張曉鵬 高繼樂

摘要：本實(shí)驗(yàn)在真空斷路器試驗(yàn)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的要求下對真空斷路器的機(jī)械特性試驗(yàn)方法進(jìn)行了研究。研究發(fā)現(xiàn)，導(dǎo)致試驗(yàn)時(shí)間長的原因主要集中在斷路器的二次航空插頭插針排列密集、接線回路復(fù)雜上。這兩個因素導(dǎo)致試驗(yàn)延長的時(shí)間占所有因素的90%左右。針對這兩個因素，本實(shí)驗(yàn)對真空斷路器機(jī)械特性試驗(yàn)過程、結(jié)果進(jìn)行詳細(xì)研究并進(jìn)行了改進(jìn)。結(jié)果分析及提出的改進(jìn)意見對真空斷路器機(jī)械特性試驗(yàn)有指導(dǎo)意義和應(yīng)用價(jià)值。

關(guān)鍵詞：真空斷路器；機(jī)械特性試驗(yàn)方法；改進(jìn)

作者簡介：張曉鵬（1989-），男，山東蓬萊人，國家電網(wǎng)山東東營市河口區(qū)供電公司，助理工程師；高繼樂（1981-），男，山東利津人，國家電網(wǎng)山東東營市河口區(qū)供電公司，助理工程師。（山東 東營 257200）

中圖分類號：TM561.2 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1007-0079（2014）06-0266-02

國家電網(wǎng)成立后，電網(wǎng)迅猛發(fā)展，規(guī)模不斷壯大。35kV系統(tǒng)基本實(shí)現(xiàn)雙電源環(huán)網(wǎng)運(yùn)行，10kV系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)手拉手，部分區(qū)域?qū)崿F(xiàn)“網(wǎng)格化”供電，電網(wǎng)結(jié)構(gòu)進(jìn)一步完善，供電能力大幅提高。隨著我國農(nóng)網(wǎng)改造工程的不斷推進(jìn)，農(nóng)網(wǎng)改造的領(lǐng)域和深度也逐漸擴(kuò)大。但由于農(nóng)村用電負(fù)荷小，面積廣，因此35kV/10kV供電方式在廣大的農(nóng)村地區(qū)仍將長期存在。[1]隨著電網(wǎng)的迅速發(fā)展，對變電站電力設(shè)備進(jìn)行預(yù)防性試驗(yàn)時(shí)產(chǎn)生的問題日益顯現(xiàn)，其中以斷路器機(jī)械特性試驗(yàn)最為突出。

高壓斷路器是電力系統(tǒng)中重要的控制設(shè)備。當(dāng)系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)，它能切斷和接通線路以及各種電氣設(shè)備的空載和負(fù)載電流；當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，它和繼電保護(hù)配合，能迅速切斷故障電流，以防止擴(kuò)大事故范圍。因此，高壓斷路器的好壞直接影響到電力系統(tǒng)的安全運(yùn)行。[2]電網(wǎng)中高壓斷路器的運(yùn)行數(shù)量多，運(yùn)行條件和技術(shù)要求比較復(fù)雜，其運(yùn)行可靠性不僅關(guān)系到高壓斷路器本身，而且影響到其他設(shè)備乃至整個電網(wǎng)。

國家電網(wǎng)電力科學(xué)研究院對高壓開關(guān)事故的統(tǒng)計(jì)表明，80%的高壓斷路器故障是由于機(jī)械特性不良引起的。同時(shí)，隨著高壓斷路器技術(shù)的發(fā)展，本體（即電氣絕緣部分）故障率大幅度下降，故障主要集中在其操作機(jī)構(gòu)部分，而操作機(jī)構(gòu)的動作狀況也可通過機(jī)械特性試驗(yàn)準(zhǔn)確地得到反映。因此，對高壓斷路器的機(jī)械特性進(jìn)行測試是一項(xiàng)很重要的工作。高壓開關(guān)機(jī)械特性試驗(yàn)包括分合閘時(shí)間、三相同期性、彈跳次數(shù)、行程等，目的是檢測高壓開關(guān)的可靠性，根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果判斷高壓開關(guān)是繼續(xù)使用、維修或更換。其中10kV KYN28型開關(guān)柜在10kV線路中廣泛運(yùn)用，但對其中的斷路器進(jìn)行機(jī)械特性試驗(yàn)時(shí)，試驗(yàn)時(shí)間較長，斷路器機(jī)械特性試驗(yàn)效率較低。[3]

為了提高試驗(yàn)人員工作效率，確保人員和設(shè)備安全，盡量減少人為因素造成的短路、誤動等危險(xiǎn)點(diǎn)。本文基于對國際電工委員會（IEC）制定的高壓斷路器關(guān)合試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)的理解和認(rèn)識，對10kV KYN28型開關(guān)柜斷路器機(jī)械特性試驗(yàn)進(jìn)行了改進(jìn)，給出了提高試驗(yàn)效率縮短試驗(yàn)時(shí)間的方法。

