国网武汉高压研究院张蓬鹤 2008-06-10高压断路器试验主要内容一、高压断路器概述二、断路器试验综述三、机械特性试验Ø高压断路器的作用 Ø高压断路器的主要要求 Ø高压断路器的分类 Ø高压断路器的基本结构 Ø断路器的术语 Ø相应的断路器标准一、高压断路器概述高压断路器是电力系统中最重要的控制和保护设备。
Ø在正常运行时,根据电网的需要,接通或断开电路的空载电流和负载电流,起控制作用; Ø当电网发生故障时,高压断路器和保护装置及自动装置相配合,迅速、自动地切断故障电流,保障电网无故障部分的安全运行,以减少停电范围,起保护作用;1、高压断路器的作用n 绝缘部分能长期承受最大工作电压,还能承受过电压; n 长期通过额定电流, 各部分温度不超过允许值 ; n 断路器的跳闸时间要短 , 灭弧速度要快 ; n 能够满足快速重合闸 ; n 在通过短路电流时, 有足够的动稳定性和热稳定性 ; 2、高压断路器的主要要求Ø油断路器; Ø压缩空气断路器 (高速气流 ; ØSF6断路器; Ø磁吹断路器(电弧吹入狭缝 ; Ø真空断路器; Ø固体产气断路器 (聚氯乙烯 ; 3、高压断路器的分类4、高压断路器的基本结构 n 由基座、绝缘支柱、开断元件及操作结构组成。
5、断路器的术语 n 特性参量术语 ; n 操作术语 ;特性参量术语(铭牌&额定电压 :在规定的使用和性能条件下能连续运行的最高电压, 并以它确定高压开关设备的有关试验条件;&额定电流 :在规定的使用和性能条件下能连续运行的最高电压, 高压开关设备主回路能够连续承载的电流数值 ;&额定开断电流 :在规定的使用和性能条件下 ,断路器能保证正常开断的最大断路电流;&额定开断容量:指断路器在额定电压下的开断电流与额定电压的乘积在乘以线路系数 ;&额定峰值耐受电流 (额定热稳定电流 :在规定的使用和性能条件下 ,开关在闭合位置所能耐受的额定短路耐受电流第一个大半波的峰值电流;&额定短时耐受电流 (额定热稳定电流 :在规定的使用和性能条件下 ,开关在闭合位置所能承载的规定电流有效值 ;&动稳定电流 :是指断路器能够承受短路电流的第一频率峰值产生的电动力效应 , 而不致损坏的峰值电流, 为额定开断电流 2.55倍 ;特性参量术语 &额定短路持续时间(额定动稳定时间:开关在合位置所能承载额定短时耐受电流的时间间隔 ;&温升 :开关设备通过电流时各部位的温度与周围空气温度的差值 ;&功率因数(回路的 :开关设备开合试验回路的等效回路,在工频下的电阻与感抗之比 , 不包括负荷的阻抗 ;&额定短时工频耐受电压 :按规定的条件和时间进行实验时,设备耐受的工频电标准值(有效值 ;&额定操作 (雷电冲击耐受电压 :在耐压试验时,设备绝缘能耐受的操作(雷电冲击电压的标准值 ;&额定频率:在规定的使用和性能条件下能连续运行的电网频率数值 , 并以它和额定电压、额定电流确定高压开关设备的有关试验条件;&额定短路关合电流 :在额定电压以及规定的使用和性能条件下 , 开关能保证正常开断的最大短路峰值电流;操作术语 Ø操作 :动触头从一个位置转换至另一个位置的动作过程 ; Ø分 (闸操作 :开关从合位置转换到分位置的操作;Ø合 (闸操作 :开关从分位置转换到合位置的操作;Ø“ 合分” 操作 :开关进行合操作后 ,无任何有意延时就立即进行分操作;Ø操作循环 :从一个位置转换到另一个位置再返回到初始位置的连续操作; 如有多个位置, 则需通过所有的其它位置;Ø操作顺序 :具有规定时间间隔顺序的一连串操作;Ø自动重合 (闸操作 :开关进行分操作后经预定的时间在次进行合操作的操作顺序 ;Ø关合 (接通 :用于建立回路通电状态的合操作;Ø开断 (分断 :在通电状态下 ,用于回路的分操作;6、相关的断路器标准 ZBK43001高压六氟化硫断路器通用技术条件GB763交流高压断路器长期工作的发热GB2706交流高压断路器动热稳定试验方法 GB11022 高压开关设备通用技术条件GB4474交流高压断路器的近区故障试验GB4876交流高压断路器的线路充电电流开合试验 GB7354局部放电测量GB11023高压开关设备六氟化硫气体密封GB311.1-GB311.7高压输变电设备的绝缘配合及高压试验技术 GB12022工业六氟化硫GB4473交流高压断路器的开合试验B11604高压电器设备无线电干扰测量方法6、相关的断路器标准 v IEC62271-100 high-voltage alternating-current circuit-breakers ;v DL/T596— 1996 电力设备预防性试验规程; v GB3309高压开关设备常温下的机械试验; v GB1984-2003 交流高压断路器;v DL/T846.3— 2004 高电压测试设备通用技术条件第 3部分高压开关综合测试仪二、断路器试验综述1、新设备投入运行前的交接试验;2、大修后的试验;3、运行中的预防性试验;4、根据断路器存在的问题,临时增加的实验项目;三、油断路器试验u 测量绝缘电阻 ; u 测量介质损耗因数 ; u 测量泄漏电流; u 交流耐压试验 ; u 测量导电回路电阻 ; u 机械特性试验 ; u 断路器油 ;四、 SF6断路器试验测量断口间并联电容量的电容量和 tg; 测量导电回路电阻 ;操动机构的试验 ;耐压试验 ;五、机械特性试验 v 断路器机械特性时间术语 ; v 断路器的时间测量传统方法 ; v 断路器机械特性速度术语 v 断路器的速度测量传统方法 ; v 测试仪的使用;1、断路器机械特性时间术语 v 开断时间(break time从开关接到分闸指令瞬间起到各级均熄弧的时间间隔;v 关合时间(make time从开关接到合闸指令瞬间起到任意一极中首先通过电流瞬间的时间间隔;v 分闸延时(opening time delay 开关主回路开始通过故障电流瞬间起到开关接到分闸指令的时间间隔;v 分闸时间(opening-time 是指从开关接到分闸控制信号开始到开关动触头与静触头都分离瞬间的时间间隔。
v 合闸时间(closing-time 是指从开关接到合闸控制信号开始到开关动触头与静触头都接触瞬间的时间间隔。
v 分(闸同期性(opening-simultaneity of the switching device是指开关分时各极间或同一极各断口间的触头分离瞬间的最大时间差;v 合(闸同期性(closing-simultaneity of the switching device 是指开关合时各极间或同一极各断口间的触头接触瞬间的最大时间差 v 弹跳次数是指开关动、静触头执行合闸操作时分开、合上的次数 ; v 弹跳时间是指开关动触头与静触头从第一次分开(或合上开始到最后稳定分开(或合上为止的时间 ;2、断路器的时间测量传统方法k 低、中速断路器用周波计数器或电秒表 , (灯亮法 ;k 快速断路器用电磁示波器或数字式电子毫秒表 ;k 快速 ------t 分 <=0.08sk 中速 ------0.12s>t分 >0.08sk 低速 ------t 分 >0.12S毫秒表测时间原理电磁示波器测量时间的原理图电磁示波器测量时间波形图3、断路器机械特性速度术语上 v 触头开距(clearance between open contacts(gap 是指开关在分位置时,开关一极的各触头之间或其连接的任何导电部分之间的距离;v 行程(travel of