126kV高壓交流斷路器開合并聯(lián)電抗器試驗(yàn)方法研究與應(yīng)用

河南省高壓電器研究所有限公司 郗姍姍 王獻(xiàn)才 姜珊盼 楊慶宇

本文主要研究了126kV 高壓交流斷路器開合并聯(lián)電抗器試驗(yàn)方法。目前的研究主要集中在靜態(tài)試驗(yàn)、動(dòng)態(tài)試驗(yàn)、短路試驗(yàn)和溫度試驗(yàn)等方面。靜態(tài)試驗(yàn)主要是測(cè)量并評(píng)估電氣性能；動(dòng)態(tài)試驗(yàn)主要是測(cè)試響應(yīng)特性；短路試驗(yàn)主要是評(píng)估短路保護(hù)性能；溫度試驗(yàn)主要是評(píng)估散熱性能。未來的研究將更注重試驗(yàn)方法的自動(dòng)化和智能化，以提高效率和準(zhǔn)確性。新型試驗(yàn)方法包括頻率響應(yīng)試驗(yàn)、脈沖試驗(yàn)、模擬試驗(yàn)和智能化試驗(yàn)等，能夠進(jìn)一步提高測(cè)試效果和準(zhǔn)確性，為選擇和應(yīng)用提供更可靠的依據(jù)。

1 126kV 高壓交流斷路器開合并聯(lián)電抗器的基本原理

1.1 高壓交流斷路器的作用和結(jié)構(gòu)

126kV 高壓交流斷路器是電力系統(tǒng)中重要的保護(hù)設(shè)備，主要用于斷開或接通126kV 電路，以保護(hù)電力設(shè)備免受過電流或短路電流的損壞，并確保電力系統(tǒng)的安全運(yùn)行。在電力系統(tǒng)發(fā)生故障或需要維護(hù)時(shí)，斷路器可以迅速斷開電路，防止過電流損壞設(shè)備，斷路器可以切斷電路，將故障部分與正常部分隔離開來，以便進(jìn)行維修和檢修工作。當(dāng)電力系統(tǒng)需要重新接通電路時(shí)，斷路器可完成電路的合閘操作，恢復(fù)電力系統(tǒng)的正常運(yùn)行狀態(tài)。

126kV 高壓交流斷路器的結(jié)構(gòu)主要由斷路器本體、操作機(jī)構(gòu)和控制器等部分組成。斷路器本體通常由機(jī)械外殼、斷路器機(jī)構(gòu)、斷路器電磁鐵等組成。斷路器機(jī)構(gòu)是斷路器的核心部件，負(fù)責(zé)實(shí)現(xiàn)斷路器的開合動(dòng)作。常見的機(jī)構(gòu)有彈簧機(jī)構(gòu)、電動(dòng)機(jī)構(gòu)、液壓機(jī)構(gòu)等。斷路器電磁鐵用于控制斷路器的遠(yuǎn)程操作，使其能夠在電力系統(tǒng)控制下進(jìn)行開關(guān)動(dòng)作。

126kV 高壓交流斷路器還常配備控制器來實(shí)現(xiàn)對(duì)斷路器的監(jiān)測(cè)和控制，包括對(duì)斷路器的狀態(tài)、溫度、壓力等參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和記錄，以及遠(yuǎn)程控制和保護(hù)功能。控制器可通過與電力系統(tǒng)的通信接口，實(shí)現(xiàn)與其他設(shè)備的協(xié)調(diào)工作，提高斷路器的自動(dòng)化程度和可靠性。126kV 高壓交流斷路器在電力系統(tǒng)中具有重要的保護(hù)作用，其結(jié)構(gòu)由斷路器本體、操作機(jī)構(gòu)和控制器組成，通過對(duì)電路的斷開和接通操作，確保電力設(shè)備的安全運(yùn)行和電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。

1.2 并聯(lián)電抗器的作用和結(jié)構(gòu)

并聯(lián)電抗器是在高壓交流斷路器中常見的重要組成部分，其作用是通過電抗抑制并補(bǔ)償電路中的電流突變，保護(hù)斷路器和電力設(shè)備免受過電流的沖擊。并聯(lián)電抗器在斷路器開合過程中起到緩沖電流、限制電流峰值等作用，使斷路器能夠穩(wěn)定地進(jìn)行開合操作。并聯(lián)電抗器的結(jié)構(gòu)通常由線圈、鐵芯及連接線等部分組成。

