斷路器合分時(shí)間測試的改進(jìn)

熊敏攀

摘 要

斷路器合分時(shí)間長短是反映斷路器短路開斷性能的重要技術(shù)指標(biāo)，過長或過短的合分時(shí)間都會導(dǎo)致嚴(yán)重后果。對斷路器合分時(shí)間進(jìn)行測試，能及時(shí)發(fā)現(xiàn)二次回路及斷路器操動機(jī)構(gòu)上的缺陷。使用現(xiàn)有國產(chǎn)斷路器特性測試儀進(jìn)行合分時(shí)間測試時(shí)，均需要人為設(shè)定一段合分控制時(shí)間來控制儀器切換合分電源輸出，容易影響合分時(shí)間測試結(jié)果的準(zhǔn)確性。本文提出兩種改進(jìn)合分測試儀器工作原理的措施，有助于提升測試儀器的易用性及準(zhǔn)確性。

【關(guān)鍵詞】斷路器 合分時(shí)間測試 合分控制時(shí)間 合分時(shí)間測試改進(jìn)

根據(jù)DL/T615-2013《高壓交流斷路器參數(shù)選用導(dǎo)則》的定義，斷路器的合-分時(shí)間是指“合分操作中，從合閘操作的第一級觸頭接觸時(shí)刻到隨后的分閘操作中所有極弧觸頭都分離時(shí)刻的時(shí)間間隔。”合分時(shí)間又稱為金屬短接時(shí)間，它是斷路器動、靜觸頭在重合閘過程中的第一個(gè)“合”開始機(jī)械性接觸起，直到重合閘第二個(gè)“分”又機(jī)械性地脫離接觸止之間的時(shí)間間隔，它代表重合又再分時(shí)動、靜觸處于接通的時(shí)間區(qū)段。

測量斷路器的合分時(shí)間的意義在于，當(dāng)系統(tǒng)中發(fā)生接地或短路故障時(shí)，按照額定操作順序，斷路器在跳閘后會進(jìn)行重合閘操作，若重合閘時(shí)短路故障仍未消除，斷路器需立即跳閘。此重合閘又跳閘的過程即是一次合分操作。如果合分時(shí)間過長，則斷路器將經(jīng)受較長時(shí)間的短路電流，會對斷路器及系統(tǒng)穩(wěn)定性都會造成嚴(yán)重破壞；另一方面，合分時(shí)間也不能過短：由短路電流的暫態(tài)特性可知，斷路器合上后，短路電流會有一個(gè)衰減過程，如果合分時(shí)間過短，分閘時(shí)的短路電流瞬時(shí)值將處于峰值附近而超過斷路器的分?jǐn)嗄芰ΑＭ瑫r(shí)，如果合分時(shí)間過短，斷路器滅弧介質(zhì)絕緣強(qiáng)度與機(jī)械性能沒有足夠恢復(fù)，將不具備銘牌上的開斷能力。因此，合分時(shí)間過短則分閘時(shí)斷路器容易因分?jǐn)嗄芰Σ蛔愣鴵p壞。

因此準(zhǔn)確的測量斷路器合分時(shí)間，對掌握斷路器開斷短路電流能力至關(guān)重要。本文提出一種斷路器合分時(shí)間測試的改進(jìn)措施，有助于提高斷路器合分時(shí)間測試的準(zhǔn)確性，能有效提高檢修試驗(yàn)水平，為保障電網(wǎng)穩(wěn)定運(yùn)行夯實(shí)基礎(chǔ)。

1 現(xiàn)有斷路器合分時(shí)間測試原理

本文列舉石家莊漢迪電氣有限公司的GKCHD410E型高壓開關(guān)測試儀為例，其他國產(chǎn)斷路器合分測試儀測試原理與此類似。

測試基本原理圖如圖1所示。

其中J1、J2、J3分別為合閘、分閘、總路電源繼電器，合上總路電源空開時(shí)，J3繼電器動作，其常開觸點(diǎn)閉合，電源回路接通，進(jìn)入等待合閘或分閘控制信號狀態(tài)。當(dāng)按下手動合閘按鈕或由儀器程序控制合閘輸出時(shí)，J1繼電器動作，其常開觸點(diǎn)閉合，輸出直流電壓到斷路器合閘回路；同理，當(dāng)按下手動分閘按鈕或由儀器程序控制分閘輸出時(shí)，J2繼電器動作，其常開觸點(diǎn)閉合，輸出直流電壓到斷路器分閘回路。

在進(jìn)行斷路器合分測試時(shí)，由儀器自動控制，先輸出直流電壓到合閘回路，J1導(dǎo)通，等待一段時(shí)間后，再輸出直流電壓到分閘回路，使J2的導(dǎo)通。在輸出直流電壓到合閘回路之后到輸出直流電壓到分閘回路之間的這段等待時(shí)間，叫合分控制時(shí)間，需由測試人員自行設(shè)置。一般需根據(jù)測試人員的經(jīng)驗(yàn)，將這個(gè)時(shí)間設(shè)置為斷路器合閘完成之后、斷路器分閘回路輔助接點(diǎn)接通之前，以使得在斷路器已經(jīng)完成合閘，在分閘回路就位之前，儀器便完成直流電壓切換輸出至分閘回路的過程。儀器輸出波形與斷路器狀態(tài)之間的邏輯圖如圖2所示。

