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      断路器合闸电阻投入时间的测量    3星级
    作者:陈雄宾  发布时间:2007/8/19  6782  来源:电气商情网
    【字体: 字体颜色  

    福建省第二电力建设公司(350013) 陈雄宾


    【摘 要】 针对国内生产的大多数普通开关测试仪无法直接测量断路器合闸电阻投入时间,探索了一种通过改进接线用普通的开关测速仪测量断路器合闸电阻投入时间的方法,并运用此方法进行现场测量,取得了成功。
    【关键词】 合闸电阻 投入时间 测试端口 临界电流 临界电阻

    1  引言

    在电力系统中,存在着种类繁多,特性各异的操作过电压,断路器操作是大部分操作过电压的起因。在超高压电网中,随着断路器灭弧能力的提高和避雷器的装设,合空线过电压成为主要的操作过电压。特别是长距离的超高压输电线路的空载线路合闸,过电压更加严重。在电力系统中,线路合闸是常见的操作。为了限制合空线过电压,在长距离的超高压输电线路中,将断路器装设并联电阻作为限制合空线过电压的主要措施。这种为限制合空线过电压而并联的电阻(即合闸电阻)阻值约几百欧。以ABB生产的500kV断路器为例,并联电阻后,断路器断口内部结构如图1。在断路器合闸过程中,Kf先合上,把Rf接入系统中,过了约10ms左右,Kz再合上,再过约几十毫秒,Kf断开,把Rf退出系统。这样就完成了一次合闸的全部操作。带合闸电阻的断路器检修时应测量合闸电阻的投入时间,即Kf闭合时间t1和Kz闭合时间t2,及两者的时间差Δt=t2- t1。但由于目前国内绝大多数开关测试仪厂家生产的开关测试仪只能测量无并联电阻的断路器的合闸时间,而无法直接测量带并联电阻的断路器的合闸电阻的投入时间。为此,本文探索了一种通过改进接线,用大多数普通的开关测试仪,来测量带并联电阻的断路器的合闸电阻的投入时间的方法。

     

    2   开关测试仪测试端口的特点

    为说明测量的方法,我们首先来了解一下开关测试仪测试合闸时间过程和测试端口的特点。开关测试仪一般包含6~12个相同测试端口和分合闸控制电路,如图2。虚线内部为开关测试仪,其中有若干个测试端口,J为开关测试仪内部接点,用来接通合闸控制回路,S为开关测试仪内计时开始触发部分,HQ和DL分别为断路器的合闸线圈和常闭辅助接点,Kz为断路器主断口。每一个测试端口的内部如图3,r为测试端口的内阻,S'为时间记录部分。当我们启动开关测试仪上的合闸按钮时,J闭合,合闸控制回路接通,J、S、HQ、DL均有电流通过,断路器开始合闸,同时S使开关测试仪开始计时。当断路器Kz闭合时,接通测试端口1,测试端口1有电流通过,判断出断路器主断口Kz已闭合,S'记下此时时间,该时间就是我们测得断路器合闸时间。S'记下一次时间后就不再记时,必须等到下一次测试时S重新触发使开关测试仪重新开始计时,S'才能记时。图2中只画出了一相的测试接线,实际上我们测量时是三相同时测量,要用到三个测试端口。每个测试端口S'分别记录各自测试端口的时间,从而同时测出三相合闸时间。
    从上述过程可见,测试端口判断出Kz闭合是因为这时测试端口有电流通过,使S'触发记时。但并非只要有电流就能触发S'记时,而是必须电流达到一定值才能触发S'记时,我们称该临界电流为I0。由于Kz基本是短接,因此测试端口通过的电流大于I0,使S'触发记时。假如在测试端口外临时串联一个电阻Rt,如图4,此时Kz即使闭合,测试端口通过的电流未必大于I0。只有在Rt小于一定值时,才能使测试端口通过的电流大于I0,从而使S'触发记时。我们称该临界电阻为Rt0。
    必须使测试端口外接电阻小于Rt0,测试端口才能记时。这就是开关测试仪测试端口的特点。