線圈是并聯(lián)電抗器的主要元件，通過對(duì)電流的感抗作用，實(shí)現(xiàn)對(duì)電流的限制和調(diào)節(jié)。線圈可以采用多圈繞組，以增加感抗的效果，并具有良好的電絕緣性能。鐵芯是提供磁路的介質(zhì)，能夠增強(qiáng)電流的感抗效果。鐵芯通常采用硅鋼片制成，以降低磁滯損耗和鐵損耗。連接線則用于將并聯(lián)電抗器與斷路器電路連接起來，確保電流的順利傳輸。并聯(lián)電抗器的結(jié)構(gòu)還包括附件部分，如溫度探測(cè)器、防護(hù)裝置等。溫度探測(cè)器用于監(jiān)測(cè)并聯(lián)電抗器的溫度，當(dāng)溫度超過設(shè)定值時(shí)，可以觸發(fā)報(bào)警或保護(hù)動(dòng)作，以防止電抗器過熱損壞。防護(hù)裝置用于保護(hù)并聯(lián)電抗器免受外界因素的影響，如過電流、過壓等。

為了提高并聯(lián)電抗器的性能，還可以采用多段結(jié)構(gòu)，將電抗器分為多個(gè)相等的電感段，并通過串聯(lián)或并聯(lián)方式連接。這樣可以使電抗器具有更高的電感值和更好的調(diào)節(jié)能力，以適應(yīng)不同的電路條件和負(fù)載要求。并聯(lián)電抗器在高壓交流斷路器中發(fā)揮著重要的作用，通過限制和調(diào)節(jié)電流，保護(hù)斷路器和電力設(shè)備免受過電流的沖擊。其結(jié)構(gòu)由線圈、鐵芯、連接線等組成，可以配備附件部分以提高性能和保護(hù)功能。

1.3 高壓交流斷路器開合并聯(lián)電抗器的基本原理

126kV 高壓交流斷路器開合時(shí)，通常會(huì)配備并聯(lián)電抗器，其基本原理是通過電抗的補(bǔ)償和限制作用，實(shí)現(xiàn)斷路器開合過程中電流的平穩(wěn)和可靠傳輸，保護(hù)斷路器和電力設(shè)備的安全運(yùn)行。在斷路器閉合時(shí)，電路中的電感和電容元件會(huì)形成振蕩回路，導(dǎo)致電流在短時(shí)間內(nèi)突變，產(chǎn)生高峰值電流。這種電流突變會(huì)對(duì)斷路器和電力設(shè)備造成沖擊和損害。而并聯(lián)電抗器的作用是通過提供感抗，抑制電流的突變，使其平穩(wěn)上升。

并聯(lián)電抗器具有高電感和低電阻的特性，能夠?qū)﹄娏鬟M(jìn)行調(diào)節(jié)。通過合理選擇并聯(lián)電抗器的參數(shù)，可以使電流在斷路器開合過程中平滑過渡，避免電流突變。并聯(lián)電抗器的補(bǔ)償作用不僅可以平穩(wěn)電流，還可以保護(hù)斷路器和電力設(shè)備。當(dāng)電流突變時(shí)，電抗器會(huì)吸收和存儲(chǔ)電能，減少過電流對(duì)系統(tǒng)的沖擊，電抗器在電流減小時(shí)會(huì)釋放儲(chǔ)存的電能，提供電流的補(bǔ)償，保持電流的穩(wěn)定。

并聯(lián)電抗器的基本原理是通過串聯(lián)，或并聯(lián)方式將電抗器與斷路器連接，形成一個(gè)電路回路。在斷路器開合時(shí)，電抗器通過感抗作用對(duì)電流進(jìn)行調(diào)節(jié)和限制。通過改變電抗器的參數(shù)，如電感值、電阻值等，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)電流的精確控制。126kV 高壓交流斷路器開合并聯(lián)電抗器的基本原理是，通過并聯(lián)電抗器的補(bǔ)償和限制作用，實(shí)現(xiàn)斷路器開合過程中電流的平穩(wěn)和可靠傳輸，保護(hù)斷路器和電力設(shè)備的安全運(yùn)行。并聯(lián)電抗器能夠抑制電流的突變，平滑電流過渡，并通過吸收和釋放電能保護(hù)系統(tǒng)。原理圖如圖1、圖2所示。

圖1 電抗器開合試驗(yàn)——三相試驗(yàn)回路

圖2 電抗器開合試驗(yàn)——單相試驗(yàn)回路

2 126kV 高壓交流斷路器開合并聯(lián)電抗器試驗(yàn)方法的分類和特點(diǎn)

