某330kV雙斷口斷路器合閘電阻接入時間測量誤差分析

摘要：斷路器合閘電阻是通過輔助觸頭接入到斷路器斷口間的電阻，目的是為了通過限制斷路器合閘操作過電壓，保護電氣設備不受過電壓沖擊。斷路器合閘電阻的投入和斷開需要與主觸頭配合，才能更好地發揮抑制過電壓的作用，投入時間偏大或偏小均會影響到其限制合閘過電壓的能力，斷路器合閘電阻接入時間的測量時檢查斷路器功能的一個重要指標。

關鍵詞：雙斷口斷路器;例行試驗;合閘電阻;測量誤差

1、引 言

為了限制斷路器操作過電壓，在某些帶有容性負荷的負載上通常采用帶有合閘電阻的斷路器，合閘時，合閘電阻輔助觸頭比斷路器主觸頭提前閉合，合閘電阻可有效吸收回路中振蕩能量，減弱主觸頭間的恢復電壓，在主觸頭閉合之后輔助觸頭自動切除。輔助觸頭比主觸頭提前閉合這一時間就稱之為合閘電阻接入時間，它是考核斷路器性能的一個重要指標，該值通常為（ 10±2）ms，規程規定，帶合閘電阻的斷路器在例行試驗等工作中，需測量其合閘電阻接入時間符合要求。

2、帶合閘電阻斷路器工作原理及測試儀測試端口的特點

以某公司生產的斷路器為例，并聯電阻后，斷路器斷口內部結構如圖1所示。在斷路器合閘過程中，Kf 先合上，把Rf 接入系統中， 過了約l0ms左右，Kz再合上，再過約幾十毫秒，Kf 斷開，把Rf 退出系統。這樣就完成了一次合閘的全部操作。

開關測試儀一般包含6～12 個相同測試端口和分合閘控制電路，如圖2所示。

虛線內部為開關測試儀，其中有若干個測試端口，J為開關測試儀內部觸點，用來接通合閘控制回路，S為開關測試儀內計時開始觸發部分，HQ和DL分別為斷路器的合閘線圈和常閉輔助觸點，Kz為斷路器主斷口。

每一個測試端口的內部如圖3所示，r為測試端口的內阻，S為時間記錄部分。

當起動開關測試儀上的合閘按鈕時，J 閉合，合閘控制回路接通，J、S、HQ、DL均有電流通過，斷路器開始合閘，同時S使開關測試儀開始計時。當斷路器Kz閉合時，接通測試端口1，測試端口1有電流通過，判斷出斷路器主斷口Kz，已閉合，S記下此時時間。該時間就是測得斷路器合閘時間。S記下一次時間后就不再記時，必須等到下一次測試時S重新觸發使開關測試儀重新開始計時，S才能記時。

3、斷路器合閘電阻接入時間測量誤差分析

假如在測試端口外臨時串聯一個電阻Rt，如圖5所示，此時Kf 即使閉合，測試端口通過的電流未必大于Ⅰ0。只有在Rt小于一定值時，才能使測試端口通過的電流大于Ⅰ0，從而使S觸發記時。稱該電阻為臨界電阻Rt0。臨界電流Ⅰ0：觸發S記時的電流。

3.1 儀器測量誤差原因分析：

Ⅰ>Ⅰ0時，S才能觸發計時，在斷路器合閘過程中，Kf 先合上，把Rf 接入系統中，Kz再合上。當Kz合上之后，主回路電阻值非常小，Kf相當于被短路。

若測試儀器臨界電流Ⅰ0閥值較高，當輔助開關Kf 閉合，把合閘電阻Rf 接入系統時，測試端口通過的電流I較低，Ⅰ<Ⅰ0，S未能觸發。當Kz合上之后，主回路電阻值非常小，Rf相當于被短路。此時回路整體電阻降低，電流值增大，觸發S開始計時，此時引入測量誤差。

3.2 接線方式引入誤差分析：

利用T型斷路器一側接地刀閘接地與測試儀器接地構成測試回路，測量得出斷口Ⅰ和斷口Ⅱ分合閘同期時間。

測試回路中的觸發電流I計算公式如下：

測試儀器的觸發電壓U不變，Rf、r都是固定值，此時R包括地電阻、接地電阻、Kf的接觸電阻。斷路器并聯合閘電阻在預接入的時候，不會瞬間合到一起，其中觸點之間存在細微彈跳。此時端口間的接觸電阻較大，無法觸發S進行計時。

待合閘電阻接入穩定后，Kf輔助端口的接觸電阻降低，Ⅰ增大，滿足Ⅰ>Ⅰ0，觸發S開始計時，因此儀器采集到了合閘電阻預接入時間，但并非是接入的全部時間。

采用圖6所示試驗接線時，利用T型斷路器一側接地刀閘接地與測試儀器接地構成測試回路，由于變電站的檢修周期一般在3至5年，設備的停電機會較少，這也造成接地刀閘的表面氧化嚴重，即使接地刀閘處于合位，其接觸電阻仍較大，造成測試回路觸發電流I偏小。

在將斷路器兩側接地刀閘打開后，在T型斷路器兩斷口連接法蘭處采用專用接地線人為設置接地點與測試儀器接地構成測試回路，如圖7所示，回路中的接觸電阻降R整體降低，使得輔助開關Kf 閉合，把合閘電阻Rf 接入系統時，測試回路觸發電流I較大，滿足Ⅰ>Ⅰ0，觸發S開始計時，能夠在第一時間觸發計時器S，因此可以采集到完整的合閘電阻預接入時間。

4、結論及建議

現場測量合閘電阻接入時間，需充分考慮地電阻、接地電阻、輔助開關的接觸電阻等附加電阻值對測試過程的影響。為了確保準確測量合閘電阻接入時間，建議采取以下措施：

4.1 嚴謹分析試驗現場異常數據，盡可能的采取多種測量接線，試驗儀器，排除可能“誤診”的可能;

4.2合理選擇合閘電阻接入時間現場測試方案，在現場檢測時，應綜合考慮現場地電阻、接地電阻、Kf的接觸電阻等附加電阻值的影響因素，選擇正確的測試方法得出數據后，再判斷其接入時間是否在正常范圍內。

參考文獻

[1] 徐育福. 1100kV GIS用斷路器合閘電阻工作原理及其預投入時間測試[J].湖北電力. 2015.

[2] 楊景剛等. 一起550kV斷路器合閘電阻阻值超標現象分析[J].高壓電器.2015.

作者簡介：伊國鑫，男，工程師，（1989-），工學學士，從事電氣試驗工作。