750kV斷路器合閘電阻的現(xiàn)場測試

李 毅

(中國水利水電第七工程局有限公司機(jī)電安裝分局,四川彭山 620860)

0 引 言

隨著 750kV超高壓線路在國內(nèi)陸續(xù)開工建設(shè)并投入運(yùn)行,科研單位和生產(chǎn)廠家已經(jīng)分析和解決了一些影響線路安全運(yùn)行的問題。如操作過電壓問題。750kV斷路器配置合閘電阻,其主要作用就是能有效地防止合閘過電壓的產(chǎn)生。合閘電阻投入時(shí)間的長短將直接影響到線路充電電流直流分量的衰減時(shí)間,合閘電阻元件的質(zhì)量將直接關(guān)系到斷路器的安全運(yùn)行,因此在《GB50150-2006電氣裝置安裝工程電氣設(shè)備交接試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)》和《Q/GDW157-2007750kV電力設(shè)備交接試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)》中均明確規(guī)定必須進(jìn)行斷路器合閘電阻的投入時(shí)間及電阻值測量。

1 750kV斷路器罐體結(jié)構(gòu)簡介

某電廠開關(guān)站 750kV斷路器選用的是 LW56-800/Y5000-50型罐式 SF6斷路器,由三個(gè)可以獨(dú)立操作的單極組成。每個(gè)單極有一個(gè)罐體,罐內(nèi)裝有三個(gè)串聯(lián)的斷口,其中兩個(gè)為主斷口,主斷口兩端安裝有并聯(lián)電容器。另一個(gè)為合閘電阻斷口,合閘電阻與合閘電阻斷口并聯(lián),合閘時(shí)合閘電阻的提前接通時(shí)間為 8-11ms。該型號斷路器與國內(nèi)其他斷路器結(jié)構(gòu)不同之處在于,合閘電阻斷口是與主斷口串聯(lián),而不是合閘電阻通過與輔助斷口串聯(lián)后再與主斷口并聯(lián)連接。

圖 1 單極罐內(nèi)斷口示意圖

圖 2 其他型號斷路器結(jié)構(gòu)示意圖

2 合閘電阻投入時(shí)間測試難點(diǎn)

750kV斷路器合閘電阻的合閘過程見下圖。

圖 3-1 分閘狀態(tài)

圖 3-2 主斷口接通

圖 3-3 合閘電阻斷口接通

圖 3-4 合閘狀態(tài)

根據(jù)斷路器合閘電阻的合閘過程圖分析可知,當(dāng)斷路器合閘時(shí),首先是兩個(gè)主斷口接通,然后是合閘電阻投入,8-11ms后合閘電阻斷口接通。斷路器合閘過程中有兩段時(shí)間,其分別是主斷口合閘時(shí)間和合閘電阻斷口合閘時(shí)間(即合閘電阻投入時(shí)間)。合閘電阻安裝在罐體內(nèi),罐體已密封并注滿 SF6氣體,無法外引測試線進(jìn)行單獨(dú)測試。目前國內(nèi)常用的斷路器特性測試儀還不具備測試兩段時(shí)間的功能,只能測試出整個(gè)合閘過程的時(shí)間,不能單獨(dú)測試出合閘電阻投入時(shí)間。而且由于其斷路器斷口結(jié)構(gòu)與其他常用的斷路器斷口結(jié)構(gòu)不同,導(dǎo)致一些成熟有效的測試方法無法應(yīng)用,因此需要選擇一種有效的測試方法來測試出合閘電阻的準(zhǔn)確投入時(shí)間。筆者經(jīng)過研究實(shí)踐,總結(jié)出外接電阻示波器法來進(jìn)行合閘電阻投入時(shí)間測試,通過對 750kV斷路器合閘電阻現(xiàn)場實(shí)測,實(shí)際效果較理想。

3 外接電阻示波器法測試原理

通過對斷路器主回路結(jié)構(gòu)分析可知,兩個(gè)主斷口之間分別并聯(lián)了一個(gè)電容,因此可利用電容隔直通交的原理,在斷路器一端串接 1個(gè)電阻,然后在斷路器另外一端和外接電阻的一端施加直流電壓,通過使用示波器錄制外接電阻上的直流電壓波形,即可分析計(jì)算出合閘電阻值和合閘電阻投入時(shí)間。在斷路器主斷口未接通時(shí),由于電容隔直通交的性能,外接電阻上的直流電壓為 0。主斷口接通后,合閘電阻斷口未接通前,測試回路變化為外接電阻與合閘電阻串聯(lián)分壓。合閘電阻斷口接通后,外接電阻上的直流電壓就等于測試回路施加的直流電壓。這樣就能準(zhǔn)確地通過錄波圖計(jì)算出合閘電阻投入時(shí)間。