    3 实际测试方法

    由开关测试仪测试端口的特点可见,如果测量带并联电阻断路器时,假如每相断路器只接一个测试端口,显然只能测出Kz或Kf的其中之一的闭合时间。假如每相断路器直接接两个测试端口,当Rf>Rt0时,两个测试端口均无法测出Kf的闭合时间,而只能测出Kz闭合时间;当Rf<Rt0时,两个测试端口均首先测到Kf的闭合时间,而无法测出Kz的闭合时间,使测试失败。但我们了解了开关测试仪测试端口的特点后,就可以利用该特点,改进测试接线,成功进行测试。以下分两种情况说明。
    3.1 当合闸电阻小于临界电阻,即Rf<Rt0时
    当Rf<Rt0时,测试接线如图5。测试端口1直接接到断路器断口两端,测试端口串联一个可调电阻Rc后接到断路器断口两端。Rc阻值必须满足两个条件:①Rc< Rt0, ② Rc+Rf>Rt0。当断路器进行合闸时,Kf先闭合,这时由于Rf<Rt0,测试端口1能触发记时,记下时间t1,而对于测试端口2,由于此时其外串接电阻为Rc+Rf>Rt0,尚不能触发记时。当Kz稍后闭合时,对于测试端口2,由于此时其外接电阻为Rc< Rt0,使其能触发记时,记下时间t2。如此则t1,t2分别测出。
    3.2 当合闸电阻大于或等于临界电阻,即Rf≥Rt0时
    当Rf≥Rt0时,如果仍然按图5接线,当Kf闭合时测试端口1和2均无法测得t1;当Kz闭合时,测试端口1和2均测得t2,因此只能测得t2,使测试失败,为此必须改变接线,改变后测试接线如图6。在图5接线的基础上,再在断路器断口两端并联一个可调电阻Rb。Rb阻值必须满足其与Rf并联后的阻值小于Rt0,即■< Rt0。Rc阻值必须满足两个条件:①Rc<Rt0, ② Rc+■ >Rt0。当断路器进行合闸时,Kf先闭合,这时由于■<Rt0,测试端口1能触发记时,记下时间t1,而对于测试端口2,由于此时其外接电阻为Rc+■ >Rt0,尚不能触发记时。当Kz稍后闭合时,对于测试端口2,由于此时其外接电阻为Rc< Rt0,使其能触发记时,记下时间t2。 这样t1,t2也分别测出。

    4 开关测试仪临界电阻Rt0的测定方法

     从上述可见,要想成功测得t1和t2,必须知道Rf和Rt0的阻值。Rf可由断路器说明书得知,但开关测试仪说明书并不提供Rt0值,因此Rt0阻值必须自行测得,Rt0的确定方法是用一个直流继电器Relay模拟断路器来实测得到,如图7。直流继电器线圈串联在直流控制回路中,直流继电器的接点和一个可调电阻Rt串联后接到测试端口1两端,先把Rt放在某个阻值,当J闭合时,Relay接点稍后闭合。开关测试仪若能测出时间,则说明Rt< Rt0,应增大Rt,再重复测试;若不能测出时间,则说明Rt> Rt0,应减少Rt,再重复测试,这样经过若干次测试后就能得到Rt0值。

    5 测试方法的验证

    本人运用上述方法,在福州500kV变电站年检时对两台500kV断路器进行测试,并把测试数据与交接试验时断路器厂家在现场测量数据进行比较,如表。
    这两台断路器均为ABB生产,型号为HPL550TB2,Rf值约为400Ω,控制从福建福州到浙江金华双龙变电站约300多公里线路。自测使用的开关测试仪为珠海英之泰厂生产,型号为KC/98H3,临界电阻Rt0值为450Ω。自测时按图5接线,Rc取200Ω。从表可见自测值与厂家值基本一致,说明该方法是正确有效的。
    总之,用普通测试仪测量断路器合闸电阻投入时间,测量每个断路器断口,需用两个开关测试仪的测试端口和一个或两个电阻,按照图5或6接线即可成功测量。

    责任编辑:168dq  
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