發電機斷路器導電回路電阻現場測試數據分析

余祖良

（華東桐柏抽水蓄能發電有限責任公司，浙江 天臺 317200）

0 前言

華東桐柏抽水蓄能電站是一座日調節純抽水蓄能電站，共安裝4臺立軸單級混流可逆式水泵水輪機組，機組單機容量300MW，總裝機容量為1200MW。機組采用在發電機出口裝設斷路器（發電機斷路器）的接線方式[1]。安裝有4臺瑞士ABB制造的SF6發電機斷路器（GCB）。發電機斷路器（GCB）與普通高壓斷路器相比，額定電流大，對斷路器電接觸可靠性提出了很高的要求。

4臺GCB投運后，相繼出現了導電回路電阻測試結果異常增長的現象，危及整個電廠的安全運行，引起了技術人員的關心。為了進一步分析設備的狀態，在現場進行了GCB帶負荷后，保持合閘狀態下的導電回路電阻試驗和超大電流下的導電回路電阻試驗，通過對試驗數據的詳細分析，確認GCB可繼續安全運行。

1 投運后現場測試數據分析

4臺GCB投運后，定期進行導電回路電阻測試，從歷年的測試數據中，發現其導電回路電阻呈不規則的增長（使用直流壓降法進行測試，測試電流為直流100A～600A），且測試值與交接試驗值相比增長較多，最高一臺GCB導電回路電阻值曾達到121μΩ（交接試驗值在3～4μΩ）。如按此推算其運行中的發熱量，將嚴重影響設備的安全運行。從歷年測試數據見表1～表4，以桐柏電站1號機組斷路器為例見表1，斷路器存在較大的安全隱患。從表1中數據看，1號發電機GCB2009年2月三相的導電回路電阻測試結果分別為18μΩ、24μΩ、54μΩ；投運后1年，即到2010年2月三相的導電回路電阻測試結果分別為121μΩ、98μΩ、82 μΩ，測試結果大幅增加；到2011年11月三相的導電回路電阻測試結果分別為68μΩ、45μΩ、31μΩ，測試結果仍然遠遠高于交接數據數十倍，決定對GCB進行大修，大修后三相的導電回路電阻測試結果分別為3μΩ、4μΩ、3μΩ；

可是在大修后運行一段時間后，2012年2月三相的導電回路電阻測試結果分別為7μΩ、6μΩ、9μΩ，三相的導電回路電阻在大修后又呈現了增長趨勢。從測試數據看，各臺GCB出現導電回路電阻測試結果異常增長，到大修前的一段時間里，仍然能夠繼續安全運行，時間長達2年半時間，且運行過程中，溫升正常。因此懷疑測試結果是否真實？是否受到測試條件的影響？是否能真實反映GCB帶負荷運行時的觸頭接觸狀況。同時參考相關標準和資料，斷路器導電回路電阻測試結果與測試電流有密切的關系[2][3]。為此進行了GCB帶負荷電流后，保持合閘狀態下的導電回路電阻測試和超大電流導電回路電阻測試。

表1 桐柏電站1號發電機機組斷路器導電回路電阻測試值

表2 桐柏電站2號發電機機組斷路器導電回路電阻測試值

表3 桐柏電站3號發電機機組斷路器導電回路電阻測試值

表4 桐柏電站4號發電機機組斷路器導電回路電阻測試值

2 帶負荷現場測試數據分析

為了分析GCB在帶負荷運行時的觸頭接觸狀態，進行了GCB帶負荷電流后，保持合閘狀態下的導電回路電阻測試。

選擇某臺GCB進行該項試驗。該GCB上次定期試驗時，三相的導電回路電阻測試結果分別為36μΩ、15μΩ、28μΩ。試驗時，先安排發電機滿負荷運行30min后，將發電機負荷降至最低；拉開線路開關停機，保持GCB始終處于合閘狀態。用測試電流為600A的回路電阻測試儀對該GCB進行導電回路電阻測試，三相測試結果分別為5μΩ、4μΩ、4μΩ。保持GCB處于合閘狀態30min后，再次測試，測試結果不變。操作該GCB分合幾次后，再次測量，三相導電回路電阻測試值分別為37μΩ、12μΩ、25μΩ。

GCB帶負荷電流后，保持合閘狀態下的測試結果顯示，當GCB通過較大的負荷電流（約為9600A）一段時間后，其導電回路電阻值已降至可接受水平，但分合幾次后，導電回路電阻測試結果又恢復到較大的值。這個現象說明，之前在GCB檢修時，進行的導電回路電阻測試，其結果沒能真實反映GCB在帶負荷運行時的觸頭接觸狀態。

3 超大電流斷路器通路測試數據分析

為了使導電回路電阻測試結果能真實反映GCB帶負荷運行時的觸頭接觸狀況，嘗試使用HCT超大電流斷路器通路測試系統進行測試。超大電流斷路器通路測試系統基于蓄電池充放電原理，能最大提供10000A的直流測試電流，每次測試前須先對儀器充電，測試過程相當于對測試回路進行放電，測試電流是逐漸下降的，在放電過程中，采集測試電流和GCB兩端壓降值，可得到不同時間、不同電流下的導電回路電阻值。

根據現場實際情況以及斷路器實際工作電流，使用HCT超大電流斷路器通路測試系統對GCB滅弧室通以最大8054A的直流測試電流，測試電壓從85.264mV降至11.553mV，測試結果見表5。測試結果GCB導電回路電阻從11μΩ 降到8μΩ。第一次測試完成后，保持GCB處于合閘狀態，再次將儀器充電后，對GCB滅弧室通以最大8113 A的直流測試電流，測試電壓從62.813mV降至10.317 mV，測試結果見表6；測試結果從8μΩ 降到7μΩ。連續兩次測試結果顯示，當GCB通過較大的測試電流（約為8000 A）一段時間后，其導電回路電阻值已降至可接受水平，說明GCB導電回路電阻測試結果不僅與測試電流大小有關，也與測試時間（通流時間）有關。

表5 超大電流斷路器通路測試數據I

表6 超大電流斷路器通路測試數據II

通過發電機斷路器帶負荷試驗以及超大電流斷路器通路測試系統試驗明確的表明，持續的超大電流下的GCB導電回路電阻測試結果，更能反映GCB帶負荷電流運行時的觸頭接觸狀況。

4 結束語

通過發電機斷路器帶負荷后，保持合閘狀態下的導電回路電阻試驗以及超大電流下導電回路電阻測試可以看出，小電流下（常規直流100A～600A）GCB導電回路電阻測試結果有時不能真實反映GCB帶負荷電流時的觸頭接觸狀況，因此不能簡單的依據小電流下導電回路電阻測試超標，判斷GCB不能再安全運行；應盡量提高測試電流、延長測試時間反復測試；本文中超大電流下導電回路電阻測試結果達可接受水平的GCB是可以繼續安全運行的。

[1]韓曉輝.發電機斷路器在大容量機組上的應用[J].上海電力學院學報，2005，21（3）：229-233.

[2]劉希寬，等.斷路器接觸電阻分析與總結[J].一重技術，2006，（1）：68-70.

[3]楊 光，等.銅表面硫化膜形成及其電接觸特性[J].電子工藝技術，1999，20（3）：120-122.