電力開(kāi)關(guān)斷路器絕緣性能狀態(tài)試驗(yàn)研究

孫文瑤+趙毅+于文波+曲春雨

摘 要：本文針對(duì)電力開(kāi)關(guān)斷路器的絕緣性能和質(zhì)量狀況。通過(guò)局放TEV數(shù)值等一系列很有價(jià)值的數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)的主要問(wèn)題是斷路器和滅弧室的耐壓性能沒(méi)有下降，采用TEV測(cè)量方法能夠發(fā)現(xiàn)由斷路器一次回路元件松動(dòng)引起的局放異常，是一種方便快捷、具有有效捕捉能力的方法；滅弧室真空度已有下降但尚未對(duì)耐壓和開(kāi)斷能力造成影響；斷路器一次回路完整性未遭破壞，依然具有正常通流能力，其開(kāi)斷能力也能夠滿足要求。

關(guān)鍵詞：電力；開(kāi)關(guān)斷路器；絕緣性能

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.12.167

1 引言

10kV等級(jí)的開(kāi)關(guān)斷路器是電力系統(tǒng)配電網(wǎng)絡(luò)中的重要設(shè)備，其數(shù)量眾多、分布廣泛，對(duì)該電壓等級(jí)斷路器的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行試驗(yàn)研究、對(duì)其性能和壽命做出分析評(píng)判有十分重要的意義。本文以從系統(tǒng)中退出的具有若干運(yùn)行年限的10kV真空斷路器為研究對(duì)象，通過(guò)多種試驗(yàn)和測(cè)試手段檢測(cè)其性能參數(shù)，了解各參數(shù)的變化情況，期望得到對(duì)斷路器運(yùn)行一段年限后其電氣性能和機(jī)械性能以及壽命狀況的一個(gè)技術(shù)評(píng)判。

2 斷路器絕緣性能的試驗(yàn)與評(píng)價(jià)

高壓開(kāi)關(guān)的絕緣性能是一個(gè)很重要的質(zhì)量指標(biāo)，關(guān)系到設(shè)備和人身安全，所以，要求斷路器有較長(zhǎng)年限的絕緣壽命，高壓開(kāi)關(guān)的型式試驗(yàn)、出廠試驗(yàn)和電力部門(mén)的交接試驗(yàn)中都把高壓開(kāi)關(guān)的絕緣性能試驗(yàn)作為必試項(xiàng)目[1]。本項(xiàng)目對(duì)斷路器試品進(jìn)行工頻耐壓試驗(yàn)和局部放電測(cè)量試驗(yàn)，并對(duì)一次回路絕緣件進(jìn)行局放測(cè)量，以評(píng)判其在運(yùn)行一段時(shí)間后的耐壓水平和局部放電水平。

當(dāng)高壓電氣設(shè)備發(fā)生局部放電時(shí)，放電電量先聚集在與放電點(diǎn)相鄰的接地金屬部分，形成電流脈沖并向各個(gè)方向傳播。對(duì)于內(nèi)部放電，放電電量聚集在接地屏蔽的內(nèi)表面，因此如果屏蔽層連續(xù)時(shí)無(wú)法在外部檢測(cè)到放電信號(hào)。但情況不是這樣，屏蔽層通常在絕緣部位、墊圈連接處、電纜絕緣終端等部位出現(xiàn)破損而導(dǎo)致不連續(xù)，這足以讓高頻信號(hào)傳輸?shù)皆O(shè)備外層而被檢測(cè)出來(lái)。