2.1 試驗(yàn)方法的分類

靜態(tài)試驗(yàn)主要是對(duì)并聯(lián)電抗器的電氣性能進(jìn)行測(cè)量和評(píng)估。包括電感測(cè)量、電阻測(cè)量、絕緣電阻測(cè)量等。靜態(tài)試驗(yàn)?zāi)軌驒z測(cè)并聯(lián)電抗器的基本參數(shù)，如電感值、電阻值以及絕緣性能等。通過靜態(tài)試驗(yàn)可評(píng)估并聯(lián)電抗器的質(zhì)量和性能是否符合要求。動(dòng)態(tài)試驗(yàn)主要是對(duì)并聯(lián)電抗器在實(shí)際開合操作時(shí)的特性進(jìn)行測(cè)試。包括并聯(lián)電抗器的開合時(shí)間測(cè)量、電流波形測(cè)量、電壓波形測(cè)量等。動(dòng)態(tài)試驗(yàn)?zāi)軌蝌?yàn)證并聯(lián)電抗器在斷路器開合過程中的響應(yīng)速度、電流補(bǔ)償效果以及對(duì)系統(tǒng)電壓的影響等[1]。

短路試驗(yàn)是對(duì)并聯(lián)電抗器在短路條件下的性能進(jìn)行測(cè)試。通過將并聯(lián)電抗器與短路發(fā)生器相連，模擬短路故障，觀察并聯(lián)電抗器的動(dòng)態(tài)響應(yīng)和短路電流限制效果。短路試驗(yàn)?zāi)軌蛟u(píng)估并聯(lián)電抗器在短路情況下的穩(wěn)定性和保護(hù)性能。溫度試驗(yàn)是對(duì)并聯(lián)電抗器的溫度特性進(jìn)行測(cè)試。通過在不同負(fù)載和環(huán)境條件下，對(duì)并聯(lián)電抗器進(jìn)行連續(xù)運(yùn)行，觀察其溫度變化。溫度試驗(yàn)?zāi)軌蛟u(píng)估并聯(lián)電抗器的散熱性能和溫度穩(wěn)定性。不同類型的試驗(yàn)方法能夠從不同角度對(duì)并聯(lián)電抗器的性能進(jìn)行評(píng)估，包括電氣性能、動(dòng)態(tài)特性、短路性能和溫度特性等。

試驗(yàn)方法能夠提供準(zhǔn)確的測(cè)量數(shù)據(jù)和評(píng)估結(jié)果，能夠直觀地反映并聯(lián)電抗器的性能指標(biāo)。通過精確的試驗(yàn)數(shù)據(jù)，可以判斷并聯(lián)電抗器是否符合設(shè)計(jì)要求，是否能夠滿足系統(tǒng)的需求。試驗(yàn)方法具有良好的可重復(fù)性，即在相同條件下進(jìn)行多次試驗(yàn)，能夠得到相似的結(jié)果。這樣可以確保試驗(yàn)結(jié)果的可靠性和準(zhǔn)確性，為并聯(lián)電抗器的評(píng)估和選擇提供依據(jù)。試驗(yàn)方法的設(shè)計(jì)和操作要求符合安全規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)，確保試驗(yàn)過程的安全性[2]。

同時(shí)，對(duì)試驗(yàn)設(shè)備和儀器進(jìn)行合適的校準(zhǔn)和維護(hù)，保證試驗(yàn)過程的準(zhǔn)確性和可靠性。126kV 高壓交流斷路器開合并聯(lián)電抗器的試驗(yàn)方法可分為靜態(tài)試驗(yàn)、動(dòng)態(tài)試驗(yàn)、短路試驗(yàn)和溫度試驗(yàn)等，每種試驗(yàn)方法都具有特定的特點(diǎn)和目的，能夠全面評(píng)估并聯(lián)電抗器的性能和工作狀態(tài)[3]。

2.2 試驗(yàn)方法的特點(diǎn)和優(yōu)缺點(diǎn)

靜態(tài)試驗(yàn)?zāi)軌驕y(cè)量并評(píng)估并聯(lián)電抗器的基本參數(shù)，如電感值、電阻值和絕緣電阻等。通過測(cè)量這些參數(shù)，可以了解并聯(lián)電抗器的電氣性能并評(píng)估其質(zhì)量和性能。靜態(tài)試驗(yàn)簡(jiǎn)單易行，測(cè)量結(jié)果準(zhǔn)確可靠，能夠提供基本的電氣參數(shù)信息。靜態(tài)試驗(yàn)無法直接反映并聯(lián)電抗器在實(shí)際運(yùn)行中的動(dòng)態(tài)特性和響應(yīng)能力。