如圖2所示，在t0時(shí)刻，儀器輸出直流電壓到斷路器合閘回路，斷路器開始合閘，至t1時(shí)刻，斷路器完成合閘，t1-t0即為斷路器合閘時(shí)間，在t2時(shí)刻，儀器切換直流輸出至斷路器分閘回路，t3時(shí)刻斷路器在輔助接點(diǎn)切換完畢后即開始分閘，到t4時(shí)刻完成分閘，t4-t1即為合分時(shí)間，其中t4-t3為斷路器分閘時(shí)間。

2 測試中存在的問題

目前這種測試方式，存在一定的缺陷。容易發(fā)現(xiàn)，合分控制時(shí)間t2需靠測試人員自行設(shè)置。如果t2設(shè)置的太短，例如t2小于t1的話，可能導(dǎo)致合閘線圈提前失電，使斷路器合閘不成功或合閘時(shí)間延長；如果t2設(shè)置過長，例如t2大于t3的話，會導(dǎo)致斷路器分閘回路已就緒，但儀器未輸出控制電流，延遲了斷路器分閘時(shí)間，使合分時(shí)間過長。

因此，合理設(shè)置合分控制時(shí)間t2是保障斷路器合分時(shí)間測試準(zhǔn)確性的關(guān)鍵，必須保證t2介于t1至t3之間，才能準(zhǔn)確測量斷路器的合分時(shí)間。在實(shí)際工作中，由于作業(yè)人員經(jīng)驗(yàn)欠缺，或由于對合分控制時(shí)間的重要性認(rèn)識不足，對于合分控制時(shí)間的設(shè)置隨意性較大，導(dǎo)致合分時(shí)間測試的準(zhǔn)確性較差。

3 改進(jìn)措施

為了進(jìn)一步提高斷路器合分時(shí)間測試的準(zhǔn)確性，本文提出兩種斷路器合分測試儀器的改進(jìn)方案，可以有效提高斷路器合分時(shí)間測試的準(zhǔn)確性，降低測試過程中的不可控因素，提高儀器的易用性。改進(jìn)方案描述如下：

如前文所述，合分控制時(shí)間t2的設(shè)置是導(dǎo)致斷路器合分時(shí)間測試不準(zhǔn)確的關(guān)鍵因素。因此，只要排除人為設(shè)置合分控制時(shí)間t2的環(huán)節(jié)，由儀器來判斷并設(shè)置合分控制時(shí)間便可提高測試的準(zhǔn)確性。

方案一：

一種簡單可行的改進(jìn)方案是，在儀器采樣回路采集到斷路器合閘后，即斷路器主動觸頭與靜觸頭完成接觸后，儀器便經(jīng)過一個(gè)短延時(shí)（例如5ms）以后，便自動切換直流控制輸出到斷路器分閘控制回路。因?yàn)閿嗦菲髦骰芈穼?dǎo)通到輔助回路完成切換還需經(jīng)過一段時(shí)間，這段時(shí)間一般大于5ms。因此如果由儀器檢測到斷路器合閘后，經(jīng)過一段短延時(shí)，自動切換控制輸出，即可保證t2落在t1與t3之間，保證合分時(shí)間測試的準(zhǔn)確性。

方案二：

第二種方案適合斷路器本體機(jī)構(gòu)有防跳回路的情況，在這種情況下，儀器可使用兩套直流電源，同時(shí)輸出直流控制電流至斷路器的合閘回路與分閘回路。由于斷路器防跳回路的存在，斷路器不會發(fā)生跳躍，可保證斷路器合閘后，在分閘回路導(dǎo)通的第一時(shí)間便收到分閘信號并立即跳閘，保證合分時(shí)間測試的準(zhǔn)確性。

4 結(jié)論

本文分析斷路器測試儀測試斷路器合分時(shí)間的原理，找出了目前測試方式中存在的問題，并提出兩種改進(jìn)方案：

（1）國產(chǎn)斷路器測試儀測量合分時(shí)間時(shí)需手動設(shè)置合分控制時(shí)間，引入了不可控因素，容易造成合分時(shí)間測試不準(zhǔn)確。

（2）將手動輸入合分控制時(shí)間改為由儀器自動判斷的方式可以提高斷路器合分時(shí)間測試的準(zhǔn)確性。

（3）對于有防跳回路的斷路器，可直接設(shè)置兩路直流輸出，同時(shí)輸出到斷路器合閘與分閘回路，便可避免設(shè)置合分控制時(shí)間的過程，提高斷路器合分測試時(shí)間的準(zhǔn)確性。

參考文獻(xiàn)

[1]DLT 615-2013.高壓交流斷路器參數(shù)選用導(dǎo)則[Z].2013.

[2]王璇，朱曉榮.淺析SF6斷路器液壓操作機(jī)構(gòu)常見故障的原因及處理方法[J].科技傳播，2010.

[3]王松，王海燕.高壓斷路器用CYT型液壓操動機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)與特點(diǎn)[J].電網(wǎng)與水力發(fā)電進(jìn)展，2007.

[4]賈祺高壓開關(guān)動特性測試儀合、分閘時(shí)間測量準(zhǔn)確度校準(zhǔn)方法探討[J].計(jì)量與測試技術(shù)，2007.

作者單位

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