放電產(chǎn)生的電磁波通過(guò)金屬箱體的接縫處或氣體絕緣開(kāi)關(guān)的襯墊傳播出去，同時(shí)產(chǎn)生一個(gè)暫態(tài)電壓，通過(guò)設(shè)備的金屬箱體外表面而傳到地下去，這些電壓脈沖就是暫態(tài)對(duì)地電壓（TEV）。電壓脈沖在金屬殼的內(nèi)表面?zhèn)鞑ィ罱K從開(kāi)口、接頭、蓋板等的縫隙處傳出，然后沿著金屬殼外表傳到大地，用電容性探測(cè)器就可檢測(cè)到放電脈沖。這是TEV測(cè)量方法的基本原理。從局放TEV讀數(shù)的測(cè)量結(jié)果可見(jiàn)，一般從0開(kāi)始加壓時(shí)，TEV測(cè)量值較低，在3dB左右，升至20kV或25kV之后，TEV讀數(shù)增大較快，等加壓到42kV時(shí)，TEV讀數(shù)達(dá)到最大，一般在40dB～45dB間。斷路器C相成功開(kāi)斷的最大電流有效值為33.72kA，在開(kāi)斷34.23kA時(shí)失敗，波形見(jiàn)圖1。電流在第一個(gè)過(guò)零點(diǎn)未被成功開(kāi)斷，而是繼續(xù)反向增長(zhǎng)，并在經(jīng)歷5個(gè)振蕩周期后自然衰減為零。

局放試驗(yàn)時(shí)發(fā)現(xiàn)的異常現(xiàn)象主要有：

斷路器的局放試驗(yàn)過(guò)程中，斷口間加壓至15kV時(shí)，TEV測(cè)量值出現(xiàn)波動(dòng)，讀數(shù)有時(shí)達(dá)60dB，立即降壓至零然后重新升壓測(cè)量，在加壓至15kV時(shí)，TEV測(cè)量值又出現(xiàn)60dB的偏高讀數(shù)，第三次試驗(yàn)時(shí)依然如此。12號(hào)斷路器的局放試驗(yàn)過(guò)程中，單獨(dú)對(duì)A相、B相和C相的上觸頭加壓超過(guò)30kV時(shí)，TEV的讀數(shù)都接近或達(dá)到了測(cè)量的上限60dB；單獨(dú)對(duì)B相和C相下觸頭加壓至42kV時(shí)，TEV讀數(shù)也達(dá)到了60dB。對(duì)12號(hào)斷路器重復(fù)各局放試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，以上異常狀況不具有可重復(fù)性，比如，對(duì)C相上下觸頭分別加壓再次測(cè)量局放時(shí)，TEV讀數(shù)恢復(fù)了平穩(wěn)增長(zhǎng)的走勢(shì)，加壓至42kV時(shí)尚未超過(guò)40dB。

另外，仔細(xì)比較同一斷路器在各加壓方式下的測(cè)量結(jié)果，TEV測(cè)量值都是隨著電壓的上升而增長(zhǎng)，但有某一電壓等級(jí)下，TEV值會(huì)有突然的增加，比前后電壓等級(jí)下的測(cè)量值都高，即出現(xiàn)了一個(gè)拐點(diǎn)，比如斷路器在斷口間加壓至30kV時(shí)，TEV值有較大增長(zhǎng)，而增加電壓到35kV時(shí)，TEV值卻出現(xiàn)下降；另外，一般TEV值在斷路器加壓超過(guò)15kV或20kV之后才會(huì)有比較大的增長(zhǎng)，而部分?jǐn)嗦菲髟陔妷荷?0kV之前，TEV讀數(shù)就已經(jīng)超過(guò)了10dB，比如12號(hào)斷路器。在局放試驗(yàn)中出現(xiàn)的異常情況主要是TEV讀數(shù)異常偏高達(dá)到上限、出現(xiàn)拐點(diǎn)或升高較早。

3 結(jié)論

通過(guò)機(jī)械動(dòng)作試驗(yàn)、溫升試驗(yàn)、回路電阻測(cè)量、開(kāi)斷關(guān)合電流試驗(yàn)、耐壓和局放試驗(yàn)等，獲得了斷路器的機(jī)械特性參數(shù)、機(jī)構(gòu)零部件尺寸變化、局放TEV數(shù)值等一系列很有價(jià)值的數(shù)據(jù)使用了5～9年的滅弧室的自閉力和反力都滿足要求。運(yùn)行5～9年的斷路器和滅弧室的耐壓性能沒(méi)有下降，采用TEV方法能夠發(fā)現(xiàn)由斷路器一次回路元件松動(dòng)引起的局放異常，是一種方便快捷、具有有效捕捉能力的方法。運(yùn)行5～9年的斷路器一次回路完整性未遭破壞，依然具有正常通流能力，其開(kāi)斷能力也能夠滿足要求。

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