談變電站高壓斷路器特性試驗問題

祁永梅 王冰

摘要：隨著社會經濟的不斷發展，人們的生活水平也在逐步提高，同時對供電的需求和質量也有了更高的要求。文章就主要對變電站斷路器特性試驗中涉及到的一些問題進行了具體分析。

關鍵詞：變電站；高壓斷路器；特性試驗

中圖分類號：TM63文獻標識碼： A

引言

保證充足及穩定的供電，是當前供電公司需要面臨的一個巨大問題，高壓斷路器作為電力系統運行的核心設備，其可靠穩定的運行又是保證正常供電的基礎。根據電力系統常見故障的統計資料來看，高壓斷路器故障的80％是因為斷路器的機械性能不達標造成的，因此需要按照計劃，對斷路器進行定期的特性檢測。

一、變電站高壓試驗的原理及重要性

為了保證電氣設備的安全運行，在電氣設備安裝時需要對其進行絕緣試驗，從而判斷其電氣設備的絕緣性能是否良好，功能是否正常，通過高壓試驗來確保電氣設備運行時的安全，因此在安裝前對相關的設備做高壓試驗十分必要。

高壓電氣試驗是一個測試電氣機械主絕緣以及電氣的參數能否正常安全工作的關鍵措施，是對系統的整體工作情況實施檢查以及鑒定的關鍵方法，也是逐步認識高壓機械絕緣狀態和工作性能的重要措施。高壓試驗一般有兩種，即非破壞性測試和破壞性測試。但為了保證變壓器運行時的穩定性，一般都會使用電氣高壓試驗中的非破壞性試驗局部放電試驗來對變壓器進行試驗，變壓器高壓試驗主要以Um為預激磁電壓的局部放電試驗，雖然在試驗中這種預激磁電壓所激發的放電量不會持續太久，但是卻使得變壓器可以正常安全的運行。

變壓器在高壓試驗時對環境有一定的要求，雖然高壓試驗有十多種方式，但其對環境中的溫度和濕度要求基本都是一樣的，只有在規定標準的環境下進行高壓試驗，才能有效的保證試驗數據的準確性，所以在對變壓器進行試驗時要對環境進行屏蔽，減少外界因素的影響。

二、電力變壓器高壓試驗的基本條件

在進行高壓試驗時，需要嚴格控制試驗室的環境、溫度和濕度，正常情況下試驗室的最高溫度不允許超過40℃，最低溫度不能低于-20℃；試驗室內的濕度要隨著溫度的變化而進行相應的調整，同時對于影響變壓器絕緣性能的氣體、污垢和化學性積塵等要進行嚴格控制，同時要保證試驗室內的保護電阻的額定容量和控制好電壓，這樣不僅能保證電壓升高時能得到有效的保護，同時也能保證高壓試驗中散熱的充分性，同時試驗時不能在超過試驗規定的高壓狀態下斷合變壓器。

三、高壓斷路器特性試驗設計問題

1、使用儀器自帶電源的節點取法

當使用儀器自帶直流源時，需要注意的一個問題是二次回路的取法。因為去掉控制電源，一些受控制電源控制的繼電器的常開常閉節點將隨之發生變化。取一個典型的斷路器分合閘二次回路來分析控制直流電源的通斷對回路中繼電器的影響。SF6是目前高壓和超高壓電網斷路器滅弧的主要方式，所以二次回路中有一個反應SF6氣壓的低氣壓閉鎖繼電器節點。目前常見的斷路器的操動機構是液壓彈簧機構，回路上還要有一個監視液壓油油壓的低油壓閉鎖繼電器節點。應該是在確保油壓正常的前提下，將試驗自帶電源的負電端接到油壓閉鎖節點之前；如果氣壓和油壓閉鎖節點之間無對應的端子排的插孔，也可以在SF6氣體密度正常的前提下，將儀器自帶負電源接到氣壓閉鎖節點之前。但需要注意的是，不管氣壓和油壓閉鎖節點設計在分合閘線圈的正電側還是負電側，都不能將儀器自帶正電或者負電跳過防跳節點甚至是輔助節點，否則會燒毀分合閘線圈。

