電力開關斷路器絕緣性能狀態試驗研究

孫文瑤+趙毅+于文波+曲春雨

摘 要：本文針對電力開關斷路器的絕緣性能和質量狀況。通過局放TEV數值等一系列很有價值的數據發現的主要問題是斷路器和滅弧室的耐壓性能沒有下降，采用TEV測量方法能夠發現由斷路器一次回路元件松動引起的局放異常，是一種方便快捷、具有有效捕捉能力的方法；滅弧室真空度已有下降但尚未對耐壓和開斷能力造成影響；斷路器一次回路完整性未遭破壞，依然具有正常通流能力，其開斷能力也能夠滿足要求。

關鍵詞：電力；開關斷路器；絕緣性能

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.12.167

1 引言

10kV等級的開關斷路器是電力系統配電網絡中的重要設備，其數量眾多、分布廣泛，對該電壓等級斷路器的運行狀態進行試驗研究、對其性能和壽命做出分析評判有十分重要的意義。本文以從系統中退出的具有若干運行年限的10kV真空斷路器為研究對象，通過多種試驗和測試手段檢測其性能參數，了解各參數的變化情況，期望得到對斷路器運行一段年限后其電氣性能和機械性能以及壽命狀況的一個技術評判。

2 斷路器絕緣性能的試驗與評價

高壓開關的絕緣性能是一個很重要的質量指標，關系到設備和人身安全，所以，要求斷路器有較長年限的絕緣壽命，高壓開關的型式試驗、出廠試驗和電力部門的交接試驗中都把高壓開關的絕緣性能試驗作為必試項目[1]。本項目對斷路器試品進行工頻耐壓試驗和局部放電測量試驗，并對一次回路絕緣件進行局放測量，以評判其在運行一段時間后的耐壓水平和局部放電水平。

當高壓電氣設備發生局部放電時，放電電量先聚集在與放電點相鄰的接地金屬部分，形成電流脈沖并向各個方向傳播。對于內部放電，放電電量聚集在接地屏蔽的內表面，因此如果屏蔽層連續時無法在外部檢測到放電信號。但情況不是這樣，屏蔽層通常在絕緣部位、墊圈連接處、電纜絕緣終端等部位出現破損而導致不連續，這足以讓高頻信號傳輸到設備外層而被檢測出來。

放電產生的電磁波通過金屬箱體的接縫處或氣體絕緣開關的襯墊傳播出去，同時產生一個暫態電壓，通過設備的金屬箱體外表面而傳到地下去，這些電壓脈沖就是暫態對地電壓（TEV）。電壓脈沖在金屬殼的內表面傳播，最終從開口、接頭、蓋板等的縫隙處傳出，然后沿著金屬殼外表傳到大地，用電容性探測器就可檢測到放電脈沖。這是TEV測量方法的基本原理。從局放TEV讀數的測量結果可見，一般從0開始加壓時，TEV測量值較低，在3dB左右，升至20kV或25kV之后，TEV讀數增大較快，等加壓到42kV時，TEV讀數達到最大，一般在40dB～45dB間。斷路器C相成功開斷的最大電流有效值為33.72kA，在開斷34.23kA時失敗，波形見圖1。電流在第一個過零點未被成功開斷，而是繼續反向增長，并在經歷5個振蕩周期后自然衰減為零。

局放試驗時發現的異常現象主要有：

斷路器的局放試驗過程中，斷口間加壓至15kV時，TEV測量值出現波動，讀數有時達60dB，立即降壓至零然后重新升壓測量，在加壓至15kV時，TEV測量值又出現60dB的偏高讀數，第三次試驗時依然如此。12號斷路器的局放試驗過程中，單獨對A相、B相和C相的上觸頭加壓超過30kV時，TEV的讀數都接近或達到了測量的上限60dB；單獨對B相和C相下觸頭加壓至42kV時，TEV讀數也達到了60dB。對12號斷路器重復各局放試驗發現，以上異常狀況不具有可重復性，比如，對C相上下觸頭分別加壓再次測量局放時，TEV讀數恢復了平穩增長的走勢，加壓至42kV時尚未超過40dB。

另外，仔細比較同一斷路器在各加壓方式下的測量結果，TEV測量值都是隨著電壓的上升而增長，但有某一電壓等級下，TEV值會有突然的增加，比前后電壓等級下的測量值都高，即出現了一個拐點，比如斷路器在斷口間加壓至30kV時，TEV值有較大增長，而增加電壓到35kV時，TEV值卻出現下降；另外，一般TEV值在斷路器加壓超過15kV或20kV之后才會有比較大的增長，而部分斷路器在電壓升到20kV之前，TEV讀數就已經超過了10dB，比如12號斷路器。在局放試驗中出現的異常情況主要是TEV讀數異常偏高達到上限、出現拐點或升高較早。

3 結論

通過機械動作試驗、溫升試驗、回路電阻測量、開斷關合電流試驗、耐壓和局放試驗等，獲得了斷路器的機械特性參數、機構零部件尺寸變化、局放TEV數值等一系列很有價值的數據使用了5～9年的滅弧室的自閉力和反力都滿足要求。運行5～9年的斷路器和滅弧室的耐壓性能沒有下降，采用TEV方法能夠發現由斷路器一次回路元件松動引起的局放異常，是一種方便快捷、具有有效捕捉能力的方法。運行5～9年的斷路器一次回路完整性未遭破壞，依然具有正常通流能力，其開斷能力也能夠滿足要求。

參考文獻：

[1]周翔，王豐華，傅堅，林嘉楊，金之儉.基于混沌理論和K-means聚類的有載分接開關機械狀態監測[J].中國電機工程學報，2015（06）：1541-1548.

[2]黃新波，陶晨，劉斌.智能斷路器機械特性在線監測技術和狀態評估[J].高壓電器，2015（03）：129-134+139.

[3]王成友，閆紅華，劉燦東，郭兆靜.液壓式高壓斷路器機械特性在線監測故障幾率研究[J].高壓電器，2015（08）：86-91.

[4]鐘家喜，李保全，李亞紅.高壓斷路器機械狀態診斷與監測技術的探索與實踐[J].高壓電器，2011（02）：53-60.