contacts是指分、合操作时,从开关动触头起始位置到任一位置的距离;v 超行程(overtravel 是开关从合状态开始到动触头与静触头刚分开的这一段距离;v 时间行程特性(time-travel diagram分、合操作中, 开关的动触头行程与时间的关系 ;v 分闸速度 (opening speed 是指开关在分闸过程中动触头的运动速度 ;v 合闸速度 (closing speed 是指开关在合闸过程中动触头的运动速度 ;3、断路器机械特性速度术语下 Ø触头刚分速度(speed at instant of contacts separating开关分闸过程中,动触头与静触头分离瞬间的运动速度;Ø触头刚合速度(speed at instant of contacts touching开关合闸过程中,动触头与静触头接触瞬间的运动速度;Ø开断速度(breaking speed开关在开断过程中动触头的运动速度;Ø关合速度(making speed开关在关合过程中动触头的运动速度;Ø分(合闸最大速度指分(合闸瞬时速度中的最大值;Ø分(合闸平均速度是指开关动触头在整个运动中的行程与时间比值;4、断路器的速度测量传统方法电磁震荡器测速法 ;光电测速仪 ;电磁震荡器测速方法电磁震荡器测速曲线时间测量是指对开关刚分 (合时间、同期性及弹跳次数、弹跳时间的测量。
在时间测量中,开关的动触头与静触头合上或分开时的状态相当于短路或开路, 从动触头和静触头所连接的金属部分上引两根信号线分别至测量仪背板上 A — L 中任一端口和对应的公共端 ,在开关动作时测量动、静触头的刚分 (合时间、弹跳次数和弹跳时间等参数。
多个断口的测量是将多路信号线分别接至测量仪面板上各个端口和对应公共端 , 这样即可测出时间并算出同期性。
在滑动电阻两端施加某一固定电压,当滑动触头的位置不同时, 其对应的电压也不相同。
在进行速度测量时, 将滑动端固定在断路器的动触头上 , 就可以根据滑动电阻上面电压的变化情况来判断断路器触头的运动情况。
同理 , 对于角度传感器是把开关的动触头的运动用变化的电压来表示旋转过的角度值。
时间测量接线图速度测量接线图速度测量接线图速度测量接线图开机显示界面试验方案选择界面数据选择界面波形显示界面6、最低动作电压断路器动作后立即切断电源 , 避免烧坏线圈 ;电源容量要足够大;断路器动作异常时,要重点检查电磁铁心杆是否有卡涩 ; 可变电阻的允许电流要比操作机构的动作电流大;7、回路电阻的测量高压电气触头的基本要求v 结构可靠 ;v 具有良好的导电性能和接触性能; v 通过额定电流时,发热不超过允许温升 ; v 通过短路电流时, 具有足够的动稳定性和热稳定性 ;测量导电回路电阻的作用n 回路电阻的大小直接影响通过工作电流及通过短路电流时的断路器切断性能;n 测量导电回路电阻是交接和大、小修中必做的试验项目 ;n 接触电阻的测量是预防性试验的重要组成部分;回路电阻上升的原因l 触头表面氧化 ;l 触头间有残留的杂物 ;l 断开故障电流后触头接触面烧损 , 残存有碳化物 ;l 安装检修时调整不当,使接触部件的接触面积减少或接触面不平 ;l 机构卡涩 , 触头弹簧弹性减弱或脱落 , 造成触头接触压力减小 ;Ø静触头座与支座之间、中间触头与支座之间的连接螺丝是否上紧 , 弹簧有否压平 , 检查有无松动或变色 ;Ø动触头、静触头和中间触头的触指有无缺损或者烧坏、表面镀层是否完好 ;Ø各触指的弹力是否均匀 , 触指后面的弹簧有无脱落或退火、变色 ;回路电阻测试仪工作原理图工作原理Ø开关电流源输出的直流电流通过取样电阻 R N 和负载电阻 Rx 时,分别产生相应的电压降 U N 和 Ux 。