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断路器合闸电阻动态测量方法的研究

发布时间:2011-12-13 11:44  文章来源:木森电气技术部  作者:木森电气  人气:

        作者简介:谢植飚(1977-),男,1999年毕业于广西大学电力系及自动化专业,工程师,现主要从事电力系统高压试验及研究工作。 
        摘要:对安装有合闸电阻的高电压等级断路器的合闸电阻值的测量方法进行研究。提出一种间接测量法:在断路器退至检修分闸状态时,人为在断路器断口加入一个电源和标准电阻使断路器与其形成回路,然后用高速波形记录仪将断路器合闸过程中的断口电压记录下来,再对所得数据分析计算得出断路器的合闸电阻的电阻值。
        实测结果表明,使用该方法的测试结果与合闸电阻铭牌值的误差在4%以内,且简便、安全,在现场有较强的实用性。
     1 引言
        此课题为高压断路器预防性试验提供了简便、安全、有效的测试方法。
        为了抑制220~500kV 高电压等级断路器重合闸时产生的操作过电压,断路器的生产厂家在这些断路器的断口间设计安装了合闸电阻。但是,对合闸电阻值的测量长期以来却成为预试工作中的一个难题,其原因与断路器的构造、尺寸有关。
        1992年,天广Ⅰ线投运,500kV 断路器大量使用,但合闸电阻测量一直未能开展,威胁着电力系统安全运行。
        为了解决合闸电阻的测量问题,我们进行了断路器合闸电阻动态测试方法的研究,
        图1为一个带有并联电容和合闸电阻的断路器合闸电阻的工作过程:
        图1中(a)为初始状态(断路器处于分闸合闸的合闸过程图,
        其中k1 为合闸电阻的触头,k2 为断路器主触头,C为断口并联电容。R为合闸电阻位置,断路器的主触头和合闸电阻的触头均在断开位置),
        在(a)位置时,断路器接到合闸命令后约80ms,断路器的状态到达(b)(断路器的主触头在断开位置,此时合闸电阻投入使用,到达(b)状态后约10ms,断路器进入(c)(断路器的主触头和合闸电阻的触头同时闭合),此时合闸电阻开始退出使用,到达(d)(主触头闭合,合闸电阻触头断开)后,随即进入断路器合闸完毕。
     2、目前合闸电阻的一些测量方法
        由于断路器的各个元件都处于密闭的容器中,只有在大修时才可能打开平时无法进行解剖,因此不可能在预试的时候用单臂电桥或万用表直接点接合闸电阻两端进行电阻测量,而断路器无论处于分闸状态或合闸状态,合闸电阻的触头都是在断开位置。从断口两端进行测量都不能测到合闸电阻阻值。从断口两端测量合闸电阻的可行时间只有在合闸过程中图1中(b)状态维持的约10ms,在这么短的时间内使用单臂电桥或万用表进行读数是根本不可能的。
 鉴于合闸电阻测量的特殊情况,不同的生产厂家提供了各自的测试方法现就阿尔斯通和三菱的断路器的合闸电阻测量方法进行分析。
     2.1.三菱断路器的合闸电阻测量
        三菱断路器在梧州500kV 变电站使用了3台,三菱550kV 断路器在操动机构上提供了慢合慢分装置,利用厂家提供的装置,对断路器进行慢合,使断路器能够长时间保持在图1中(b)状态,这时可以用绝缘杆将导线挂至断路器断口两侧进行引线后用万用表或单臂电桥测量。这种方法对比方法3.1的好处是可以按相进行测量,使试验步骤减少。  
     2.2阿尔斯通断路器的合闸电阻测量
        在广西多个变电站中使用了阿尔斯通公司的断路器。阿尔斯通550kV断路器为直柱式断路器,为三断口或两断口带合闸电阻。要测量该断路器的合闸电阻,需用高空作业车将测试人员送至断路器断口顶部,将顶部盖子拆开打开盖子下的封闭盖,将万用表或单臂电桥的测量线接到露出的合闸电阻的引出抽头上进行测量。这种方法具有其特殊性,无法在别的种类的断路器上使用,而且该方法缺点较多,需要使用高空作业车必须按断口进行测量,
 试验时间较长(每个断口的测试需要使用20min左右并且未算上高空作业车的就位时间),危险性较(高空作业和因与母线距离缩短产生的感应电。故这种方法没有通用性。
        缺点也是非常突出的,依赖厂家提供的设备,时间同样很长(完成一相的慢合慢分过程需要约3min)。这种方法同样没有通用性。
        除了以上两个厂家提供了特殊的方法进行合闸电阻测量外,其余的一些诸如平顶山、西门子、等公司均未提供合闸电阻测量的方法。因此柳州沙塘500kV变电站的平顶山550kV断路器从未在预试期间进行过合闸电阻测量,而多个拥有阿尔斯通断路器的变电站,有时也因为测试条件所限无法对断路器的合闸电阻进行正常预试。
     2.3对合闸电阻测试新方法的构思
        我们通过对合闸电阻的工作过程进行分析,出用一种间接法对断路器进行测量。该方法的基本构思是在断路器退至检修分闸状态时人为在断路器断口间加入一个电源和标准电阻使断路器与其形成一个回路,然后使用高速波形记录仪将断路器合闸过程中的断口电压变化记录下来再对断路器的合闸电阻的电阻值进行分析计算。因此我们提出了试验接线如图2的测试方案。
        其中R0为标准电阻,为直流电压源。
     3.对直流电压源内阻的修正
        由于在以上的模型中所使用的直流电源为理想电源,事实上我们使用的任何电源都有内阻R,因此应该考虑R的影响。
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