斷路器操動機(jī)構(gòu)動作低電壓測試

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摘要：本文介紹了斷路器操動機(jī)構(gòu)動作低電壓測試的原理和意義，分析和指出了低電壓測試的方法，并結(jié)合筆者檢修工作重點分析了典型的低電壓測試案例，闡明了低電壓測試對狀態(tài)檢修工作的開展和提高設(shè)備運(yùn)行可靠性的關(guān)鍵作用。 

關(guān)鍵詞：斷路器  合閘  分閘  最低動作電壓  1 概述  作為斷路器特性測試的一個重要的內(nèi)容，斷路器操動機(jī)構(gòu)動作低測試主要是為了驗證斷路器線圈是否靈敏和可靠，并且還能夠測試整個操作機(jī)構(gòu)在非額定動作電壓下的性能。操動機(jī)構(gòu)可靠的合閘的時候，通常操動機(jī)構(gòu)的電壓是保持在( 85％-110％)un的范圍之內(nèi)的；斷路器分閘的電壓是大于65％un；另外當(dāng)斷路器的電壓小于30％un的時候，斷路器是不能夠分閘的。最額定操作電壓的30%到65%之間是高壓斷路器操動機(jī)構(gòu)分、合閘電磁鐵線圈的最低動作電壓，在這個范圍之內(nèi)能夠保證斷路器的正常的運(yùn)行，并進(jìn)行可靠動作。而規(guī)定的下限30%主要是考慮的其中的誤差值。由于二次直流系統(tǒng)在絕緣不良，高阻接地的情況下，會在斷路器分合閘線圈兩端引入一個數(shù)值不大的直流電壓，當(dāng)線圈動作電壓過低時，會引起斷路器誤分閘，俗稱“偷跳”。還有可能會發(fā)生分閘的現(xiàn)象，比如當(dāng)動作電壓比較低，斷路器在強(qiáng)電的環(huán)境下，很容易造成強(qiáng)電磁的干擾，并發(fā)生分閘。而有的時候斷路器失靈，在事故發(fā)生的時候失去保護(hù)作用，不能夠進(jìn)行正確的動作，這主要是因為電壓過高造成的。  斷路器在電網(wǎng)的作用是開斷、關(guān)合和承載運(yùn)行中的正常電流，并在規(guī)定的時間內(nèi)關(guān)合或開斷規(guī)定的短路電流。要使斷路器能達(dá)到這些要求，其操動機(jī)構(gòu)必須長期保持可靠動作，并且動作的速度和時間要滿足滅弧特性的要求。但是這幾年來操動機(jī)構(gòu)分合閘脫扣器出現(xiàn)的拒動和誤動的故障頻發(fā)，有的已嚴(yán)重影響斷路器的正常運(yùn)行，所以應(yīng)當(dāng)引起檢修工作人員的足夠重視。在2011年的春季預(yù)防性試驗工作中，將動作低電壓測試作為斷路器特性試驗的必測項目，排除了數(shù)次事故隱患。  2 最低動作電壓umin的理解和分析  最低動作電壓umin一般都在斷路器分、合閘回路的兩端測試，而《電氣設(shè)備預(yù)防性試驗規(guī)程》中規(guī)定的umin明顯是指線圈兩端的電壓，且umin應(yīng)是線圈兩端而非分、合閘回路兩端的額定電壓。因此對測試點的選取和對的理解均影響對umin是否合格的判斷。分、合閘回路可看作是其它電阻umin(包括分、合閘電阻與電纜等值電阻)與線圈電阻r相串聯(lián)的回路，則線圈兩端電壓與回路兩端電壓成正比。因此一般在分、合閘回路兩端測試umin，且以其滿足30%-65%額定控制電壓來作為線圈的合格判據(jù)，這樣既能測試umin，又能檢測分、合閘回路，且完全符合規(guī)程規(guī)定的要求。  3 最低動作電壓測試方法的分析  umin的現(xiàn)場測試方法一般是在分、合閘回路兩端試加電壓直至斷路器脫扣動作，動作時的電壓記為umin。試加電壓的方法有兩種：①慢加電壓法帶上分、合閘回路負(fù)載，利用調(diào)壓器慢加電壓直至斷路器動作，記錄此時的umin；②瞬時沖擊法先將直流輸出調(diào)至一定電壓(多為下限66v)后瞬時加在分合閘回路兩端，如不能動作，再逐步調(diào)高電壓；如可靠動作，再逐步調(diào)低電壓，多次調(diào)整并瞬時加壓，直至斷路器恰好能動作，記錄此時的u。兩種方法中前者不符合斷路器動作原理，故u不準(zhǔn)。現(xiàn)場檢修發(fā)現(xiàn)后者所測u一般比前者低；后者所測u合格的10kv vs1型斷路器有時甚至在慢加電壓至額定控制電壓以上時都不能動作。  