.05，見表1。OBE地震試驗(yàn)要求反應(yīng)譜取SSE試驗(yàn)載荷的1/2。試驗(yàn)前將試驗(yàn)要求反應(yīng)譜通過計(jì)算機(jī)生成人工模擬加速度時(shí)程。圖2為通過SSE試驗(yàn)要求反應(yīng)譜用計(jì)算機(jī)生成人工模擬試驗(yàn)用加速度時(shí)程及對(duì)應(yīng)的試驗(yàn)用反應(yīng)譜對(duì)要求譜的包絡(luò)情況，該時(shí)程持續(xù)時(shí)間為30s，采樣頻率為256Hz，采樣點(diǎn)數(shù)量為N=30~256=7680，分析的頻率范圍是0~128Hz，可獲得的頻率分辨率△f=128/(N/2)=0.0333Hz，滿足HAF.J0053中表2建議的用于計(jì)算要求樓板反應(yīng)譜的頻率間隔的要求。

2.3試驗(yàn)

2.3.1動(dòng)態(tài)特性探察試驗(yàn)通過動(dòng)態(tài)特性探察試驗(yàn)，確定斷路器的自振頻率，振型和阻尼等振動(dòng)參數(shù)，了解設(shè)備的固有動(dòng)態(tài)特性。動(dòng)態(tài)特性探察試驗(yàn)的激勵(lì)采用加速度幅值不大于0.2g的白噪聲，分別在每一正交軸上激振，振動(dòng)持續(xù)時(shí)間為120s，以保證測(cè)得的自振頻率和振型的精度。

2.3.2抗震鑒定試驗(yàn)試驗(yàn)采用多頻波法在斷路器樣品的三個(gè)正交軸向分別進(jìn)行激振。采用振動(dòng)臺(tái)臺(tái)面的加速度信號(hào)作為控制信號(hào)完成OBE和SSE地震試驗(yàn)。1)OBE地震試驗(yàn)按HAF.J0053《核設(shè)備抗震鑒定試驗(yàn)指南》的規(guī)定，采用人工模擬加速度時(shí)程作為輸入波完成5次OBE試驗(yàn)，每次試驗(yàn)時(shí)間為30s。前三次OBE地震中斷路器處于閉合狀態(tài)，后兩次OBE地震中斷路器處于斷開狀態(tài)。圖3為斷路器OBE地震中實(shí)現(xiàn)的每個(gè)方向臺(tái)面加速度時(shí)程反應(yīng)譜對(duì)各自要求的加速度譜的包絡(luò)情況，圖中藍(lán)線為要求的譜線，紅線為臺(tái)面實(shí)現(xiàn)的譜線。在OBE地震過程中測(cè)量各測(cè)點(diǎn)的加速度響應(yīng)，表2給出了斷路器在X方向OBE試驗(yàn)工況下所測(cè)的各個(gè)加速度反應(yīng)的最大峰值。

并且在OBE地震過程中監(jiān)測(cè)斷路器主觸頭、輔助觸頭的觸點(diǎn)信號(hào)。試驗(yàn)過程中數(shù)據(jù)采集儀的采樣頻率設(shè)置為2000Hz，以保證能夠精確測(cè)出觸點(diǎn)在1ms時(shí)間內(nèi)的瞬間跳動(dòng)信號(hào)。在每次OBE地震試驗(yàn)后目視檢查斷路器的結(jié)構(gòu)完整性。2)SSE地震試驗(yàn)5次OBE地震試驗(yàn)完成后，采用人工模擬加速度時(shí)程作為輸入波在X，Y，Z三個(gè)方向分別進(jìn)行1次SSE地震試驗(yàn)，試驗(yàn)時(shí)間為30s。SSE試驗(yàn)過程中斷路器處于閉合狀態(tài)。圖4為斷路器SSE地震中實(shí)現(xiàn)的每個(gè)方向臺(tái)面加速度時(shí)程響應(yīng)譜對(duì)各自要求的加速度譜的包絡(luò)情況，圖中藍(lán)線為要求的譜線，紅線為臺(tái)面實(shí)現(xiàn)的譜線。在SSE地震過程中測(cè)量各測(cè)點(diǎn)的加速度響應(yīng)，表2給出了斷路器在X方向SSE試驗(yàn)工況下所測(cè)的各個(gè)加速度反應(yīng)的最大峰值。并且在SSE地震過程中監(jiān)測(cè)斷路器主觸頭、輔助觸頭的觸點(diǎn)信號(hào)。SSE試驗(yàn)結(jié)束后目視檢查斷路器的結(jié)構(gòu)完整性。

2.4抗震試驗(yàn)后的電氣性能試驗(yàn)斷路器試樣經(jīng)過抗震試驗(yàn)后，首先要進(jìn)行外觀檢查，斷路器分合閘操作應(yīng)靈活。經(jīng)檢查符合要求后，再進(jìn)行性能測(cè)試，已驗(yàn)證抗震試驗(yàn)后斷路器的電氣特性是否下降，可否在地震荷載后仍能夠執(zhí)行其規(guī)定的功能。地震試驗(yàn)后需進(jìn)行的電氣性能試驗(yàn)如下：1)介電試驗(yàn);2)絕緣電阻試驗(yàn);3)過載試驗(yàn)。具體試驗(yàn)要求可參見GB14048.2，GB7251.1，GB10963.1中的相關(guān)條款。

3試驗(yàn)結(jié)果

此次試驗(yàn)按照震鑒定試驗(yàn)大綱的要求，并遵照相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范，在中國核動(dòng)力研究設(shè)計(jì)院核級(jí)設(shè)備鑒定中心進(jìn)行。通過試驗(yàn)現(xiàn)象觀察和數(shù)據(jù)分析，結(jié)論如下：

1)抗震鑒定試驗(yàn)中，地震臺(tái)輸入加速度載荷滿足試驗(yàn)大綱的要求，試驗(yàn)是有效的。

2)被試斷路器在抗震試驗(yàn)中及抗震試驗(yàn)后均保持結(jié)構(gòu)完整。

3)被試斷路器在抗震試驗(yàn)中觸點(diǎn)監(jiān)測(cè)信號(hào)連續(xù)平穩(wěn)。

4)被試斷路器在抗震試驗(yàn)前、后基本通斷功能正常。

綜上所述，在對(duì)斷路器試樣進(jìn)行所規(guī)定的抗震試驗(yàn)后，試樣結(jié)構(gòu)完好，基本通斷功能正常。本次試驗(yàn)采用的方法科學(xué)、合理，樣品選擇具有一定的代表性，試驗(yàn)數(shù)據(jù)真實(shí)、可信。本研究可為直流斷路器的設(shè)計(jì)提供依據(jù)，對(duì)核級(jí)設(shè)備的抗震鑒定試驗(yàn)也具有一定的借鑒意義。

作者：田海松 楊立樹 鐘質(zhì)飛          單位：中科華核電技術(shù)研究院有限公司