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電安裝分局,四川彭山 620860)

0 引 言

隨著 750kV超高壓線路在國內陸續(xù)開工建設并投入運行,科研單位和生產廠家已經分析和解決了一些影響線路安全運行的問題。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生。合閘電阻投入時間的長短將直接影響到線路充電電流直流分量的衰減時間,合閘電阻元件的質量將直接關系到斷路器的安全運行,因此在《GB50150-2006電氣裝置安裝工程電氣設備交接試驗標準》和《Q/GDW157-2007750kV電力設備交接試驗標準》中均明確規(guī)定必須進行斷路器合閘電阻的投入時間及電阻值測量。

1 750kV斷路器罐體結構簡介

某電廠開關站 750kV斷路器選用的是 LW56-800/Y5000-50型罐式 SF6斷路器,由三個可以獨立操作的單極組成。每個單極有一個罐體,罐內裝有三個串聯(lián)的斷口,其中兩個為主斷口,主斷口兩端安裝有并聯(lián)電容器。另一個為合閘電阻斷口,合閘電阻與合閘電阻斷口并聯(lián),合閘時合閘電阻的提前接通時間為 8-11ms。該型號斷路器與國內其他斷路器結構不同之處在于,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 單極罐內斷口示意圖

圖 2 其他型號斷路器結構示意圖

2 合閘電阻投入時間測試難點

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,當斷路器合閘時,首先是兩個主斷口接通,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間,其分別是主斷口合閘時間和合閘電阻斷口合閘時間(即合閘電阻投入時間)。合閘電阻安裝在罐體內,罐體已密封并注滿 SF6氣體,無法外引測試線進行單獨測試。目前國內常用的斷路器特性測試儀還不具備測試兩段時間的功能,只能測試出整個合閘過程的時間,不能單獨測試出合閘電阻投入時間。而且由于其斷路器斷口結構與其他常用的斷路器斷口結構不同,導致一些成熟有效的測試方法無法應用,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確投入時間。筆者經過研究實踐,總結出外接電阻示波器法來進行合閘電阻投入時間測試,通過對 750kV斷路器合閘電阻現(xiàn)場實測,實際效果較理想。

3 外接電阻示波器法測試原理

通過對斷路器主回路結構分析可知,兩個主斷口之間分別并聯(lián)了一個電容,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,即可分析計算出合閘電阻值和合閘電阻投入時間。在斷路器主斷口未接通時,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。這樣就能準確地通過錄波圖計算出合閘電阻投入時間。

圖 4 合閘電阻值和合閘電阻投入時間測試接線圖

圖 5 理想狀態(tài)下的斷路器合閘波形圖(合閘電阻投入時間 =)

4 合閘電阻的電阻值和投入時間的現(xiàn)場實測

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,進行了開罐檢查和清掃。利用開罐檢查的機會,使用 QJ23型單臂電橋(準確等級:0.2級)對合閘電阻進行了直接測量。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間

測試時,施加直流電壓 6V,外接電阻選用標稱 500Ω的滑線電阻,用 QJ23型單臂電橋實測其電阻值為 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,最大時基速度能達到 2ns/格,能夠滿足測試要求。由于斷路器合閘時間較短,若采用人工手動錄波的方式,不易捕捉到有效波形,因此示波器應選用脈沖觸發(fā)模式,當外部信號有突變時,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間為 8.48ms,B相合閘電阻的投入時間為8.16ms,C相合閘電阻的投入時間為 8.32ms。

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

5 合閘電阻值的示波器測試法

在斷路器進行預防性試驗時,一般不進行開罐檢查,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間的方法進行測量計算。

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,則當斷路器分閘狀態(tài)時,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,因為合閘電阻值已在開罐檢查時進行了直接測量,此次測試主要是測試合閘電阻投入時間,故施加的直流電壓較小。若要準確測量出合閘電阻值,減少測量計算誤差,除使用單臂電橋對外接電阻測量出準確值以外,施加的直流電源電壓應在 220V以上。

6 結 語

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