一、斷路器機(jī)械特性試驗(yàn)情況調(diào)查

在現(xiàn)場試驗(yàn)中，斷路器的機(jī)械試驗(yàn)主要包括機(jī)械操作試驗(yàn)、機(jī)械特性試驗(yàn)兩部分。機(jī)械操作試驗(yàn)是斷路器處于空載（即主回路沒有電壓、電流）情況下進(jìn)行的各種操作性試驗(yàn)，目的是驗(yàn)證斷路器機(jī)械性能及操作可靠性的試驗(yàn)。機(jī)械特性實(shí)驗(yàn)主要包括分合閘時(shí)間和同期性、分合閘速度及分合閘動作電壓的測試。[4]

2012～2013年春秋檢在對河口區(qū)所轄變電站的10kV KYN28型開關(guān)柜中的斷路器進(jìn)行機(jī)械特性試驗(yàn)時(shí)，對試驗(yàn)時(shí)間造成影響的原因主要集中在斷路器的二次航空插頭接線密易短路、誤碰相鄰插針上。2012年春檢所有原因造成試驗(yàn)時(shí)間延長的次數(shù)為64次，共計(jì)754分鐘。由于上述兩種因素造成試驗(yàn)時(shí)間延長的次數(shù)為57次，占延長總次數(shù)的89.06%；造成試驗(yàn)延長時(shí)間共計(jì)697分鐘，占延長總時(shí)間的92.44%。2012年秋檢所有原因造成試驗(yàn)時(shí)間延長的次數(shù)為65，共計(jì)768分鐘。由于上述兩種因素造成試驗(yàn)時(shí)間延長的次數(shù)為57次，占延長總次數(shù)的87.69%；造成試驗(yàn)延長時(shí)間共計(jì)699分鐘，占延長總時(shí)間的91.02%。2013年春檢所有原因造成試驗(yàn)時(shí)間延長的次數(shù)為53次，共計(jì)633分鐘。由于上述兩種因素造成試驗(yàn)時(shí)間延長的次數(shù)為51次，占延長總次數(shù)的96.22%；造成試驗(yàn)延長時(shí)間共計(jì)617分鐘，占延長總時(shí)間的97.47%。

我公司2012～2013年春、秋檢時(shí)，對10kV KYN28型開關(guān)柜中的斷路器進(jìn)行機(jī)械特性試驗(yàn)的時(shí)間最短為22分鐘，平均最短時(shí)間為27.8分鐘；本市其他供電公司的相關(guān)時(shí)間最短為22分鐘，平均最短時(shí)間為24.8分鐘。

對10kV KYN28型開關(guān)柜中的斷路器進(jìn)行機(jī)械特性試驗(yàn)的時(shí)間造成影響的原因集中在斷路器的二次航空插頭接線密易短路、誤碰相鄰插針上，占目前造成試驗(yàn)時(shí)間延長總次數(shù)的85%以上，占目前造成試驗(yàn)時(shí)間延長總時(shí)間的90%以上。如果去除這兩個因素的影響，2012年春檢相關(guān)試驗(yàn)的平均時(shí)間則為28.8-697/106=22.22（分鐘），2012年秋檢的平均時(shí)間則為29.2-699/106=22.6（分鐘），2013年春檢的平均時(shí)間則為27.8-617/106=21.98（分鐘）。

二、斷路器機(jī)械特性改進(jìn)試驗(yàn)

隨著社會的發(fā)展，人們對用電安全的可靠性要求越來越高，高壓斷路器在電力系統(tǒng)中擔(dān)負(fù)著控制和保護(hù)的雙重任務(wù)，其性能的優(yōu)劣直接關(guān)系到電力系統(tǒng)的安全運(yùn)行。對高壓斷路器的機(jī)械特性實(shí)驗(yàn)也提出了較高的要求。然而，在實(shí)際高壓斷路器機(jī)械特性試驗(yàn)中的斷路器機(jī)械特性試驗(yàn)的方法存在較多實(shí)際問題，影響了機(jī)械特性試驗(yàn)的質(zhì)量和效率。針對高壓斷路器機(jī)械故障相對頻繁的特點(diǎn)對高壓斷路器機(jī)械特性實(shí)行了改進(jìn)。針對某公司10kV KYN28型開關(guān)柜中的斷路器進(jìn)行機(jī)械特性試驗(yàn)的時(shí)間造成影響的原因并給出了高壓斷路器機(jī)械特性的一種改進(jìn)方法。

1.原因分析

從機(jī)械特性試驗(yàn)過程可以看出：造成人員進(jìn)行斷路器機(jī)械特性試驗(yàn)時(shí)間長的末端原因共有以下方面：

（1）GDZ-58插針排列密集，易造成短路損壞試驗(yàn)設(shè)備：10kV KYN28型開關(guān)柜一般配置VS1等手車式斷路器。該斷路器具有結(jié)構(gòu)緊湊、靈活方便、操作可靠等諸多優(yōu)點(diǎn)，但在測試其機(jī)械特性時(shí)，分合閘操作回路、儲能回路不易接線。一般是通過其GDZ-58型二次插針處進(jìn)行夾線。但是這樣由于GDZ-58型二次插座插針排列多而且密集，插針間的距離不到1cm，極易造成分合閘線與公共電源線短路，燒毀試驗(yàn)設(shè)備。

