李瑞環(huán)，徐炎斌

（廣東電網(wǎng)有限責(zé)任公司江門供電局，廣東江門 529000）

0 引言

斷路器是能夠分開(kāi)、合上運(yùn)行中電流回路，承載系統(tǒng)電流（包括短路電流）的開(kāi)關(guān)設(shè)備。當(dāng)電流超過(guò)預(yù)設(shè)定值時(shí)且與斷路器組合的保護(hù)繼電器或觸發(fā)單元組合給斷路器發(fā)出分閘指令時(shí)，斷路器就可以提供過(guò)電流保護(hù)功能。斷路器在電力系統(tǒng)中擔(dān)負(fù)著控制和保護(hù)的雙重任務(wù)，是很重要的開(kāi)關(guān)設(shè)備。

如果斷路器不能在電力系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)迅速、可靠、準(zhǔn)確地?cái)嚅_(kāi)回路，就會(huì)使故障能量集聚，造成更大的事故，可能會(huì)導(dǎo)致大面積失壓或其他電網(wǎng)事故。因此，斷路器機(jī)械性能及可靠性程度都是電力系統(tǒng)安全的重要一環(huán)。

1 斷路器的分類及結(jié)構(gòu)

1.1 分類

斷路器可以按照多種方式進(jìn)行分類，例如電壓等級(jí)、安裝方式、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和特點(diǎn)、使用環(huán)境和操作機(jī)構(gòu)形式、滅弧原理和滅弧介質(zhì)等。

（1）按照斷路器額定電壓可以分為低壓斷路器（額定電壓1000 V 以下的斷路器）、高壓短路器（額定電壓1000 V 以上的斷路器）。

（2）按照絕緣介質(zhì)和滅弧介質(zhì)分類，常見(jiàn)的真空斷路器有油斷路器、SF6 斷路器等（圖1）。

圖1 室內(nèi)真空斷路器

（3）按照使用環(huán)境和操作機(jī)構(gòu)分類，常見(jiàn)的有戶內(nèi)斷路器、戶外斷路器等。

1.2 結(jié)構(gòu)

斷路器的結(jié)構(gòu)類型很多，形式差異很大，但基本上都是由主體部分、操作機(jī)構(gòu)、絕緣支撐部件和控制面板等部分組成（圖2）。

圖2 斷路器基本結(jié)構(gòu)

（1）主體部分：兩個(gè)觸頭之間包括真空滅弧室等部件，滅弧室利用絕緣介質(zhì)將電弧快速熄滅。

（2）操作機(jī)構(gòu)：通過(guò)機(jī)械部件使斷路器機(jī)構(gòu)分合，實(shí)現(xiàn)斷路器的斷開(kāi)與閉合。

（3）絕緣支撐部件：絕緣支撐部件通過(guò)絕緣支架，實(shí)現(xiàn)斷路器的對(duì)地電氣隔離。

（4）操作面板：實(shí)現(xiàn)斷路器操作功能傳遞的二次回路端子匯集處。

斷路器結(jié)構(gòu)并不復(fù)雜，但是里面連接了較多的二次回路控制線。二次回路控制線比較復(fù)雜，需要在現(xiàn)場(chǎng)查找對(duì)應(yīng)的控制回路。斷路器的分合是多種部件相互作用完成的機(jī)械操作。

2 斷路器的機(jī)械操作試驗(yàn)

機(jī)械操作試驗(yàn)是斷路器處在設(shè)備停電檢修狀態(tài)或出廠時(shí)未與其他電氣連接時(shí)，按照一定設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定條件進(jìn)行各種操作，得出試驗(yàn)數(shù)據(jù)，驗(yàn)證斷路器的機(jī)械性能及操作可靠性的試驗(yàn)。

2.1 操作機(jī)構(gòu)基本內(nèi)容

斷路器操作機(jī)構(gòu)包含很多機(jī)械部件，將機(jī)械部件用機(jī)構(gòu)箱及匯控箱裝配在一起，需要滿足一定要求才能正常工作。機(jī)械部件主要包括液壓機(jī)構(gòu)、彈簧機(jī)構(gòu)、氣動(dòng)機(jī)構(gòu)、加熱器、傳動(dòng)部件、儲(chǔ)能電機(jī)、輔助裝置等。斷路器在進(jìn)行分合閘時(shí)，需要各部件之間進(jìn)行配合才可以完成。

現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)需要給斷路器一個(gè)控制電壓來(lái)實(shí)現(xiàn)機(jī)械運(yùn)動(dòng)。除此之外，還需要滿足液壓機(jī)構(gòu)液壓值、彈簧機(jī)構(gòu)儲(chǔ)能、氣動(dòng)機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)、儲(chǔ)能電機(jī)、氣體壓力等均處于正常狀態(tài)，只有在機(jī)械部件全部處于正常狀態(tài)時(shí)，分合閘動(dòng)作正常才能得以保證。