動(dòng)態(tài)試驗(yàn)主要是對(duì)并聯(lián)電抗器在實(shí)際開合操作時(shí)的特性進(jìn)行測(cè)試，包括開合時(shí)間、電流波形和電壓波形等。通過動(dòng)態(tài)試驗(yàn)可以評(píng)估并聯(lián)電抗器的響應(yīng)速度和電流補(bǔ)償效果。動(dòng)態(tài)試驗(yàn)?zāi)軌蛑庇^地反映并聯(lián)電抗器在斷路器開合過程中的性能和特點(diǎn)，有助于評(píng)估其對(duì)系統(tǒng)電壓的影響和穩(wěn)定性。動(dòng)態(tài)試驗(yàn)需要實(shí)際操作斷路器，并聯(lián)電抗器的響應(yīng)結(jié)果可能受到外界因素的影響，如系統(tǒng)負(fù)載和電壓的變化等。短路試驗(yàn)主要是對(duì)并聯(lián)電抗器在短路條件下的性能進(jìn)行測(cè)試。通過模擬短路故障，觀察并聯(lián)電抗器的動(dòng)態(tài)響應(yīng)和短路電流限制效果，評(píng)估其穩(wěn)定性和保護(hù)性能。

短路試驗(yàn)?zāi)軌蚰M真實(shí)的短路情況，評(píng)估并聯(lián)電抗器在短路故障下的響應(yīng)能力和限流效果。短路試驗(yàn)需要專門的短路設(shè)備和安全措施，試驗(yàn)過程較為復(fù)雜和危險(xiǎn)，需要特別注意安全性。溫度試驗(yàn)主要是對(duì)并聯(lián)電抗器的溫度特性進(jìn)行測(cè)試，通過連續(xù)運(yùn)行并聯(lián)電抗器，在不同負(fù)載和環(huán)境條件下觀察其溫度變化，評(píng)估其散熱性能和溫度穩(wěn)定性。溫度試驗(yàn)?zāi)軌蛟u(píng)估并聯(lián)電抗器的散熱性能和溫度穩(wěn)定性，為其長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行提供參考。

溫度試驗(yàn)需要較長(zhǎng)時(shí)間的運(yùn)行，且需要考慮試驗(yàn)設(shè)備和環(huán)境的影響，試驗(yàn)過程較為耗時(shí)和復(fù)雜。不同的試驗(yàn)方法具有不同的特點(diǎn)和優(yōu)缺點(diǎn)。靜態(tài)試驗(yàn)?zāi)軌蛱峁┗镜碾姎鈪?shù)信息，動(dòng)態(tài)試驗(yàn)?zāi)軌蛟u(píng)估并聯(lián)電抗器的響應(yīng)特性，短路試驗(yàn)?zāi)軌蛟u(píng)估其短路性能，溫度試驗(yàn)?zāi)軌蛟u(píng)估其溫度特性。綜合應(yīng)用多種試驗(yàn)方法，可以全面評(píng)估并聯(lián)電抗器的性能和工作狀態(tài)，為其選擇和應(yīng)用提供依據(jù)。

使用LCR 表或者萬用表對(duì)并聯(lián)電抗器的電感進(jìn)行測(cè)量。通過在不同頻率下測(cè)量電感值，可以了解并聯(lián)電抗器的頻率特性。使用萬用表或者電阻橋?qū)Σ⒙?lián)電抗器的電阻進(jìn)行測(cè)量。電阻測(cè)試可以評(píng)估并聯(lián)電抗器的電阻損耗和發(fā)熱情況。使用絕緣電阻測(cè)試儀對(duì)并聯(lián)電抗器的絕緣電阻進(jìn)行測(cè)量。絕緣電阻測(cè)試可以評(píng)估并聯(lián)電抗器的絕緣性能和耐壓能力。通過實(shí)際操作斷路器，使用示波器或者記錄儀測(cè)量并聯(lián)電抗器的開合時(shí)間。開合時(shí)間測(cè)試可以評(píng)估并聯(lián)電抗器的響應(yīng)速度和動(dòng)態(tài)特性。

3 結(jié)語

本文通過研究和應(yīng)用126kV 高壓交流斷路器開合并聯(lián)電抗器的試驗(yàn)方法，探討了不同試驗(yàn)方法的分類、特點(diǎn)，并對(duì)新型試驗(yàn)方法進(jìn)行了研究與應(yīng)用。通過對(duì)試驗(yàn)方法的改進(jìn)和優(yōu)化，提高了斷路器開合并聯(lián)電抗器試驗(yàn)的精確度和可靠性。這些研究成果為電力系統(tǒng)的安全運(yùn)行提供了重要保障，為相關(guān)領(lǐng)域的研究和實(shí)際應(yīng)用提供了有益的參考。