經(jīng)過《斷路器最低動作電壓測試方法的探討》中對脫扣力和脫扣功的分析得知瞬時沖擊時機(jī)構(gòu)脫扣所需的電壓比慢加電壓時低，但斷路器的動作原理是線圈瞬時受電從而使斷路器動作，故用瞬時沖擊法更能反映此原理，測試的umin也更準(zhǔn)確。當(dāng)然其前提條件均是測試電源的內(nèi)阻為零。但現(xiàn)場測試時該內(nèi)阻有時不可能為零，以致對測試結(jié)果有很大的影響。為更準(zhǔn)確地測定斷路器的umin，可采用等效負(fù)載法來消除誤差。  所以，采用瞬時沖擊法對斷路器的最低動作電壓進(jìn)行測量，測量儀器為低電壓動作箱和斷路器特性分析儀。  4 低電壓測試案例分析  在預(yù)防性試驗工作中，通過動作低電壓的測試試驗，排查出數(shù)臺低電壓動作不合格的設(shè)備，盡早的發(fā)現(xiàn)了缺陷，避免了惡性停電事故的發(fā)生?，F(xiàn)將幾個典型案例進(jìn)行技術(shù)分析。  4.1 直流電磁鐵鐵心卡澀：某220kv斷路器采用液壓操動機(jī)構(gòu)。其合閘線圈采用直線螺管式電磁鐵，線圈額定電壓是直流220v。斷路器檢修后做80％的動作電壓合閘試驗時，卻合不了閘?，F(xiàn)場檢查情況是：液壓機(jī)構(gòu)的壓力在額定值，排除了低油壓力閉鎖。用萬用電表檢查分閘回路電阻110ω(接近線圈直流電阻)，又可排除電氣回路的故障。通過進(jìn)一步檢查發(fā)現(xiàn)電磁鐵鐵心不能動作的原因是，電磁鐵鐵心卡澀。通過調(diào)整電磁鐵使之靈活后，重新做80％的動作電壓試驗，斷路器合閘正常。如果不做動作電壓試驗，該缺陷是沒辦法發(fā)現(xiàn)的，一旦投入運(yùn)行，將會出現(xiàn)動鐵心不能動作，還會因線圈長期加電壓而被燒毀的故障；即使動鐵心能動作，但也會影響合閘時間。  4.2 直流電磁鐵工作間隙太大：某110kv六氟化硫斷路器，采用彈簧操動機(jī)構(gòu)，線圈額定電壓是直流220v。對斷路器檢修后做65％的動作電壓分閘時，卻分不了閘?，F(xiàn)場檢查情況是：sf6氣體壓力都在額定值，排除了低sf6氣體壓力閉鎖。用萬用電表檢查合閘回路電阻88ω(接近線圈直流電阻)，又可排除電氣回路的故障。通過進(jìn)一步檢查發(fā)現(xiàn)電磁鐵鐵心運(yùn)動行程為3.7mm(標(biāo)準(zhǔn)為2.8～3.2mm)，可見造成不能動作的原因是動靜鐵心的工作間隙太大。因為電磁鐵的吸力與動靜鐵心的工作氣隙平方成反比，現(xiàn)氣隙大，所以磁阻大、吸力小。通過調(diào)整動靜鐵心的行程，重新做65％的動作電壓試驗，斷路器合閘正常。但是這里一定要注意不能把工作間隙調(diào)整得太小，太小了電磁鐵反而不能動作，只有通過做動作電壓試驗才能把工作氣隙調(diào)整在可靠動作范圍內(nèi)。  4.3 線圈匝間短路：某35kv真空斷路器采用ct8型彈簧操動機(jī)構(gòu)。其合閘線圈是采用直線螺管式電磁鐵，線圈額定電壓是直流220v。斷路器檢修后做80％的動作電壓合閘時，卻合不了閘?，F(xiàn)場檢查情況是：彈簧已儲能，斷路器具備合閘條件，用萬用電表檢查合閘回路電阻為30ω(標(biāo)準(zhǔn)線圈直流電阻為68ω)。由于直流電阻只有標(biāo)準(zhǔn)值的一半，所以可判斷故障原因是線圈匝間短路。如果發(fā)生線圈匝間短路，磁通量嚴(yán)重減少會影響電磁鐵的吸力，所以動作電壓試驗時合閘電磁鐵不能動作或者動作很慢，無法打開脫扣器。  5 結(jié)語  斷路器操動機(jī)構(gòu)的最低動作電壓測試對及時發(fā)現(xiàn)設(shè)備缺陷，避免拒分、拒合的惡性事故發(fā)生，提高設(shè)備運(yùn)行可靠性意義重大。采用瞬時沖擊法對斷路器低電壓進(jìn)行測試可以利用預(yù)防性試驗等停電機(jī)會及時、準(zhǔn)確、可靠的掌握設(shè)備狀況，有效地提高設(shè)備健康水平，推動狀態(tài)檢修工作的有效開展。  參考文獻(xiàn)：  [1]徐國政，張節(jié)容，錢家驪.高壓斷路器原理和應(yīng)用[m].北京：清華大學(xué)出版社，2000.  [2]郭賢珊，李仲夫.斷路器“偷跳”分析及改造[j].高電壓技術(shù).2000，（1）：57-58．