圖 4 合閘電阻值和合閘電阻投入時(shí)間測試接線圖

圖 5 理想狀態(tài)下的斷路器合閘波形圖(合閘電阻投入時(shí)間 =)

4 合閘電阻的電阻值和投入時(shí)間的現(xiàn)場實(shí)測

4.1 使用單臂電橋測量合閘電阻值

斷路器現(xiàn)場安裝就位后,進(jìn)行了開罐檢查和清掃。利用開罐檢查的機(jī)會,使用 QJ23型單臂電橋(準(zhǔn)確等級:0.2級)對合閘電阻進(jìn)行了直接測量。測試數(shù)據(jù)見表 1。

表 1 合閘電阻值測試數(shù)據(jù)表

4.2 使用示波器測量合閘電阻的投入時(shí)間

測試時(shí),施加直流電壓 6V,外接電阻選用標(biāo)稱 500Ω的滑線電阻,用 QJ23型單臂電橋?qū)崪y其電阻值為 533Ω。錄波裝置選用 FLUKE196B型示波器。該型號示波器的采樣頻率為 100MHz,最大時(shí)基速度能達(dá)到 2ns/格,能夠滿足測試要求。由于斷路器合閘時(shí)間較短,若采用人工手動錄波的方式,不易捕捉到有效波形,因此示波器應(yīng)選用脈沖觸發(fā)模式,當(dāng)外部信號有突變時(shí),能自動啟動錄波。三相測試錄波圖分別如下。

通過圖 6、7、8分析可知,A相合閘電阻的投入時(shí)間為 8.48ms,B相合閘電阻的投入時(shí)間為8.16ms,C相合閘電阻的投入時(shí)間為 8.32ms。

廠家出廠試驗(yàn)數(shù)據(jù):A相合閘電阻的投入時(shí)間為8.6ms,B相合閘電阻的投入時(shí)間為8.3ms,C相合閘電阻的投入時(shí)間為 8.5ms。

5 合閘電阻值的示波器測試法

在斷路器進(jìn)行預(yù)防性試驗(yàn)時(shí),一般不進(jìn)行開罐檢查,因此無法直接測量合閘電阻的直流電阻值。也可采用上述測試合閘電阻投入時(shí)間的方法進(jìn)行測量計(jì)算。

圖 6 A相測試錄波圖

圖7 B相測試錄波圖

圖8 C相測試錄波圖

設(shè)斷路器合閘電阻值為 R1,外接電阻值為R2,施加直流電壓為 V,則當(dāng)斷路器分閘狀態(tài)時(shí),外接電阻的電壓為 0;主斷口接通后,合閘電阻與外接電阻串聯(lián)分壓,外接電阻的電壓為 V1;合閘電阻斷口接通后,外接電阻的電壓為 V2=V。

可計(jì)算出,合閘電阻值 R1=(V-V1)/(V1/R2)=(V-V1)×R2/V1

從圖 6、7、8可知,A、B、C三 相 的 V1均 為2.8V,則三相的合閘電阻值 R1=(V-V1)×R2/V1=(6-2.8)×533/2.8≈609Ω

需要注意的是,因?yàn)楹祥l電阻值已在開罐檢查時(shí)進(jìn)行了直接測量,此次測試主要是測試合閘電阻投入時(shí)間,故施加的直流電壓較小。若要準(zhǔn)確測量出合閘電阻值,減少測量計(jì)算誤差,除使用單臂電橋?qū)ν饨与娮铚y量出準(zhǔn)確值以外,施加的直流電源電壓應(yīng)在 220V以上。

6 結(jié) 語

通過現(xiàn)場測試數(shù)據(jù)與廠家出廠數(shù)據(jù)比較,可確認(rèn)采用示波器錄制外接電阻電壓波形的方法,能準(zhǔn)確測量斷路器合閘電阻的投入時(shí)間,是一種簡單易行的測試方法。