斷路器正常工作中，其操作機(jī)構(gòu)的液壓機(jī)構(gòu)液壓值、彈簧機(jī)構(gòu)儲(chǔ)能、氣體壓力等不可能一直穩(wěn)定在某一個(gè)數(shù)值，而是在一個(gè)合格范圍內(nèi)變化。

2.2 操作試驗(yàn)項(xiàng)目的規(guī)定要求

斷路器的出廠標(biāo)準(zhǔn)是按照國(guó)標(biāo)或者行標(biāo)執(zhí)行的，而具體到實(shí)際數(shù)據(jù)時(shí)要執(zhí)行制造廠要求。一般來(lái)說(shuō)操作變化范圍規(guī)定：①斷路器的分、合閘時(shí)間，主、輔觸頭配合時(shí)間應(yīng)符合制造廠規(guī)定；②斷路器的合—分時(shí)間應(yīng)符合制造廠規(guī)定；③斷路器的相間合、分不同期，同相各斷口間合、分不同期應(yīng)滿足制造廠規(guī)定；④斷路器動(dòng)作電壓并聯(lián)合閘脫扣器應(yīng)能在其交流額定電壓的85%～110%范圍或直流額定電壓的80%～110%范圍內(nèi)可靠動(dòng)作；⑤并聯(lián)分閘脫扣器應(yīng)能在其額定電壓的65%～120%范圍內(nèi)可靠動(dòng)作，當(dāng)電源電壓低至額定值30%或更低時(shí)不應(yīng)脫扣。

3 斷路器的機(jī)械特性試驗(yàn)介紹

3.1 機(jī)械特性試驗(yàn)的必要性

斷路器的合、分閘時(shí)間，合、分閘速度，合、分閘不同期，合、分閘線圈的動(dòng)作電壓下可靠動(dòng)作等參數(shù)，直接影響到斷路器切斷電流的性能。斷路器的合、分閘速度必須在一定范圍內(nèi)，才能夠充分地發(fā)揮其開(kāi)斷電流的能力，減少關(guān)合過(guò)程當(dāng)中觸頭因電弧灼燒熔斷焊接或者電弧灼燒磨損。如果斷路器的分閘速度低，電弧熄滅的時(shí)間就會(huì)增長(zhǎng)，觸頭發(fā)生電弧灼燒，出現(xiàn)燒傷；合閘速度低，將會(huì)引起觸頭振動(dòng)，嚴(yán)重的會(huì)出現(xiàn)停滯。如果斷路器的合、分閘出現(xiàn)不同期，將造成線路或變壓器的三相接入或切斷不同時(shí)，從而可能產(chǎn)生危害絕緣的過(guò)電壓等問(wèn)題，因此測(cè)試斷路器的機(jī)械特性非常重要。

3.2 機(jī)械特性現(xiàn)場(chǎng)主要測(cè)試項(xiàng)目

斷路器機(jī)械特性的現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試項(xiàng)目主要用觸頭動(dòng)作時(shí)間和動(dòng)作速度來(lái)作為特征參數(shù)來(lái)表示。斷路器現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)時(shí)，一般主要進(jìn)行合、分閘時(shí)間，合、分閘速度，合、分閘不同期，分、合閘線圈的動(dòng)作電壓，合—分時(shí)間（金短）等項(xiàng)目的測(cè)量。

（1）合、分閘時(shí)間：外施加操作電壓后，斷路器進(jìn)行合、分閘動(dòng)作并正常，之后儀器會(huì)顯示合、分閘時(shí)間，記錄數(shù)值。

（2）合、分閘不同期：記錄儀器顯示的合、分閘時(shí)間，最大值減去最小值記為合、分閘不同期數(shù)值。

（3）合、分閘速度：在斷路器加裝速度傳感器，施加試驗(yàn)操作電壓，斷路器正常分、合，傳感器會(huì)識(shí)別開(kāi)關(guān)的動(dòng)作速度并顯示在儀器上，記錄數(shù)值。

（4）分、合閘線圈的動(dòng)作電壓：按照試驗(yàn)要求，進(jìn)行操作電壓設(shè)置，在設(shè)置好的操作電壓下檢查斷路器是否動(dòng)作正常。

（5）合—分時(shí)間（金短）：斷路器處于分閘狀態(tài)，施加操作電壓后，斷路器先合閘在分閘記錄時(shí)間數(shù)值。

4 斷路器現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)的注意事項(xiàng)

斷路器的合、分閘時(shí)間，合、分閘速度，合、分閘不同期，分、合閘線圈的動(dòng)作電壓，合—分時(shí)間（金短），是現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)的重點(diǎn)，為了滿足試驗(yàn)的可靠性，需要注意以下細(xì)節(jié)。

4.1 現(xiàn)場(chǎng)接線注意事項(xiàng)

為防止在試驗(yàn)過(guò)程時(shí)誤操作對(duì)斷路器二次側(cè)及斷路器本身?yè)p壞，在試驗(yàn)過(guò)程中需要注意以下要點(diǎn)：

