淺談高壓交流開關(guān)

蔡同立

摘 要：隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)建設(shè)的發(fā)展，電力工業(yè)日益增長(zhǎng)并迅速壯大起來，電力開關(guān)樣式不斷更新。本文針對(duì)實(shí)際工作中遇到的問題，從絕緣電阻、導(dǎo)電回路電阻、交流耐壓試驗(yàn)、動(dòng)作特性試驗(yàn)四個(gè)方面進(jìn)行闡述。

關(guān)鍵詞：絕緣電阻；導(dǎo)電回路電阻；交流耐壓；動(dòng)作特性

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.04.144

高壓開關(guān)在電力系統(tǒng)中擔(dān)負(fù)著控制分合閘和保護(hù)過電壓、過電流的雙重任務(wù)。當(dāng)線路或電氣設(shè)備發(fā)生故障時(shí)，通過繼電器保護(hù)裝置的作用，切斷過負(fù)荷電流和短路電流，將有故障部分從電網(wǎng)中快速切除。高壓開關(guān)具有相當(dāng)完善的滅弧結(jié)構(gòu)和足夠的斷流能力，能保證電網(wǎng)無故障部分正常運(yùn)行，不會(huì)造成大面積的停電，從而減小事故所造成的損失。

1 高壓開關(guān)的絕緣電阻

測(cè)量絕緣電阻是所有型式斷路器試驗(yàn)中的基本項(xiàng)目，不同型式的斷路器則有不同的要求，分別使用不同電壓等級(jí)的兆歐表。測(cè)量絕緣電阻是用來檢查絕緣介質(zhì)是否受潮或損壞，但對(duì)設(shè)備局部有裂縫就不一定能發(fā)現(xiàn)，這是測(cè)量絕緣電阻比較簡(jiǎn)單手段的手段之一。絕緣介質(zhì)絕緣電阻的性能和濕度、溫度有關(guān)，吸濕性越大的絕緣介質(zhì)受溫度的影響就越大。絕緣電阻一般情況下隨著溫度升高而減小，當(dāng)空氣濕度大于80%時(shí)就不能再做試驗(yàn)。由于溫度對(duì)絕緣電阻性能影響較大，而且每次實(shí)際測(cè)量又很難在相同的溫度下進(jìn)行。因此，為了能把每次實(shí)際測(cè)量結(jié)果進(jìn)行比對(duì)，我們應(yīng)將測(cè)量結(jié)果換算，換算到相同溫度下的數(shù)值。空氣濕度對(duì)測(cè)量的結(jié)果也有很大的影響，當(dāng)空氣相對(duì)濕度升高時(shí)，高壓開關(guān)絕緣介質(zhì)由于毛細(xì)管的虹吸作用，致使電導(dǎo)率增加，絕緣電阻性能降低，特別是對(duì)表面泄漏電流會(huì)有更大的影響。另外，高壓開關(guān)絕緣表面的是否干凈對(duì)測(cè)量結(jié)果也會(huì)有影響。對(duì)于真空斷路器、壓縮空氣斷路器和六氟化硫斷路器，工作中主要測(cè)量支持瓷套、拉桿等一次回路對(duì)地絕緣電阻，一般使用2500伏的兆歐表，測(cè)量值應(yīng)大于5000兆歐。測(cè)量輔助回路和控制回路的絕緣電阻，先要做好與相鄰線路斷開，被測(cè)線路停電，然后使用500伏或1000伏兆歐表進(jìn)行測(cè)試，測(cè)量值應(yīng)大于2兆歐。用兆歐表測(cè)量絕緣電阻時(shí)應(yīng)注意以下問題：首先要切斷被測(cè)設(shè)備的電源，對(duì)具有像電纜等具有電容性質(zhì)的設(shè)備必須先進(jìn)行放電，等絕緣試驗(yàn)結(jié)束再放一次電。兆歐表使用前，要對(duì)其性能進(jìn)行檢查，把兆歐表放平，把指針調(diào)指于無窮大處，且用絕緣良好的多股軟線作為兆歐表的引線。測(cè)量絕緣時(shí)以轉(zhuǎn)動(dòng)60秒后計(jì)數(shù)為準(zhǔn)，且應(yīng)保持轉(zhuǎn)速為每分鐘120轉(zhuǎn)。測(cè)量電容量大的設(shè)備時(shí)，應(yīng)防止兆歐表的損壞。被測(cè)量設(shè)備表面應(yīng)打掃干凈，以防治漏電，從而影響測(cè)量的準(zhǔn)確度。兆歐表引線與帶電體間應(yīng)保持一定的安全距離，以防止觸電的發(fā)生。

