淺談石墨觸頭斷路器時(shí)間參數(shù)測(cè)試方法

1、淺談石墨觸頭斷路器時(shí)間參數(shù)測(cè)試方法【摘要】高壓斷路器的發(fā)展經(jīng)歷了多油開關(guān)、少油開關(guān)、 真空開關(guān)、六氟化硫等多種類型，幾年來，西門子公司推出 了帶石墨觸頭的新型六氟化硫開關(guān)。由于石墨觸頭的特殊結(jié) 構(gòu)，傳統(tǒng)的測(cè)試方法不能如實(shí)反映斷路器的分、合閘時(shí)間和 不同期。本文將傳統(tǒng)斷路器測(cè)試儀和石墨觸頭專用測(cè)試儀的 測(cè)試方法和結(jié)果做對(duì)比，引入電流電壓測(cè)試法，對(duì)石墨觸頭 斷路器時(shí)間參數(shù)的測(cè)試方法進(jìn)行初步探討。【關(guān)鍵詞】石墨觸頭；斷路器；測(cè)試方法【中圖分類號(hào)】tm561【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】a【文章編號(hào)】16725158 (2012) 10-0307-011 引言 近年來，隨著我省電力系統(tǒng)的不斷發(fā)展，各變電站的100rv

2、及以上電壓等級(jí)斷路器均使用六氟化硫斷路器，尤其是220rv以上的斷路器，部分采用了帶石墨觸頭的西門子六 氟化硫斷路器，這樣大大提高設(shè)備的安全可靠性。具體型號(hào) 有 3aq1ee. 3aqeg、3atee 等。按照國(guó)家有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，所有斷路器在交接試驗(yàn)、必要 時(shí)試驗(yàn)、大修后及狀態(tài)檢修例行試驗(yàn)的試驗(yàn)中，都要求測(cè)時(shí) 間參數(shù)。目前多數(shù)廠家生產(chǎn)的斷路器測(cè)試儀時(shí)間測(cè)試方法基 本上采用的是電壓法或電流法，其原理類似于早期的16線 示波器。檢測(cè)輸入信號(hào)的電壓變化或者電流變化，從而測(cè)出 斷路器的固有分閘、合閘時(shí)間。對(duì)于普通金屬觸頭斷路器來 說，這兩種方法測(cè)試結(jié)果是一致的；但是，如果用來測(cè)試石 墨觸頭斷路器，則可能

3、不能正確得到時(shí)間參數(shù)。下面就一個(gè) 現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況來說明。2現(xiàn)場(chǎng)情況今年8月份，我們?cè)?20kv衛(wèi)輝變電站做一臺(tái)220kv石 墨觸頭斷路器機(jī)械特性試驗(yàn)。開始使用是一臺(tái)普通斷路器測(cè) 試儀，反復(fù)做了多次，但合閘時(shí)間和同期總是不合格。具體 數(shù)據(jù)如下表（普通斷路器測(cè)試儀測(cè)試結(jié)果）。從測(cè)試數(shù)據(jù)來看，分閘數(shù)據(jù)符合要求，但是，合閘同期 數(shù)據(jù)卻嚴(yán)重不合格。開始懷疑開關(guān)有問題，反復(fù)試驗(yàn)多次， 結(jié)果均不合格。于是聯(lián)系西門子廠家詢問，得知石墨觸頭斷 路器的觸頭結(jié)構(gòu)于普通斷路器的觸頭結(jié)構(gòu)不同。用普通斷路 器測(cè)試儀測(cè)石墨觸頭的機(jī)械特性，得不到正確結(jié)果。隨后，我們通過中試所的推薦，聯(lián)系到能夠制造測(cè)試石 墨觸頭斷路器測(cè)試儀的生

4、產(chǎn)廠家，現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行測(cè)試，儀器型號(hào) 為db8003,采用電流電壓法測(cè)試，測(cè)試結(jié)果如下：測(cè)試結(jié)果完全符合開關(guān)出廠要求。3情況分析通過和西門子廠家的技術(shù)人員、儀器生產(chǎn)廠家人員交 流，我們對(duì)石墨觸頭斷路器的結(jié)構(gòu)和測(cè)試方法有了初步了 解。經(jīng)過分析，普通斷路器測(cè)試儀之所以不能正確測(cè)試時(shí)間 和同期，主要是因?yàn)槭|頭斷路器的特殊結(jié)構(gòu)和斷路器測(cè) 試儀測(cè)試原理兩個(gè)原因造成的。首先，西門子石墨觸頭斷路 器的觸頭不是純金屬的，它由兩部分組成，其滅弧部分是半 導(dǎo)體石墨成份。當(dāng)斷路器在剛分、剛合時(shí)，電弧主要通過石 墨觸頭熄滅，以達(dá)到保護(hù)動(dòng)、靜觸頭的金屬部分。在合閘或 分閘過程中，金屬導(dǎo)流橋和石墨觸頭的接觸電阻值不是叵定

