淺析斷路器的機械特性測試及維護策略

鐘運平

（廣東電網有限責任公司河源供電局，廣東 河源517000）

0 引言

斷路器在電力系統中主要起保護及控制作用：保護作用是指當電力設備發生故障時，斷路器接收并執行繼電保護裝置的跳閘命令，確保電力故障能從電網中迅速切除，從而保證電力系統安全、可靠運行；控制作用即根據電力系統實際運行的需要，將電力設備退出或投入運行，如電抗器及電容器的投入或退出。起保護作用時斷路器的時間特性越小越好。在故障情況下，斷路器的分合閘時間嚴重超標時，將導致切除故障的時間延長，使電力設備在長時間的故障電流作用下絕緣遭到損壞，甚至引起火災或大面積停電等事故。斷路器分合閘時間的嚴重不同期，可能導致因設備非全相切除或接入而引起的過電壓、斷路器觸頭燒損、系統并列困難等問題。

合閘時間過長會引起合閘過電壓，分閘時間過長可能導致重擊穿，分合閘不同期超標可能導致系統非全相運行而使保護裝置誤動作，破壞變壓器中性點不接地系統絕緣，因此斷路器的時間特性直接關系到電網的可靠運行。本文將在分析斷路器分合閘時間、分合閘速度、三相不同期及低電壓動作特性的基礎上，深入研究造成高壓斷路器動作時間不合格的原因及超標處置措施，從而為確保電網安全、穩定、可靠運行提供技術支撐。

1 斷路器機械特性的重要性

1.1 分合閘速度測試的重要性

（1）動觸頭的運動速度是表征斷路器機械性能的重要指標之一，合閘速度過慢會引起預擊穿時間過長并導致觸頭振動或停滯，最終損壞動靜觸頭或因內部壓力過大引起爆炸；（2）分閘速度過慢將延長電弧燃燒時間，導致滅弧室壓力增大，輕則燒壞觸頭、增大接觸電阻，嚴重時會使觸頭熔焊并引起斷路器爆炸。

1.2 分合閘時間及不同期測試的重要性

當電網并列或發生瞬時故障時，若斷路器合閘時間超過規定值，嚴重時將導致系統解列；若合閘時間小于規定值，當線路因故障跳閘時，會降低重合閘成功率，進而導致停電。在開斷過程中，分閘時間長會引起熄弧時間延長、觸頭燒損，嚴重時可能發生斷路器重擊穿，并損毀電力設備。

（1）斷路器三相分合閘不同期超標，將引起電力系統異常運行；（2）中性點接地系統中，斷路器分合閘時間不同期會產生零序電流，可能使零序保護誤動作；（3）非接地系統中，缺相運行會產生負序電流，由于三相電流不平衡運行，個別相電流可能會大于額定值而引起電力設備繞組發熱；（4）在經消弧線圈接地系統中，分合閘時間不同期所引起的中性點位移，會使各相產生對地過電壓，易造成絕緣擊穿事故。同時零序電流易引起電磁干擾，對通信和系統運行造成安全隱患，所以斷路器必須進行三相同期測試。

1.3 低電壓動作特性的重要性

低電壓動作特性是系統可靠性的重要保障，要求分、合閘脫扣器控制回路故障時引起的低電壓或過電壓情況下，斷路器應能可靠分、合閘而不引起拒動作或誤動作。

2 斷路器機械特性超標的原因

斷路器機械特性超標存在多種原因，比如三相聯動斷路器連桿松動走位引起三相分合閘同期性不合格，分合閘彈簧（卷簧）機械疲勞導致壓（收）緊力不足，故障相行程不合格導致三相不同期超標，傳動部位銹蝕卡澀引起分合閘時間不同期等。行程不合格的原因有：（1）相間連桿調整不正確，斷路器斷口開距偏小；（2）油緩沖器運動卡阻，緩沖行程過大；（3）觸頭磨損量超標（只針對對接式觸頭）。

