真空斷路器三相分合閘同期性測(cè)試

耿恒業(yè)

（海洋石油工程股份有限公司，天津 300452）

0 引 言

真空斷路器是指以真空作為滅弧和絕緣介質(zhì)的斷路器。由于真空滅弧室中只有極少數(shù)的氣體分子可供游離導(dǎo)電，且弧隙中少量導(dǎo)電粒子很容易向周圍的真空擴(kuò)散，因此真空的絕緣強(qiáng)度比變壓器油或空氣等絕緣介質(zhì)的絕緣強(qiáng)度高得多。

在進(jìn)行真空斷路器的分閘、合閘、合閘后再分閘等操作時(shí)，三相各自的分閘時(shí)間、合閘時(shí)間、合閘后再分閘時(shí)間如果相差過(guò)大，超出了技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的要求，將造成線路或用電設(shè)備的非全相接入或切除，可能產(chǎn)生危機(jī)設(shè)備絕緣的過(guò)電壓，同時(shí)也會(huì)造成斷路器觸頭磨損，導(dǎo)致發(fā)電機(jī)、變壓器同期并列不良，對(duì)電力系統(tǒng)的平穩(wěn)運(yùn)行造成嚴(yán)重影響，因此，對(duì)真空斷路器進(jìn)行三相同期性校驗(yàn)具有重大的現(xiàn)實(shí)意義[1,2]。

以筆者曾參與的某中東項(xiàng)目的中壓配電盤真空斷路器的三相分合閘同期性測(cè)試為例，闡述了其接線方式、合格標(biāo)準(zhǔn)、結(jié)果分析、注意事項(xiàng)、改善措施，對(duì)以后各工程項(xiàng)目中類似的斷路器三相分合閘同期性測(cè)試提供了借鑒和參考。

1 測(cè)試方法

在此次中東項(xiàng)目的工程實(shí)踐中使用的測(cè)試儀器是“Megger EGIL Breaker Analyzer”，即Megger EGIL斷路器分析儀。其在進(jìn)行真空斷路器三相分合閘同期性測(cè)試時(shí)的接線如圖1所示。

圖1 某中東項(xiàng)目真空斷路器三相分合閘同期性測(cè)試接線示意圖

測(cè)試步驟如下：

（1）確保真空斷路器（ Vacuum Circuit Breaker ，VCB）處于試驗(yàn)位，將VCB斷路器三相斷口的兩側(cè)和Megger EGIL斷路器分析儀的機(jī)體接地端子均通過(guò)接地線可靠接地。

（2）在真空斷路器所在的中壓配電屏內(nèi)部，把X5:804/805這2個(gè)端子除了去往合閘線圈及輔助觸點(diǎn)的控制線外，其余控制線均拆除。同理，把X5:806/807這2個(gè)端子除了去往脫扣線圈及輔助觸點(diǎn)的控制線外，其余控制線均拆除。再使用跳線短接X(jué)5:805和X5:806這2個(gè)接線端子。

（3）使用配套測(cè)試線連接X(jué)5:805端子和斷路器分析儀的“INPUT”接口。

（4）使用配套測(cè)試線連接X(jué)5:804端子和斷路器分析儀的“合閘線圈輸出25 A”接口。

（5）使用配套測(cè)試線連接X(jué)5:807端子和斷路器分析儀的“脫扣線圈輸出25 A”接口。

（6）如圖1所示，用配套測(cè)試電纜連接斷路器分析儀“Timing計(jì)時(shí)單元”接口和VCB斷路器本體上口的三相主觸點(diǎn)，配套測(cè)試電纜的紅、黃、藍(lán)線芯分別連接斷路器上口的R、S、T相主觸點(diǎn)，保護(hù)地線芯應(yīng)牢固接地。

（7）拆除VCB斷路器本體上口三相主觸點(diǎn)與大地之間的接地線。

（8）把分析儀的電源選擇開關(guān)“115 V/230 V”置于230 V處，并供給分析儀230 V，60 Hz交流電源。按下分析儀電源開關(guān)開機(jī)。

（9）開機(jī)后，按下分析儀面板的“SEQ/MENU序列/菜單”按鍵，進(jìn)入“Setup設(shè)置”子菜單，設(shè)定“Measure Time”為“1 s”，“Language”為“英語(yǔ)”，“AUTO sequence”為“ON”。

（10）退出“Setup設(shè)置”子菜單，進(jìn)入“Sequence序列”子菜單，首先選擇序列“O”s即“分閘”測(cè)試序列，設(shè)定“分閘脈沖長(zhǎng)度”為0.2 s，回車確認(rèn)。先在VCB斷路器本體機(jī)械合閘VCB斷路器，再順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)“Measure測(cè)量”旋鈕，即可完成VCB斷路器三相分閘時(shí)間的測(cè)試，分析儀可直接打印出測(cè)試結(jié)果[3-5]。本項(xiàng)目真空斷路器三相分閘時(shí)間測(cè)試結(jié)果如圖2所示。

圖2 真空斷路器三相分閘時(shí)間測(cè)試結(jié)果

（11）同理，確保VCB斷路器儲(chǔ)能馬達(dá)已儲(chǔ)能，在分析儀“序列”子菜單里選擇序列“C”，即“合閘”測(cè)試序列，設(shè)定“合閘脈沖長(zhǎng)度”為0.2 s，回車確認(rèn)。順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)“Measure測(cè)量”旋鈕，即可完成VCB斷路器三相合閘時(shí)間的測(cè)試，分析儀可直接打印出測(cè)試結(jié)果。本項(xiàng)目VCB斷路器三相合閘時(shí)間測(cè)試結(jié)果如圖3所示。

