斷路器合分時間測試的改進

熊敏攀

摘 要

斷路器合分時間長短是反映斷路器短路開斷性能的重要技術指標，過長或過短的合分時間都會導致嚴重后果。對斷路器合分時間進行測試，能及時發現二次回路及斷路器操動機構上的缺陷。使用現有國產斷路器特性測試儀進行合分時間測試時，均需要人為設定一段合分控制時間來控制儀器切換合分電源輸出，容易影響合分時間測試結果的準確性。本文提出兩種改進合分測試儀器工作原理的措施，有助于提升測試儀器的易用性及準確性。

【關鍵詞】斷路器 合分時間測試 合分控制時間 合分時間測試改進

根據DL/T615-2013《高壓交流斷路器參數選用導則》的定義，斷路器的合-分時間是指“合分操作中，從合閘操作的第一級觸頭接觸時刻到隨后的分閘操作中所有極弧觸頭都分離時刻的時間間隔。”合分時間又稱為金屬短接時間，它是斷路器動、靜觸頭在重合閘過程中的第一個“合”開始機械性接觸起，直到重合閘第二個“分”又機械性地脫離接觸止之間的時間間隔，它代表重合又再分時動、靜觸處于接通的時間區段。

測量斷路器的合分時間的意義在于，當系統中發生接地或短路故障時，按照額定操作順序，斷路器在跳閘后會進行重合閘操作，若重合閘時短路故障仍未消除，斷路器需立即跳閘。此重合閘又跳閘的過程即是一次合分操作。如果合分時間過長，則斷路器將經受較長時間的短路電流，會對斷路器及系統穩定性都會造成嚴重破壞；另一方面，合分時間也不能過短：由短路電流的暫態特性可知，斷路器合上后，短路電流會有一個衰減過程，如果合分時間過短，分閘時的短路電流瞬時值將處于峰值附近而超過斷路器的分斷能力。同時，如果合分時間過短，斷路器滅弧介質絕緣強度與機械性能沒有足夠恢復，將不具備銘牌上的開斷能力。因此，合分時間過短則分閘時斷路器容易因分斷能力不足而損壞。

因此準確的測量斷路器合分時間，對掌握斷路器開斷短路電流能力至關重要。本文提出一種斷路器合分時間測試的改進措施，有助于提高斷路器合分時間測試的準確性，能有效提高檢修試驗水平，為保障電網穩定運行夯實基礎。

1 現有斷路器合分時間測試原理

本文列舉石家莊漢迪電氣有限公司的GKCHD410E型高壓開關測試儀為例，其他國產斷路器合分測試儀測試原理與此類似。

測試基本原理圖如圖1所示。

其中J1、J2、J3分別為合閘、分閘、總路電源繼電器，合上總路電源空開時，J3繼電器動作，其常開觸點閉合，電源回路接通，進入等待合閘或分閘控制信號狀態。當按下手動合閘按鈕或由儀器程序控制合閘輸出時，J1繼電器動作，其常開觸點閉合，輸出直流電壓到斷路器合閘回路；同理，當按下手動分閘按鈕或由儀器程序控制分閘輸出時，J2繼電器動作，其常開觸點閉合，輸出直流電壓到斷路器分閘回路。

在進行斷路器合分測試時，由儀器自動控制，先輸出直流電壓到合閘回路，J1導通，等待一段時間后，再輸出直流電壓到分閘回路，使J2的導通。在輸出直流電壓到合閘回路之后到輸出直流電壓到分閘回路之間的這段等待時間，叫合分控制時間，需由測試人員自行設置。一般需根據測試人員的經驗，將這個時間設置為斷路器合閘完成之后、斷路器分閘回路輔助接點接通之前，以使得在斷路器已經完成合閘，在分閘回路就位之前，儀器便完成直流電壓切換輸出至分閘回路的過程。儀器輸出波形與斷路器狀態之間的邏輯圖如圖2所示。

如圖2所示，在t0時刻，儀器輸出直流電壓到斷路器合閘回路，斷路器開始合閘，至t1時刻，斷路器完成合閘，t1-t0即為斷路器合閘時間，在t2時刻，儀器切換直流輸出至斷路器分閘回路，t3時刻斷路器在輔助接點切換完畢后即開始分閘，到t4時刻完成分閘，t4-t1即為合分時間，其中t4-t3為斷路器分閘時間。

2 測試中存在的問題

目前這種測試方式，存在一定的缺陷。容易發現，合分控制時間t2需靠測試人員自行設置。如果t2設置的太短，例如t2小于t1的話，可能導致合閘線圈提前失電，使斷路器合閘不成功或合閘時間延長；如果t2設置過長，例如t2大于t3的話，會導致斷路器分閘回路已就緒，但儀器未輸出控制電流，延遲了斷路器分閘時間，使合分時間過長。

因此，合理設置合分控制時間t2是保障斷路器合分時間測試準確性的關鍵，必須保證t2介于t1至t3之間，才能準確測量斷路器的合分時間。在實際工作中，由于作業人員經驗欠缺，或由于對合分控制時間的重要性認識不足，對于合分控制時間的設置隨意性較大，導致合分時間測試的準確性較差。

3 改進措施

為了進一步提高斷路器合分時間測試的準確性，本文提出兩種斷路器合分測試儀器的改進方案，可以有效提高斷路器合分時間測試的準確性，降低測試過程中的不可控因素，提高儀器的易用性。改進方案描述如下：

如前文所述，合分控制時間t2的設置是導致斷路器合分時間測試不準確的關鍵因素。因此，只要排除人為設置合分控制時間t2的環節，由儀器來判斷并設置合分控制時間便可提高測試的準確性。

方案一：

一種簡單可行的改進方案是，在儀器采樣回路采集到斷路器合閘后，即斷路器主動觸頭與靜觸頭完成接觸后，儀器便經過一個短延時（例如5ms）以后，便自動切換直流控制輸出到斷路器分閘控制回路。因為斷路器主回路導通到輔助回路完成切換還需經過一段時間，這段時間一般大于5ms。因此如果由儀器檢測到斷路器合閘后，經過一段短延時，自動切換控制輸出，即可保證t2落在t1與t3之間，保證合分時間測試的準確性。

方案二：

第二種方案適合斷路器本體機構有防跳回路的情況，在這種情況下，儀器可使用兩套直流電源，同時輸出直流控制電流至斷路器的合閘回路與分閘回路。由于斷路器防跳回路的存在，斷路器不會發生跳躍，可保證斷路器合閘后，在分閘回路導通的第一時間便收到分閘信號并立即跳閘，保證合分時間測試的準確性。

4 結論

本文分析斷路器測試儀測試斷路器合分時間的原理，找出了目前測試方式中存在的問題，并提出兩種改進方案：

（1）國產斷路器測試儀測量合分時間時需手動設置合分控制時間，引入了不可控因素，容易造成合分時間測試不準確。

（2）將手動輸入合分控制時間改為由儀器自動判斷的方式可以提高斷路器合分時間測試的準確性。

（3）對于有防跳回路的斷路器，可直接設置兩路直流輸出，同時輸出到斷路器合閘與分閘回路，便可避免設置合分控制時間的過程，提高斷路器合分測試時間的準確性。

參考文獻

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