2 導(dǎo)電回路電阻

導(dǎo)電回路接觸的好壞是保證斷路器安全運(yùn)行的一個(gè)重要條件，在行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和操作規(guī)程中都要求對(duì)斷路器的導(dǎo)電回路電阻進(jìn)行測(cè)量，測(cè)量時(shí)斷路器應(yīng)在處于合閘狀態(tài)。斷路器導(dǎo)電回路主要由斷路器的動(dòng)靜兩個(gè)觸頭之間的接觸電阻來決定的。兩個(gè)導(dǎo)體接觸時(shí)，因接觸面不可能絕對(duì)的平坦、光滑，只能在表面上的一些點(diǎn)進(jìn)行接觸，致使導(dǎo)體中的電流線劇烈收縮，真實(shí)的接觸面積縮小很多，使電阻有所增加，這樣引起的接觸電阻被稱為收縮電阻。實(shí)際操作中可以通過調(diào)同期和行程來減少動(dòng)靜兩個(gè)觸頭之間的空隙降低接觸電阻（導(dǎo)電回路電阻）。因?yàn)檠趸⒘蚧囊恍┰颍瑫?huì)使各類導(dǎo)體接觸面存在一層薄膜，從而使接觸過渡區(qū)域的電阻變大，這樣所引起接觸電阻被稱為表面電阻（或者稱為膜電阻）。在通電時(shí)，接觸電阻的存在，會(huì)增加了導(dǎo)體的損耗，使接觸處的溫度升高很多，其會(huì)直接影響正常運(yùn)行時(shí)的截流能力，在一定程度上影響短路電流的切斷能力。在實(shí)際的操作中可以在斷開電源的情況下進(jìn)行數(shù)次合、分閘的操作來減小氧化膜，以降低接觸電阻。

3 交流耐壓

交流耐壓的試驗(yàn)電壓一般由試驗(yàn)變壓器或串聯(lián)諧振回路產(chǎn)生。斷路器的交流耐壓試驗(yàn)是鑒定斷路器絕緣強(qiáng)度最有效和直接的試驗(yàn)項(xiàng)目。交流耐壓試驗(yàn)可以在分、合閘狀態(tài)下分別進(jìn)行，合閘狀態(tài)下主要測(cè)量的是相對(duì)地以及相間地絕緣狀況；分閘狀態(tài)下主要測(cè)量的是斷口間的絕緣狀況。為使試驗(yàn)電壓不受泄漏電流變化的影響，變壓器輸送的試品短路電流應(yīng)大于0.1安。當(dāng)試品放電時(shí)，使試驗(yàn)電壓產(chǎn)生較大波動(dòng)，可能會(huì)造成試品和試驗(yàn)變壓器損壞，應(yīng)在試驗(yàn)回路中串聯(lián)一些阻尼元件。串聯(lián)諧振回路主要由容性試品或容性負(fù)載和與之串聯(lián)的電感以及電壓電源組成，也可由電容器與感性試品串聯(lián)而成。改變回路參數(shù)或電源頻率使回路諧振，產(chǎn)生遠(yuǎn)大于中壓電源電壓的幅值加在試品上。在試品放電時(shí)，由于電源輸出的電流較小，從而限制了對(duì)試品絕緣的損壞。進(jìn)行耐壓試驗(yàn)時(shí)，應(yīng)盡量將連在一起的各種設(shè)備分開來單獨(dú)試驗(yàn)，在單獨(dú)試驗(yàn)有困難時(shí)，也可以連在一起進(jìn)行試驗(yàn)。此時(shí)試驗(yàn)電壓應(yīng)采取各種設(shè)備中的最低試驗(yàn)電壓。一次繞組預(yù)防性試驗(yàn)可采用廠家試驗(yàn)電壓的80%進(jìn)行。耐壓試驗(yàn)過程中，試品未發(fā)生閃絡(luò)、擊穿、耐壓后不發(fā)熱，認(rèn)為耐壓試驗(yàn)通過。

4 動(dòng)作特性

斷路器的開斷和關(guān)合性能主要是斷路器的分、合閘時(shí)間，分、合閘速度，分、合閘不同期程度，還有分、合閘線圈的動(dòng)作電壓。當(dāng)斷路器只有保證適當(dāng)?shù)姆帧⒑祥l速度，才能充分發(fā)揮其開斷電流的能力，以及減小合閘過程中預(yù)擊穿造成的觸頭電磨損及避免發(fā)生觸頭燒損、噴油，甚至發(fā)生爆炸。當(dāng)剛和速度的降低，如果合閘于短路故障時(shí)，由于阻礙觸頭關(guān)合點(diǎn)動(dòng)力的作用，將引起觸頭振動(dòng)或使其處于停滯狀態(tài)，同樣容易引起爆炸，特別是在自動(dòng)重合閘不成功情況下更是如此。當(dāng)剛合速度過高時(shí)，將使運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)受到過度的機(jī)械應(yīng)力，造成個(gè)別部件損壞或使用壽命縮短。同時(shí)，由于強(qiáng)烈的機(jī)械沖擊和振動(dòng)，還將使觸頭彈跳時(shí)間加長(zhǎng)。真空斷路器和六氟化硫斷路器的情況相似。如果斷路器分、合閘嚴(yán)重不同期，將造成線路或變壓器的非全相接入或切斷，從而可能出現(xiàn)危害絕緣的過電壓。我們以真空斷路器為例，真空斷路器應(yīng)合閘彈跳時(shí)間不大于2毫秒。合閘彈跳時(shí)間過長(zhǎng)，會(huì)加劇觸頭的燒損，甚至導(dǎo)致動(dòng)靜觸頭間的熔焊。

參考文獻(xiàn)：

[1]山東電力集團(tuán)公司.電力設(shè)備交接和預(yù)防性試驗(yàn)規(guī)程[S].2007（04）.

[2]李景祿等編著.高壓電氣設(shè)備試驗(yàn)與狀態(tài)診斷[M].2008（07）.

[3]張建平等編著.電氣設(shè)備檢修技術(shù)問答[M].2004（08）.