解慶增，姜道省，李菲菲，李慶義

（1.山東兗礦國(guó)際焦化有限公司，山東 濟(jì)寧 272100；2.南水北調(diào)東線山東干線有限責(zé)任公司，山東 濟(jì)南 250000）

1 前言

DL/T596-1996《電力設(shè)備預(yù)防性試驗(yàn)規(guī)程》規(guī)定:“高壓斷路器操動(dòng)機(jī)構(gòu)分、合閘電磁鐵或合閘接觸器端子上的最低動(dòng)作電壓應(yīng)在操作電壓額定值30%～65%之間”。GB50190-91《電氣裝置安裝工程電氣設(shè)備交接試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)》也規(guī)定:“直流或交流的分閘電磁鐵，在其線圈端鈕處測(cè)得的電壓大于額定值的65%時(shí)，斷路器應(yīng)可靠分閘；當(dāng)此電壓小于額定值的30%時(shí)，不應(yīng)分閘”。

某些SF6斷路器的液壓機(jī)構(gòu)的分閘回路是線圈串有電阻，如平開(kāi)的LW6-500型，110VDC操作電源，分閘回路為分閘線圈（18Ω）外串32Ω電阻。一般認(rèn)為最低動(dòng)作電壓為分閘回路（包括串聯(lián)電阻）全電壓，如果最低動(dòng)作電壓為30%Un時(shí)，分閘線圈兩端的動(dòng)作電壓僅為11.88V，顯然難以滿足抗干擾的需要，有可能出現(xiàn)由于分閘線圈最低動(dòng)作電壓過(guò)低，斷路器在強(qiáng)電磁干擾下“偷跳”現(xiàn)象。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，葛洲壩大江電廠開(kāi)關(guān)站10年來(lái)開(kāi)關(guān)偷跳累計(jì)達(dá)17次，在對(duì)葛洲壩換流站5061斷路器進(jìn)行修復(fù)、調(diào)試期間，發(fā)現(xiàn)5061斷路器3天內(nèi)偷跳達(dá)5次。

2 分析

如在不改變斷路器動(dòng)作特性的基礎(chǔ)上適當(dāng)提高分閘線圈上的最低動(dòng)作電壓，則可增強(qiáng)斷路器分閘回路的抗干擾能力，使之能滿足如下要求:

（1）提高分閘線圈兩端的最低動(dòng)作電壓，期望在30%Un（Un為額定電壓）左右；

（2）分閘線圈串上電阻后分閘回路兩端的最低動(dòng)作電壓不能超過(guò)65%Un；

（3）更換分閘線圈后，斷路器的分閘時(shí)間等動(dòng)作特性應(yīng)符合規(guī)程要求；

（4）分閘線圈符合分閘電流通流能力的要求，防跳繼電器（TBJ啟動(dòng)電流為1A）可靠動(dòng)作。

當(dāng)操動(dòng)機(jī)構(gòu)的分閘閥不改變時(shí)，其所需最小開(kāi)始動(dòng)作的力F和機(jī)械功W將保持不變［1］。

在電磁鐵參數(shù)不變時(shí)有:

式中，Gδ0為電磁鐵在吸合位置的磁導(dǎo)；Gδm為電磁鐵在釋放位置的磁導(dǎo)；z，l為電磁鐵的結(jié)構(gòu)參數(shù)。

由式（1）、（3）可知，若不改變操動(dòng)機(jī)構(gòu)的動(dòng)作特性，就要保持分閘線圈的IN（安匝數(shù)）不變，在此前提下提高分閘線圈上的最低動(dòng)作電壓，有兩種方法:

（1）改變閥結(jié)構(gòu)，使分閘閥啟動(dòng)所需的力F和機(jī)械功W增加，這樣由式（1）、（3）可知，如線圈匝數(shù)N和其他參數(shù)不變時(shí)，就會(huì)提高分閘電磁鐵開(kāi)始動(dòng)作時(shí)所需的啟動(dòng)電流Id，從而提高了分閘線圈上的最低動(dòng)作電壓；

（2）更換線圈，根據(jù)式（1）、（2）、（3）知，分閘閥啟動(dòng)所需的力F和靜態(tài)機(jī)械功W不變時(shí)如改變分閘線圈，則更換前后兩分閘線圈的IN應(yīng)不變，故

兩不同分閘線圈R'2、R″2上的最低動(dòng)作電壓為:

由式（4）、（5）有:

因此，在保證線圈通流能力的前提下適當(dāng)減小線圈線徑，即可保持分閘線圈匝數(shù)變化不大而提高分閘線圈的電阻值，從而提高分閘線圈上的最低動(dòng)作電壓，且滿足操動(dòng)機(jī)構(gòu)對(duì)分閘線圈的要求。