圖3 VCB斷路器三相合閘時(shí)間測(cè)試結(jié)果

（12）確保VCB斷路器儲(chǔ)能馬達(dá)已儲(chǔ)能，在分析儀“序列”子菜單里選擇序列“CO”，即“先合閘再分閘”測(cè)試序列，設(shè)定“合閘脈沖長(zhǎng)度”為0.1 s，分閘脈沖延時(shí)為0.01 s，分閘脈沖長(zhǎng)度為0.29 s，回車確認(rèn)。順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)“Measure測(cè)量”旋鈕，即可完成VCB斷路器三相“合閘后再分閘”時(shí)間的測(cè)試，分析儀可直接打印出測(cè)試結(jié)果。本項(xiàng)目VCB斷路器三相“先合閘再分閘”時(shí)間測(cè)試結(jié)果如圖4所示。

圖4 VCB斷路器三相“先合閘再分閘”時(shí)間測(cè)試結(jié)果

2 結(jié)果分析

經(jīng)查詢相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)上述真空斷路器分閘、合閘、合閘后再分閘的同期性技術(shù)要求匯總分析如下。

（1）關(guān)于斷路器分閘同期性的技術(shù)要求是“分閘時(shí)觸頭分離時(shí)刻的最大差異不應(yīng)超過(guò)額定頻率的1/6周波”，由于本中東項(xiàng)目的供電頻率為60 Hz，則額定頻率的1/6周波為1000/60×1/6 ms=2.78 ms，由上述測(cè)試方法第（10）步的分閘時(shí)間測(cè)試結(jié)果可知，三相分閘的最大時(shí)間差為L(zhǎng)1相和L2相，由于42.3-42.0=0.3＜2.78，則三相分閘的同期性合格。

（2）關(guān)于斷路器合閘同期性的技術(shù)要求是“合閘時(shí)觸頭接觸時(shí)刻的最大差異不應(yīng)超過(guò)額定頻率的1/4周波”，由于本中東項(xiàng)目的供電頻率為60 Hz，則額定頻率的1/4周波為1000/60×1/4 ms=4.17 ms，由上述測(cè)試方法第（11）步的合閘時(shí)間測(cè)試結(jié)果可知，三相合閘的最大時(shí)間差為L(zhǎng)1相和L2或者L3相，由于50.1-49.9=0.2＜4.17，則三相合閘的同期性合格。

（3）由上述測(cè)試方法第（12）步的“先合閘再分閘”的時(shí)間測(cè)試結(jié)果可知，三相合閘的最大時(shí)間差為50.0-49.9=0.1＜4.17 ms，三相“先合閘再分閘”的最大時(shí)間差為103.1-103.1=0 ms，則三相“先合閘再分閘”的同期性合格。

3 注意事項(xiàng)

本項(xiàng)目測(cè)試過(guò)程中，使用Megger EGIL斷路器分析儀對(duì)VCB斷路器三相分合閘同期性進(jìn)行測(cè)試的過(guò)程中，相關(guān)注意事項(xiàng)如下。

（1）分合閘同期性的測(cè)試，必須在VCB斷路器分合閘線圈額定操作電壓下進(jìn)行。

（2）試驗(yàn)前，必須確保VCB斷路器的兩側(cè)均已可靠接地。

（3）試驗(yàn)過(guò)程中，必須確保Megger EGIL斷路器分析儀機(jī)體一直可靠接地。

（4）分析儀和斷路器之間的測(cè)試線按圖連接完畢、供給分析儀的電源電壓確認(rèn)與電源選擇開關(guān)的選擇一致之前，不得閉合分析儀的電源開關(guān)。

4 改善措施

在真空斷路器的三相分合閘同期性校驗(yàn)測(cè)試中，可通過(guò)以下措施改善其三相分閘、合閘、合閘后再分閘的時(shí)間差，以確保同期性校驗(yàn)盡可能滿足技術(shù)要求。

（1）定期檢修時(shí)，對(duì)斷路器的檢修調(diào)整必須得當(dāng)。

（2）確保斷路器室的空間加熱器功率足夠，除濕效果良好，預(yù)防斷路器分合閘傳動(dòng)機(jī)構(gòu)銹蝕。

（3）值班人員對(duì)斷路器及其相關(guān)機(jī)構(gòu)定期檢查，如遇異常，及時(shí)進(jìn)行潤(rùn)滑、除銹等處理。

（4）把斷路器的分合閘同期性校驗(yàn)納入定位維保管理，定期測(cè)試，確保合格。

（5）對(duì)于長(zhǎng)期不分合的斷路器，每3個(gè)月或每半年進(jìn)行1次分合閘切換試驗(yàn)。

5 結(jié) 論

真空斷路器的三相分合閘同期性校驗(yàn)對(duì)于發(fā)電機(jī)、變壓器、電動(dòng)機(jī)等電力設(shè)備的安全可靠運(yùn)行和電網(wǎng)的平穩(wěn)運(yùn)行均具有重大意義。本文以筆者曾參與的某中東項(xiàng)目的真空斷路器的分合閘同期性校驗(yàn)測(cè)試為例，闡述了測(cè)試的方法步驟、合格標(biāo)準(zhǔn)、結(jié)果分析、測(cè)試注意事項(xiàng)和三相分合閘同期性的改善措施，對(duì)于今后類似工程項(xiàng)目中斷路器的三相分合閘同期性校驗(yàn)提供了較好的借鑒。應(yīng)依托前人的經(jīng)驗(yàn)基礎(chǔ)，結(jié)合各個(gè)項(xiàng)目的實(shí)際情況，不斷地提煉、總結(jié)，以便更好地進(jìn)行斷路器的三相分合閘同期性校驗(yàn)等電氣交接試驗(yàn)，為電力系統(tǒng)的安全高效運(yùn)行保駕護(hù)航。