5、的。因此，由于石墨特性，是否正確測(cè)出動(dòng)觸頭完全通過石 墨弧觸頭部分的時(shí)間是造成測(cè)量誤差的原因之一。其次，測(cè)試儀器工作原理不同，我們使用的普通斷路器 測(cè)試儀，對(duì)斷路器斷口使用電壓或電流信號(hào)采樣，記錄的是 斷路器通斷信號(hào)。一般是通過光耦隔離采樣的（原理圖見圖 l）o如圖，k1代表斷路器的斷口，當(dāng)k1打開時(shí)，相當(dāng)于斷路器分閘狀態(tài)，u1截止，則光耦不通，計(jì)算機(jī)采樣的是高電 平；當(dāng)k1閉合時(shí)，相當(dāng)于斷路器合閘狀態(tài)，u1導(dǎo)通，計(jì)算 機(jī)采樣的是低電平，這樣計(jì)算機(jī)可以判斷開關(guān)的狀態(tài)，從而 記錄分、合閘時(shí)間。但是，這種結(jié)構(gòu)的電路只能測(cè)試通斷兩 種狀態(tài)，對(duì)石墨觸頭的動(dòng)態(tài)過程無法記錄，因?yàn)樵跀嗦菲鲃?dòng) 作過程中靜觸頭

6、和動(dòng)觸頭的接觸電阻是變化的。且對(duì)于裝配 不是很好的斷路器來說，三相觸頭的石墨部分不是同是接觸 上的，所以，普通開關(guān)測(cè)試儀只能測(cè)通斷的原理，是無法準(zhǔn) 確測(cè)試石墨觸頭斷路器的同期的。而專用石墨觸頭斷路器測(cè) 試儀，是針對(duì)西門子的石墨噴口結(jié)構(gòu)斷路器特別設(shè)計(jì)。其原 理為電壓電流法，在每相斷路器斷口上加上10a恒流源，記 錄的是合閘或分閘過程中動(dòng)、靜觸頭的動(dòng)態(tài)變化。斷路器合 閘過程中，在斷口電壓小于一定值后，儀器才認(rèn)為斷路器的 動(dòng)觸頭真正完全接觸到上靜觸頭主觸頭部分；分閘同樣的原 理，當(dāng)斷口電阻大于一定值后，認(rèn)為是金屬分閘點(diǎn)。因?yàn)閯?dòng) 觸頭和靜觸頭的金屬部分是能可靠接觸的，使用電流電壓法 測(cè)試觸頭的接觸時(shí)間

7、是很可靠的方法。測(cè)出的波形如圖2、圖3所示，分別是合閘和分閘過程 （以a相為例）。斷口波形圖為電壓波形圖，測(cè)試過程全部由儀器分析軟 件自動(dòng)完成。石墨觸頭斷路器測(cè)試儀測(cè)量的參數(shù)反映的是斷 路器斷口的電阻的變化，精度較髙。石墨觸頭斷路器測(cè)試儀 就如實(shí)地反映了石墨觸頭的動(dòng)作過程。儀器根據(jù)斷口的電壓 變化，自動(dòng)判別金屬接觸點(diǎn)，從而計(jì)算出合、分時(shí)間點(diǎn)。4結(jié)論因?yàn)槲鏖T子石墨噴口斷路器結(jié)構(gòu)特殊，我們不能用普通 斷路器測(cè)試儀來測(cè)試石墨噴口斷路器，而必須使用帶電流電 壓法測(cè)試的專用測(cè)試儀。在一般2201<v及以上變電站環(huán)境中, 具有很強(qiáng)的電磁干擾，會(huì)對(duì)測(cè)試帶了不可忽視的影響。對(duì)于 這些干擾，儀器生產(chǎn)廠家在設(shè)計(jì)測(cè)試儀時(shí)做了充分考慮，在 硬件和軟件上都采取了必要的抗干擾措施，并在說明書中有 詳