2、機械特性測試儀器設計問題

機械特性測試儀器有一種常用的檢測信號方法，要求每一個斷口必須有一端接地，即在斷口的一端發出信號，通過檢測對應的接地回路信號來判斷斷口另一端的位置。采用這種設計的方法，要注意儀器不能只設計一組接地回路。在進行機械特性測試的場合，除了在新上變電站時對斷路器進行驗收外，更常見的是，在新上間隔或者對已有開關進行全部或者部分機構更換之后進行的測試。這兩種情況的差別是：前一種情況周圍設備均不帶電，而后一種情況周圍設備帶電，因此在后一種情況下進行機械特性測試時，必須至少在驗收開關的一側合上接地刀閘以防止周圍帶電設備產生的感應電。對于目前的500kV電網，由于要求大的滅弧能力，一般采用的是雙斷口斷路器。

3、低電壓測試儀器設計問題

低電壓特性的測試也在兩種場合下存在。一種是測試開關油泵電機打壓或者刀閘電動機構操作分合閘在電壓低于某個220V電壓值時能否運行，另一種是測試開關分合閘回路在低于某個220V電壓值時能否正常動作或者有效防止因干擾而誤動。前一種情況因為打壓以及電動操作需要一定的時間，電壓在觸發后要保持住，而后一種情況因為從分合閘線圈通電到電磁鐵吸合是一瞬間的動作，要求直流電壓在觸發后瞬間變為零，從而保護線圈防止燒毀。這兩種情況的共同之處是在電壓從零調節至所需值的過程中，儀器輸出端口電壓應該始終為零，從而保證線圈正確動作。而一些低電壓試驗儀器，在加壓調節過程中也會存在電壓，隨著調節值的變化而變化，進而又不斷衰減。相當于在加壓調節的過程中，輸出端口始終有一個小于調節值的直流電壓存在。出現這種現象的原因是，電路設計中沒有將在未觸發時起濾波和釋放能量作用的電容與輸出端口完全隔離。如果在此過程中，將試驗線插入到端子排中，線圈兩端在加壓調節的過程中也會產生一個變化的直流電壓源。同樣在觸發完指定的電壓后，由于電容的作用，儀器出口電壓也不會馬上減為零，而是從所加的電壓起逐漸衰減為零，這樣長時間加壓，會縮短線圈的使用壽命。

四、時間－行程曲線特性測試的意義

1、時間－行程曲線反映速度值

從測試本身的意義來分析，分合閘速度代表點含義，而時間代表線含義。所以，斷路器不僅要總時間符合一定范圍，以便于保證電弧的存在時間不會超過規定時間太久，還需要在某些關鍵點上（如剛分或即將合上，即電弧最大時刻），斷路器保持著足夠的強和快速消弧能力。

2、為判斷斷路器故障提供豐富資料

如果分關合閘測量的時間特別長，之前又有開關受雷擊等特殊現象發生，假定速度不變，可從合閘的時間來判斷動觸頭因引燃弧時間過長，可能有熔焊部分，造成了長度縮短，這就讓其在開距運動的距離比正常要長。同時，速度不變的假定需要經過時間－行程曲線進行驗證。此外，由于機構傳感器可以有效地捕捉到動靜觸頭剛接觸和動觸頭行程結束這兩個時刻，可用其測出開關超行程。開關總行程一定，如果實際測量的超程值比要求范圍小不少，這樣也從另一個層面證實了觸頭被燒去一截。通過以上的兩個測試就可有效地判斷出斷路器可能存在的問題。

3、反映合閘彈跳

合閘彈跳這一斷路器的另一性能指標，其必須經由時間－行程曲線進行反映，也就是放大曲線在剛合時間范圍內行程波動情況觀察斷路器彈跳與否。合閘彈跳指的是開關剛合閘時，因為其過大的震顫，動靜觸頭重新分開，此時尚未熄滅的電弧造成觸頭熔焊，產生過電壓，影響到滅弧室的電壽命，對這方面監測很關鍵。

結束語

隨著人們用電量的增加，人們對電力設備的安全穩定運行有了更高的要求。為減少高壓故障的發生，就要定期進行高壓試驗。但因其對環境有很高的要求，所以在試驗時要對環境進行控制，做好試驗前的相關準備工作，從而確保試驗的每一個環節都能處于掌控之中，這樣才能保證試驗數據的準確性，從而提高變壓器運行的可靠性，保證電力系統運行的穩定性和安全性。

參考文獻：

[1] 黃瑋,胡宏宇,陳開群,彭軍海.500kV變電站220kV線路斷路器延時分閘故障分析[J].水電能源科學.2012(09).

[2]施建華,金海敏.淺析變壓器試驗問題與故障處理[J].廣東科技,2011,10(20).

[3]黃寧生.高壓試驗研究方法及安全簡析[J].機電信息,2010,(12)

[4]黎瑞明.電力設備的高壓試驗探討[J].科技創新導報,2008,(34)