3 斷路器機械特性超標的調整措施

在斷路器行程不變情況下，分合閘速度與分合閘時間特性是直接相關的，調整斷路器的時間特性就是調整斷路器的分合閘速度，應使各相的分合閘速度、時間均處于允許范圍內的中間值。而三相分合閘時間與各相的電磁鐵芯動作時間、動觸頭運動時間、傳動機構靈活性等直接相關，故調整斷路器的不同期可從調整斷路器的電磁鐵芯動作時間、動觸頭運動時間、潤滑傳動機構三方面入手。

3.1 調整斷路器電磁鐵芯動作時間

斷路器的分合閘裝置一般由分合閘電磁鐵和分合閘摯子組成。電磁鐵芯動作時間與線圈所加端電壓、線圈電阻、線圈帶電時通過鐵芯的磁通量以及鐵芯與摯子的間隙等因素有關，下面對這幾個方面分別進行討論：（1）測量分合閘線圈的電阻，更換電阻值不合格的分合閘線圈，確保分合閘鐵芯具備足夠大的電磁力及動作速度。（2）調整鐵芯與摯子的間隙：鐵芯與摯子的間隙過小將使鐵芯沖擊力減小，動作時間變長，存在因沖擊力過小燒毀線圈的可能；若間隙增大將使動作時間變長，但當間隙增大到一定值時，由于鐵芯已不能將摯子打開，斷路器將會拒動；此外，還應綜合考慮鐵芯與摯子間隙大小所帶來的最低動作電壓的影響。（3）涂抹分合閘摯子潤滑油，檢查機構無銹蝕卡澀，確保各傳動點靈活無卡阻。

3.2 調整動觸頭運動時間

（1）對于三相聯動斷路器分合閘時間在標準范圍內但三相不同期超標情況，以三相分合閘時間的中間值相為參考相，通過調節連桿長度間接調整觸頭接觸行程，如分閘時間不同期超出參考值，收縮分閘時間最長相的連桿，伸長分閘時間最短相的連桿；同理可調整三相合閘不同期。反復微調三相連桿并進行分合閘時間測試，待分合閘三相不同期符合規定即可。若分合閘三相不同期合格但分合閘時間超標，此時可調整分合閘彈簧的壓縮量，如分閘時間合格但合閘時間過長，可調整合閘彈簧（卷簧），同理也可調整合閘時間合格但分閘時間過長問題。（2）對于三相分相操動機構的斷路器分合閘時間特性不合格情況，可通過調節不合格分合閘彈簧（卷簧）壓縮量進而調整分合閘時間，如調節分閘彈簧的壓縮量調整分閘時間及三相不同期。

3.3 潤滑傳動機構

由于室外高壓斷路器機構受環境因素影響，常年裸露在空氣中，相關零部件易腐蝕生銹，尤其是金屬活動部位易因銹蝕而卡澀，在機械特性測試過程中，常遇到因機構銹蝕卡阻使得分合閘時間超標情況，遇到機構銹蝕時應使用專用除銹劑進行處理，并對機構零件進行重點潤滑除污，以確保機構各部位動作靈活、無卡阻現象。

4 結語

斷路器特性測試儀屬于精密儀器，測試前應由專業的檢驗院所進行校驗以確保測試數據的準確性。同時亦應避免試驗方法、試驗儀器及試驗人員等引起的誤差，傳感器安裝及相關接線應正確牢固，測試儀輸出電壓應與分合閘線圈電壓一致。嚴格按照斷路器出廠技術要求對測試數據進行分析判斷，及時發現問題并進行相應處理，以提高檢修質量，保障電力系統運行的穩定性、安全可靠性。

由于斷路器在分合閘過程中內部物理過程十分復雜且涉及運動零部件繁多，到目前為止仍然不能用完整的數學模型加以描述，在處理故障時，應結合現場實際情況按先簡單后復雜的原則有針對性地解決問題。只有在反復試驗、維修中修改設計參數，才能使斷路器性能不斷完善，滿足電力系統安全、可靠、持續供電的要求。

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