測量斷路器合閘電阻投入時間-高壓開關(guān)機(jī)械特性測試儀

針對國內(nèi)生產(chǎn)的大多數(shù)普通高壓開關(guān)機(jī)械特性測試儀無法直接測量斷路器合閘電阻投入時間，探索了一種通過改進(jìn)接線用普通的開關(guān)測速儀測量斷路器合閘電阻投入時間的方法，并運(yùn)用此方法進(jìn)行現(xiàn)場測量，取得了成功。
1、引言
　　在電力系統(tǒng)中，存在著種類繁多，特性各異的操作過電壓，斷路器操作是大部分操作過電壓的起因。在超高壓電網(wǎng)中，隨著斷路器滅弧能力的提高和避雷器的裝設(shè)，合空線過電壓成為主要的操作過電壓。特別是長距離的超高壓輸電線路的空載線路合閘，過電壓更加嚴(yán)重。在電力系統(tǒng)中，線路合閘是常見的操作。為了限制合空線過電壓，在長距離的超高壓輸電線路中，將斷路器裝設(shè)并聯(lián)電阻作為限制合空線過電壓的主要措施。這種為限制合空線過電壓而并聯(lián)的電阻(即合閘電阻)阻值約幾百歐。以ABB生產(chǎn)的500kV斷路器為例，并聯(lián)電阻后，斷路器斷口內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖1。在斷路器合閘過程中，Kf先合上，把Rf接入系統(tǒng)中，過了約10ms左右，Kz再合上，再過約幾十毫秒，Kf斷開，把Rf退出系統(tǒng)。這樣就完成了一次合閘的全部操作。帶合閘電阻的斷路器檢修時應(yīng)測量合閘電阻的投入時間，即Kf閉合時間t1和Kz閉合時間t2，及兩者的時間差Δt=t2-t1。但由于目前國內(nèi)絕大多數(shù)開關(guān)測試儀廠家生產(chǎn)的開關(guān)測試儀只能測量無并聯(lián)電阻的斷路器的合閘時間，而無法直接測量帶并聯(lián)電阻的斷路器的合閘電阻的投入時間。為此，本文探索了一種通過改進(jìn)接線，用大多數(shù)普通的高壓開關(guān)機(jī)械特性測試儀，來測量帶并聯(lián)電阻的斷路器的合閘電阻的投入時間的方法。
2、高壓開關(guān)機(jī)械特性測試儀測試端口的特點(diǎn)
　　為說明測量的方法，我們首先來了解一下開關(guān)測試儀測試合閘時間過程和測試端口的特點(diǎn)。高壓開關(guān)機(jī)械特性測試儀一般包含6~12個相同測試端口和分合閘控制電路，如圖2。虛線內(nèi)部為開關(guān)測試儀，其中有若干個測試端口，J為開關(guān)測試儀內(nèi)部接點(diǎn)，用來接通合閘控制回路，S為開關(guān)測試儀內(nèi)計時開始觸發(fā)部分，HQ和DL分別為斷路器的合閘線圈和常閉輔助接點(diǎn)，Kz為斷路器主斷口。每一個測試端口的內(nèi)部如圖3，r為測試端口的內(nèi)阻，S'為時間記錄部分。當(dāng)我們啟動開關(guān)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(guān)測試儀開始計時。當(dāng)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，該時間就是我們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(fā)使開關(guān)測試儀重新開始計時，S'才能記時。圖2中只畫出了一相的測試接線,實(shí)際上我們測量時是三相同時測量，要用到三個測試端口。每個測試端口S'分別記錄各自測試端口的時間,從而同時測出三相合閘時間。