第一種方法效果較好，但由于要改變閥結(jié)構(gòu)，實(shí)施較困難；第二種方法需要更換分閘線圈，實(shí)施較容易，但由于整個(gè)分閘回路電阻增加了，回路電流減小，分閘回路的輸入功率P也減小，從整個(gè)動(dòng)態(tài)分閘過(guò)程來(lái)看［2］，會(huì)減小操動(dòng)機(jī)構(gòu)的分閘功，從而延長(zhǎng)了分閘時(shí)間td，效果可能要差一些。為此需要適當(dāng)增加線圈匝數(shù)來(lái)加大分閘電磁鐵的吸力和機(jī)械功，以改善其性能。現(xiàn)就第二種方法進(jìn)行討論。

以葛洲壩換流站交流場(chǎng)5061（LW6-500型）斷路器為例，其操作電壓為110VDC，分閘線圈規(guī)格為:0.35mm2線徑、1000匝、18Ω，外串32Ω 電阻，未更換分閘線圈前經(jīng)試驗(yàn)測(cè)量，發(fā)現(xiàn)5061偷跳相（A相）副分閘線圈兩端動(dòng)作電壓U2僅約為15V，而其他兩相的主、副分閘線圈兩端動(dòng)作電壓U1和U2也均在20V左右，測(cè)量結(jié)果見(jiàn)表1。據(jù)判斷可能是由于分閘線圈兩端的最低動(dòng)作電壓過(guò)低，在變電站的強(qiáng)電磁干擾下引起斷路器誤動(dòng)。因此，決定對(duì)5061的分閘線圈進(jìn)行改造，初步選定0.31mm2線徑、1300 匝、30Ω 的線圈，外串30Ω電阻的方案。由式（6）可知其分閘線圈上的最低動(dòng)作電壓將會(huì)提高，但是由于分閘回路電阻增大，分閘時(shí)間td也會(huì)變長(zhǎng)。

表1 5061更換分閘線圈前分閘線圈最低動(dòng)作電壓，V

為了分析方便，我們與廠家協(xié)商提出了六種更換線圈的配置方案（主、副分閘線圈相同）進(jìn)行比較試驗(yàn)，平頂山高壓開(kāi)關(guān)廠對(duì)其分別做了動(dòng)作特性研究試驗(yàn)，考核其分閘時(shí)間、最低動(dòng)作電壓，及高油壓低電壓開(kāi)關(guān)是否可靠動(dòng)作等。最后確認(rèn)，對(duì)LW6-500、操作電源為110VDC的SF6斷路器，0.31mm2線徑、1300匝、30Ω的線圈，外串30Ω電阻的方案比較合適（廠方最低動(dòng)作電壓試驗(yàn)見(jiàn)表2）。

表2 改進(jìn)方案分閘回路最低動(dòng)作電壓V

葛洲壩換流站5061斷路器更換分閘線圈后，其試驗(yàn)結(jié)果如下所示:

線圈試驗(yàn)表明:更換了分閘線圈后，斷路器的分閘時(shí)間、同期、金屬短接時(shí)間以及高油壓低電壓下斷路器動(dòng)作情況均滿足規(guī)程要求；提高了分閘線圈上的最低動(dòng)作電壓；增強(qiáng)了斷路器的抗干擾能力；斷路器的分閘時(shí)間比原來(lái)變長(zhǎng)了（見(jiàn)表3）。5061斷路器自1998年6月改造投運(yùn)以來(lái)，至今未出現(xiàn)“偷跳”。

表3 5061斷路器更換分閘線圈前后分閘時(shí)間ms

表4 更換分閘線圈后5061分閘線圈最低動(dòng)作電壓V

3 結(jié)論

對(duì)于分閘回路串有電阻的高壓斷路器，在滿足規(guī)程的動(dòng)作特性要求條件下，適當(dāng)提高分閘線圈的電阻值，使分閘線圈兩端的最低動(dòng)作電壓盡量接近30%Un，分閘回路（包括串聯(lián)電阻）兩端的最低動(dòng)作電壓應(yīng)大于30%Un，小于65%Un，這樣在滿足分閘回路的通流能力要求和其它斷路器動(dòng)作特性要求的情況下，分閘線圈的最低動(dòng)作電壓將大大提高，既滿足了規(guī)程的要求，抗干擾的能力也得到加強(qiáng)。

［1］清華大學(xué)高壓教研組.高壓斷路器（下冊(cè)）［M］京：電力工業(yè)出版社.

［2］DL/T405-1996.進(jìn)口252（245）－550kV交流高壓斷路器和隔離開(kāi)關(guān)技術(shù)規(guī)范［Z］.