淺析斷路器的機(jī)械特性測試及維護(hù)策略

鐘運(yùn)平

（廣東電網(wǎng)有限責(zé)任公司河源供電局，廣東 河源517000）

0 引言

斷路器在電力系統(tǒng)中主要起保護(hù)及控制作用：保護(hù)作用是指當(dāng)電力設(shè)備發(fā)生故障時，斷路器接收并執(zhí)行繼電保護(hù)裝置的跳閘命令，確保電力故障能從電網(wǎng)中迅速切除，從而保證電力系統(tǒng)安全、可靠運(yùn)行；控制作用即根據(jù)電力系統(tǒng)實際運(yùn)行的需要，將電力設(shè)備退出或投入運(yùn)行，如電抗器及電容器的投入或退出。起保護(hù)作用時斷路器的時間特性越小越好。在故障情況下，斷路器的分合閘時間嚴(yán)重超標(biāo)時，將導(dǎo)致切除故障的時間延長，使電力設(shè)備在長時間的故障電流作用下絕緣遭到損壞，甚至引起火災(zāi)或大面積停電等事故。斷路器分合閘時間的嚴(yán)重不同期，可能導(dǎo)致因設(shè)備非全相切除或接入而引起的過電壓、斷路器觸頭燒損、系統(tǒng)并列困難等問題。

合閘時間過長會引起合閘過電壓，分閘時間過長可能導(dǎo)致重?fù)舸?，分合閘不同期超標(biāo)可能導(dǎo)致系統(tǒng)非全相運(yùn)行而使保護(hù)裝置誤動作，破壞變壓器中性點不接地系統(tǒng)絕緣，因此斷路器的時間特性直接關(guān)系到電網(wǎng)的可靠運(yùn)行。本文將在分析斷路器分合閘時間、分合閘速度、三相不同期及低電壓動作特性的基礎(chǔ)上，深入研究造成高壓斷路器動作時間不合格的原因及超標(biāo)處置措施，從而為確保電網(wǎng)安全、穩(wěn)定、可靠運(yùn)行提供技術(shù)支撐。

1 斷路器機(jī)械特性的重要性

1.1 分合閘速度測試的重要性

（1）動觸頭的運(yùn)動速度是表征斷路器機(jī)械性能的重要指標(biāo)之一，合閘速度過慢會引起預(yù)擊穿時間過長并導(dǎo)致觸頭振動或停滯，最終損壞動靜觸頭或因內(nèi)部壓力過大引起爆炸；（2）分閘速度過慢將延長電弧燃燒時間，導(dǎo)致滅弧室壓力增大，輕則燒壞觸頭、增大接觸電阻，嚴(yán)重時會使觸頭熔焊并引起斷路器爆炸。

1.2 分合閘時間及不同期測試的重要性

當(dāng)電網(wǎng)并列或發(fā)生瞬時故障時，若斷路器合閘時間超過規(guī)定值，嚴(yán)重時將導(dǎo)致系統(tǒng)解列；若合閘時間小于規(guī)定值，當(dāng)線路因故障跳閘時，會降低重合閘成功率，進(jìn)而導(dǎo)致停電。在開斷過程中，分閘時間長會引起熄弧時間延長、觸頭燒損，嚴(yán)重時可能發(fā)生斷路器重?fù)舸p毀電力設(shè)備。

（1）斷路器三相分合閘不同期超標(biāo)，將引起電力系統(tǒng)異常運(yùn)行；（2）中性點接地系統(tǒng)中，斷路器分合閘時間不同期會產(chǎn)生零序電流，可能使零序保護(hù)誤動作；（3）非接地系統(tǒng)中，缺相運(yùn)行會產(chǎn)生負(fù)序電流，由于三相電流不平衡運(yùn)行，個別相電流可能會大于額定值而引起電力設(shè)備繞組發(fā)熱；（4）在經(jīng)消弧線圈接地系統(tǒng)中，分合閘時間不同期所引起的中性點位移，會使各相產(chǎn)生對地過電壓，易造成絕緣擊穿事故。同時零序電流易引起電磁干擾，對通信和系統(tǒng)運(yùn)行造成安全隱患，所以斷路器必須進(jìn)行三相同期測試。

1.3 低電壓動作特性的重要性

低電壓動作特性是系統(tǒng)可靠性的重要保障，要求分、合閘脫扣器控制回路故障時引起的低電壓或過電壓情況下，斷路器應(yīng)能可靠分、合閘而不引起拒動作或誤動作。

2 斷路器機(jī)械特性超標(biāo)的原因

斷路器機(jī)械特性超標(biāo)存在多種原因，比如三相聯(lián)動斷路器連桿松動走位引起三相分合閘同期性不合格，分合閘彈簧（卷簧）機(jī)械疲勞導(dǎo)致壓（收）緊力不足，故障相行程不合格導(dǎo)致三相不同期超標(biāo)，傳動部位銹蝕卡澀引起分合閘時間不同期等。行程不合格的原因有：（1）相間連桿調(diào)整不正確，斷路器斷口開距偏?。唬?）油緩沖器運(yùn)動卡阻，緩沖行程過大；（3）觸頭磨損量超標(biāo)（只針對對接式觸頭）。