　  從上述過程可見，測試端口判斷出Kz閉合是因?yàn)檫@時測試端口有電流通過，使S'觸發(fā)記時。但并非只要有電流就能觸發(fā)S'記時，而是必須電流達(dá)到一定值才能觸發(fā)S'記時，我們稱該臨界電流為I0。由于Kz基本是短接，因此測試端口通過的電流大于I0，使S'觸發(fā)記時。假如在測試端口外臨時串聯(lián)一個電阻Rt，如圖4，此時Kz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(fā)記時。我們稱該臨界電阻為Rt0。
　　必須使測試端口外接電阻小于Rt0，測試端口才能記時。這就是開關(guān)測試儀測試端口的特點(diǎn)。
3、實(shí)際測試方法
　 由開關(guān)測試儀測試端口的特點(diǎn)可見，如果測量帶并聯(lián)電阻斷路器時，假如每相斷路器只接一個測試端口，顯然只能測出Kz或Kf的其中之一的閉合時間。假如每相斷路器直接接兩個測試端口，當(dāng)Rf>Rt0時，兩個測試端口均無法測出Kf的閉合時間，而只能測出Kz閉合時間;當(dāng)Rf
3.1當(dāng)合閘電阻小于臨界電阻，即Rf
　當(dāng)RfRt0。當(dāng)斷路器進(jìn)行合閘時，Kf先閉合，這時由于RfRt0，尚不能觸發(fā)記時。當(dāng)Kz稍后閉合時，對于測試端口2，由于此時其外接電阻為Rc
3.2當(dāng)合閘電阻大于或等于臨界電阻，即Rf≥Rt0時
   當(dāng)Rf≥Rt0時，如果仍然按圖5接線，當(dāng)Kf閉合時測試端口1和2均無法測得t1;當(dāng)Kz閉合時，測試端口1和2均測得t2，因此只能測得t2，使測試失敗，為此必須改變接線，改變后測試接線如圖6。在圖5接線的基礎(chǔ)上，再在斷路器斷口兩端并聯(lián)一個可調(diào)電阻Rb。Rb阻值必須滿足其與Rf并聯(lián)后的阻值小于Rt0，即■Rt0。當(dāng)斷路器進(jìn)行合閘時，Kf先閉合，這時由于■Rt0，尚不能觸發(fā)記時。當(dāng)Kz稍后閉合時，對于測試端口2，由于此時其外接電阻為Rc
4、開關(guān)測試儀臨界電阻Rt0的測定方法
   從上述可見，要想成功測得t1和t2，必須知道Rf和Rt0的阻值。Rf可由斷路器說明書得知，但開關(guān)測試儀說明書并不提供Rt0值，因此Rt0阻值必須自行測得，Rt0的確定方法是用一個直流繼電器Relay模擬斷路器來實(shí)測得到，如圖7。直流繼電器線圈串聯(lián)在直流控制回路中，直流繼電器的接點(diǎn)和一個可調(diào)電阻Rt串聯(lián)后接到測試端口1兩端，先把Rt放在某個阻值，當(dāng)J閉合時，Relay接點(diǎn)稍后閉合。開關(guān)測試儀若能測出時間，則說明RtRt0，應(yīng)減少Rt，再重復(fù)測試，這樣經(jīng)過若干次測試后就能得到Rt0值。
5、測試方法的驗(yàn)證
　 本人運(yùn)用上述方法，在福州500kV變電站年檢時對兩臺500kV斷路器進(jìn)行測試，并把測試數(shù)據(jù)與交接試驗(yàn)時斷路器廠家在現(xiàn)場測量數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，如表。
　 這兩臺斷路器均為ABB生產(chǎn)，型號為HPL550TB2，Rf值約為400Ω，控制從福建福州到浙江金華雙龍變電站約300多公里線路。自測使用的開關(guān)測試儀為珠海市英之泰電氣設(shè)備有限公司生產(chǎn)，型號為GKC/98H6型，臨界電阻Rt0值為450Ω。自測時按圖5接線，Rc取200Ω。從表可見自測值與廠家值基本一致，說明該方法是正確有效的。
　 總之，用普通測試儀測量斷路器合閘電阻投入時間，測量每個斷路器斷口，需用兩個開關(guān)測試儀的測試端口和一個或兩個電阻，按照圖5或6接線即可成功測量。