（1）確定斷路器狀態(tài)，是否在分閘位置、儲(chǔ)能開(kāi)關(guān)情況、彈簧是否已儲(chǔ)能、氣體壓力、液壓油壓力等狀態(tài)須滿足試驗(yàn)要求。

（2）操作電壓的選取要以斷路器機(jī)構(gòu)箱上的銘牌為準(zhǔn)，經(jīng)驗(yàn)或圖紙資料可能因?yàn)榫S修、改造等原因未及時(shí)更新，不能作為選取測(cè)試開(kāi)關(guān)線圈操作電壓的依據(jù)。

（3）查找試驗(yàn)接線，按照?qǐng)D紙或改造圖查找分合閘接線端子。

（4）連接測(cè)試線前用多用表的電壓擋測(cè)試各端子對(duì)地電壓是否為0 或只有幾伏感應(yīng)電壓。如果電壓較高，說(shuō)明操作電壓沒(méi)有分開(kāi)，有危險(xiǎn)。

（5）連接線之后要確認(rèn)平視接線，防止誤接錯(cuò)線。加壓試驗(yàn)前，可用多用表電阻擋測(cè)量回路電阻是否在60 Ω 左右，如果斷路或短路則說(shuō)明線圈燒壞。

4.2 測(cè)試加壓注意事項(xiàng)

一般來(lái)說(shuō)，端子排的控制電源為101 接正極，102 接負(fù)極，不同開(kāi)斷路器有不同的編碼規(guī)則，應(yīng)按照?qǐng)D紙進(jìn)行查找。其中，西門子斷路器二次控制回路線上的編號(hào)后兩位數(shù)07 代表合閘，37 代表分閘，02 代表負(fù)公共端。端子箱中的黃色線通往二次保護(hù)回路，黑色線通往斷路器本體。在測(cè)試加壓過(guò)程中，對(duì)于斷路器的機(jī)械操作試驗(yàn)電壓按照線圈操作電壓進(jìn)行計(jì)算，按照行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)或企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)（按實(shí)際測(cè)量要求）在現(xiàn)場(chǎng)計(jì)算好試驗(yàn)電壓。進(jìn)行加壓時(shí)要做到相互配合。滿足行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)或企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)（按實(shí)際測(cè)量要求）記為試驗(yàn)合格。對(duì)于斷路器的機(jī)械特性試驗(yàn)電壓應(yīng)在全電壓（操作電壓）下進(jìn)行。測(cè)試時(shí)需要注意以下4個(gè)事項(xiàng)：

（1）不能對(duì)線圈長(zhǎng)時(shí)間通電，不能長(zhǎng)時(shí)間按斷路器部件，防止部件燒毀或者線圈燒壞。

（2）測(cè)試分閘時(shí)，檢查斷路器是否有兩個(gè)分閘線圈。

（3）測(cè)試斷路器合—分時(shí)間時(shí)，要設(shè)置好相關(guān)參數(shù)。不同儀器有不同的設(shè)置，一般需要設(shè)置行程時(shí)間、行程長(zhǎng)度等。

（4）測(cè)量分合閘速度時(shí)，需要選好傳感器型號(hào)和連接位置，并能可靠地固定連接，防止斷路器動(dòng)作振動(dòng)造成傳感器脫落。

5 結(jié)束語(yǔ)

斷路器機(jī)械特性與機(jī)械操作的測(cè)量對(duì)了解斷路器結(jié)構(gòu)、斷路器性能有很重要意義。斷路器的工作狀況直接影響電力系統(tǒng)的安全可靠運(yùn)行。在現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量斷路器的試驗(yàn)中，測(cè)試項(xiàng)目和測(cè)試方法比較簡(jiǎn)單，但需要注意的事項(xiàng)比較多，試驗(yàn)過(guò)程中遇到的問(wèn)題也比較多，例如測(cè)試端子的切換、有些斷路器需要按啟動(dòng)按鈕、測(cè)試數(shù)據(jù)不顯示、測(cè)試速度不出結(jié)果或結(jié)果不合理等問(wèn)題。

針對(duì)這些問(wèn)題提出建議：①測(cè)試端子切換時(shí)需要手動(dòng)平視端子，防止對(duì)應(yīng)錯(cuò)誤；②需要按測(cè)試啟動(dòng)按鈕的，在測(cè)試過(guò)程中需要一人監(jiān)護(hù)、一人操作儀器、一人進(jìn)行端子排切換；③測(cè)試數(shù)據(jù)不顯示時(shí)，首先考慮接地不良，需要自行進(jìn)行接地；④測(cè)試速度不出結(jié)果或結(jié)果不合理時(shí)，先檢查參數(shù)是否設(shè)置合理，再檢查傳感器是否出現(xiàn)松動(dòng)，需要重新固定牢固。斷路器試驗(yàn)是常見(jiàn)的預(yù)防性試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果需要滿足廠家要求，有數(shù)據(jù)異常時(shí)需聯(lián)系廠家進(jìn)行解決。