3 斷路器機(jī)械特性超標(biāo)的調(diào)整措施

在斷路器行程不變情況下，分合閘速度與分合閘時間特性是直接相關(guān)的，調(diào)整斷路器的時間特性就是調(diào)整斷路器的分合閘速度，應(yīng)使各相的分合閘速度、時間均處于允許范圍內(nèi)的中間值。而三相分合閘時間與各相的電磁鐵芯動作時間、動觸頭運(yùn)動時間、傳動機(jī)構(gòu)靈活性等直接相關(guān)，故調(diào)整斷路器的不同期可從調(diào)整斷路器的電磁鐵芯動作時間、動觸頭運(yùn)動時間、潤滑傳動機(jī)構(gòu)三方面入手。

3.1 調(diào)整斷路器電磁鐵芯動作時間

斷路器的分合閘裝置一般由分合閘電磁鐵和分合閘摯子組成。電磁鐵芯動作時間與線圈所加端電壓、線圈電阻、線圈帶電時通過鐵芯的磁通量以及鐵芯與摯子的間隙等因素有關(guān)，下面對這幾個方面分別進(jìn)行討論：（1）測量分合閘線圈的電阻，更換電阻值不合格的分合閘線圈，確保分合閘鐵芯具備足夠大的電磁力及動作速度。（2）調(diào)整鐵芯與摯子的間隙：鐵芯與摯子的間隙過小將使鐵芯沖擊力減小，動作時間變長，存在因沖擊力過小燒毀線圈的可能；若間隙增大將使動作時間變長，但當(dāng)間隙增大到一定值時，由于鐵芯已不能將摯子打開，斷路器將會拒動；此外，還應(yīng)綜合考慮鐵芯與摯子間隙大小所帶來的最低動作電壓的影響。（3）涂抹分合閘摯子潤滑油，檢查機(jī)構(gòu)無銹蝕卡澀，確保各傳動點靈活無卡阻。

3.2 調(diào)整動觸頭運(yùn)動時間

（1）對于三相聯(lián)動斷路器分合閘時間在標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)但三相不同期超標(biāo)情況，以三相分合閘時間的中間值相為參考相，通過調(diào)節(jié)連桿長度間接調(diào)整觸頭接觸行程，如分閘時間不同期超出參考值，收縮分閘時間最長相的連桿，伸長分閘時間最短相的連桿；同理可調(diào)整三相合閘不同期。反復(fù)微調(diào)三相連桿并進(jìn)行分合閘時間測試，待分合閘三相不同期符合規(guī)定即可。若分合閘三相不同期合格但分合閘時間超標(biāo)，此時可調(diào)整分合閘彈簧的壓縮量，如分閘時間合格但合閘時間過長，可調(diào)整合閘彈簧（卷簧），同理也可調(diào)整合閘時間合格但分閘時間過長問題。（2）對于三相分相操動機(jī)構(gòu)的斷路器分合閘時間特性不合格情況，可通過調(diào)節(jié)不合格分合閘彈簧（卷簧）壓縮量進(jìn)而調(diào)整分合閘時間，如調(diào)節(jié)分閘彈簧的壓縮量調(diào)整分閘時間及三相不同期。

3.3 潤滑傳動機(jī)構(gòu)

由于室外高壓斷路器機(jī)構(gòu)受環(huán)境因素影響，常年裸露在空氣中，相關(guān)零部件易腐蝕生銹，尤其是金屬活動部位易因銹蝕而卡澀，在機(jī)械特性測試過程中，常遇到因機(jī)構(gòu)銹蝕卡阻使得分合閘時間超標(biāo)情況，遇到機(jī)構(gòu)銹蝕時應(yīng)使用專用除銹劑進(jìn)行處理，并對機(jī)構(gòu)零件進(jìn)行重點潤滑除污，以確保機(jī)構(gòu)各部位動作靈活、無卡阻現(xiàn)象。

4 結(jié)語

斷路器特性測試儀屬于精密儀器，測試前應(yīng)由專業(yè)的檢驗院所進(jìn)行校驗以確保測試數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。同時亦應(yīng)避免試驗方法、試驗儀器及試驗人員等引起的誤差，傳感器安裝及相關(guān)接線應(yīng)正確牢固，測試儀輸出電壓應(yīng)與分合閘線圈電壓一致。嚴(yán)格按照斷路器出廠技術(shù)要求對測試數(shù)據(jù)進(jìn)行分析判斷，及時發(fā)現(xiàn)問題并進(jìn)行相應(yīng)處理，以提高檢修質(zhì)量，保障電力系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性、安全可靠性。

由于斷路器在分合閘過程中內(nèi)部物理過程十分復(fù)雜且涉及運(yùn)動零部件繁多，到目前為止仍然不能用完整的數(shù)學(xué)模型加以描述，在處理故障時，應(yīng)結(jié)合現(xiàn)場實際情況按先簡單后復(fù)雜的原則有針對性地解決問題。只有在反復(fù)試驗、維修中修改設(shè)計參數(shù)，才能使斷路器性能不斷完善，滿足電力系統(tǒng)安全、可靠、持續(xù)供電的要求。

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