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1試驗樣品和試驗設(shè)備

1.1試驗樣品本次試驗對象為廣泛應(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為C65N，塑殼斷路器型號有NS250N、VL160X、VL630、FD160和FE250。用于抗震試驗的各型號斷路器均為通過基準性能試驗及機械操作考核的試樣。

1.2試驗設(shè)備和儀器抗震試驗所用的試驗裝置為中國核動力研究設(shè)計院核級設(shè)備鑒定中心的單向液壓振動臺，其主要性能參數(shù)如下：臺面尺寸：1.5m×1.5m；臺體承重：2000kg；最大位移：±125mm；最大加速度：10g；頻率范圍：隨機振動0.1~100Hz；正弦振動：0.1~80Hz。試驗中采用BK公司的BK4382型加速度傳感器和BK2692型電荷放大器測量臺面和被試設(shè)備上的運動加速度。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抗震試驗的要求和試驗過程

2.1試樣的安裝和測點布置抗震試驗前對斷路器樣品進行結(jié)構(gòu)檢查和基本通斷功能檢測，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剛性支架上，一起進行抗震鑒定試驗。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臺臺面剛性連接。圖1為斷路器試樣X方向的安裝圖。在振動臺臺面、各個斷路器上分別安裝加速度傳感器以監(jiān)測試樣輸入運動和試樣的響應(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，請參見圖1。并且試驗中將每個斷路器的觸點串聯(lián)并分別接入數(shù)據(jù)采集儀，以實現(xiàn)對每個斷路器的觸點信號的監(jiān)測。

2.2抗震性能試驗反應(yīng)譜根據(jù)G-STERINO.E-95004《GenericseismictechnicalevaluationforreplacementitemsforMoldedCaseCircuitBreaker》，抗震試驗輸入載荷選取最嚴酷的地震試驗條件，即SSE試驗要求反應(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地震試驗要求反應(yīng)譜取SSE試驗載荷的1/2。試驗前將試驗要求反應(yīng)譜通過計算機生成人工模擬加速度時程。圖2為通過SSE試驗要求反應(yīng)譜用計算機生成人工模擬試驗用加速度時程及對應(yīng)的試驗用反應(yīng)譜對要求譜的包絡(luò)情況，該時程持續(xù)時間為30s，采樣頻率為256Hz，采樣點數(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建議的用于計算要求樓板反應(yīng)譜的頻率間隔的要求。

2.3試驗

2.3.1動態(tài)特性探察試驗通過動態(tài)特性探察試驗，確定斷路器的自振頻率，振型和阻尼等振動參數(shù)，了解設(shè)備的固有動態(tài)特性。動態(tài)特性探察試驗的激勵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，振動持續(xù)時間為120s，以保證測得的自振頻率和振型的精度。

2.3.2抗震鑒定試驗試驗采用多頻波法在斷路器樣品的三個正交軸向分別進行激振。采用振動臺臺面的加速度信號作為控制信號完成OBE和SSE地震試驗。1）OBE地震試驗按HAF.J0053《核設(shè)備抗震鑒定試驗指南》的規(guī)定，采用人工模擬加速度時程作為輸入波完成5次OBE試驗，每次試驗時間為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地震中實現(xiàn)的每個方向臺面加速度時程反應(yīng)譜對各自要求的加速度譜的包絡(luò)情況，圖中藍線為要求的譜線，紅線為臺面實現(xiàn)的譜線。在OBE地震過程中測量各測點的加速度響應(yīng)，表2給出了斷路器在X方向OBE試驗工況下所測的各個加速度反應(yīng)的最大峰值。并且在OBE地震過程中監(jiān)測斷路器主觸頭、輔助觸頭的觸點信號。試驗過程中數(shù)據(jù)采集儀的采樣頻率設(shè)置為2000Hz，以保證能夠精確測出觸點在1ms時間內(nèi)的瞬間跳動信號。在每次OBE地震試驗后目視檢查斷路器的結(jié)構(gòu)完整性。2）SSE地震試驗5次OBE地震試驗完成后，采用人工模擬加速度時程作為輸入波在X，Y，Z三個方向分別進行1次SSE地震試驗，試驗時間為30s。SSE試驗過程中斷路器處于閉合狀態(tài)。圖4為斷路器SSE地震中實現(xiàn)的每個方向臺面加速度時程響應(yīng)譜對各自要求的加速度譜的包絡(luò)情況，圖中藍線為要求的譜線，紅線為臺面實現(xiàn)的譜線。在SSE地震過程中測量各測點的加速度響應(yīng)，表2給出了斷路器在X方向SSE試驗工況下所測的各個加速度反應(yīng)的最大峰值。并且在SSE地震過程中監(jiān)測斷路器主觸頭、輔助觸頭的觸點信號。SSE試驗結(jié)束后目視檢查斷路器的結(jié)構(gòu)完整性。

2.4抗震試驗后的電氣性能試驗斷路器試樣經(jīng)過抗震試驗后，首先要進行外觀檢查，斷路器分合閘操作應(yīng)靈活。經(jīng)檢查符合要求后，再進行性能測試，已驗證抗震試驗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。地震試驗后需進行的電氣性能試驗如下：1）介電試驗；2）絕緣電阻試驗；3）過載試驗。具體試驗要求可參見GB14048.2，GB7251.1，GB10963.1中的相關(guān)條款。

3試驗結(jié)果

此次試驗按照震鑒定試驗大綱的要求，并遵照相關(guān)標準、規(guī)范，在中國核動力研究設(shè)計院核級設(shè)備鑒定中心進行。通過試驗現(xiàn)象觀察和數(shù)據(jù)分析，結(jié)論如下：1）抗震鑒定試驗中，地震臺輸入加速度載荷滿足試驗大綱的要求，試驗是有效的。2）被試斷路器在抗震試驗中及抗震試驗后均保持結(jié)構(gòu)完整。3）被試斷路器在抗震試驗中觸點監(jiān)測信號連續(xù)平穩(wěn)。4）被試斷路器在抗震試驗前、后基本通斷功能正常。綜上所述，在對斷路器試樣進行所規(guī)定的抗震試驗后，試樣結(jié)構(gòu)完好，基本通斷功能正常。本次試驗采用的方法科學(xué)、合理，樣品選擇具有一定的代表性，試驗數(shù)據(jù)真實、可信。本研究可為直流斷路器的設(shè)計提供依據(jù)，對核級設(shè)備的抗震鑒定試驗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