（2）接線回路復(fù)雜，易燒毀元器件：10kV KYN28型開關(guān)柜一般配置VS1型斷路器。該斷路器內(nèi)部結(jié)構(gòu)復(fù)雜，包含大量直流、交流、電路板、諸多電子元器件。大部分電子元器件都屬于±24、±12V工作電壓，而試驗(yàn)設(shè)備操作分合閘回路電壓為±220V。其GDZ-58型二次插座插針排列多而且密集，操作過程極易誤碰觸及其他插針，造成弱電回路過電壓，燒毀電路板和電子元器件，造成不必要的損失。

（3）任務(wù)重，時(shí)間緊，惡劣環(huán)境，缺少完善的試驗(yàn)方法，沒有制定詳細(xì)的管理辦法。

2.制定對策

GDZ-58插針排列密集易造成短路損壞試驗(yàn)設(shè)備。據(jù)試驗(yàn)統(tǒng)計(jì)，斷路器機(jī)械特性試驗(yàn)時(shí)間長受此原因影響占45%左右。改進(jìn)試驗(yàn)方法增加可移動GDZ-58插座。

3.對策實(shí)施

根據(jù)制定對策進(jìn)行實(shí)施：通過認(rèn)真分析研究10kV KYN28型開關(guān)柜結(jié)構(gòu)并對歷年其斷路器機(jī)械特性試驗(yàn)過程、結(jié)果進(jìn)行詳細(xì)研究，實(shí)驗(yàn)中制作了一個與GDZ-58型二次插針相配套的可移動二次插座。首先選用可與GDZ-58型二次插針相配套的二次插座；其次，將所有插座中58個插針全部用2.5mm2硬銅線引出，并分別打上1、2、3……等線號以便接線區(qū)分；最后，用PVC膠帶將出線端纏繞以防止線間短路。如圖1、圖2所示。

傳統(tǒng)做斷路器機(jī)械特性試驗(yàn)的方法由于插針排列緊密，接線回路復(fù)雜，容易造成短路。改進(jìn)后的優(yōu)點(diǎn)：可移動的二次航空插座可以隨便調(diào)節(jié)插針接線，可以更改接線方式而不會造成插針間短路；靈活方便，便于攜帶，便于使用；經(jīng)濟(jì)實(shí)惠，方便可行。

4.現(xiàn)場試驗(yàn)測試并分析測試結(jié)果

查看每個有10kV KYN28型開關(guān)柜及配套斷路器的變電站相關(guān)圖紙，確定每個變電站進(jìn)行斷路器機(jī)械特性試驗(yàn)的接線線號，進(jìn)行相關(guān)記錄，方便以后試驗(yàn)。班組試驗(yàn)人員挑選10組10kV KYN28型開關(guān)柜進(jìn)行斷路器機(jī)械特性試驗(yàn)，記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，查看新裝置性能效果。根據(jù)10組試驗(yàn)效果，發(fā)現(xiàn)新做GDZ-58型二次插座方便快捷、安全可靠，極大提高了試驗(yàn)效率。

5.效果檢查

針對二次航空插頭插針排列密集進(jìn)行試驗(yàn)方法改進(jìn)后，接線回路復(fù)雜的問題得到了有效控制，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如表1、表2。

表1 改進(jìn)后斷路器進(jìn)行機(jī)械特性試驗(yàn)時(shí)間統(tǒng)計(jì)表

1 2 3 合計(jì)

總試驗(yàn)（次數(shù)） 42 43 44 129

試驗(yàn)平均時(shí)間（m） 22.5 21.3 20.5

總試驗(yàn)平均時(shí)間（m） 21.43

表2 綜合改進(jìn)前后的試驗(yàn)時(shí)間統(tǒng)計(jì)表

2012年春檢 2012年秋檢 2013年春檢 改進(jìn)后

斷路器機(jī)械特性試驗(yàn)時(shí)間（m） 28.8 29.2 27.8 21.43

通過表1、表2可以得出，進(jìn)行試驗(yàn)方法改進(jìn)后二次航空插頭插針排列密集、接線回路復(fù)雜的問題得到了有效控制，提高了人員和設(shè)備的安全系數(shù)，明顯縮短了斷路器機(jī)械特性試驗(yàn)時(shí)間。針對自主研制的GDZ-58型二次插座效果良好，可以在以后試驗(yàn)及相近試驗(yàn)推廣。比如35kV站內(nèi)開關(guān)KYN型開關(guān)柜也將此方法加以利用改進(jìn)。

三、結(jié)論

斷路器是電力系統(tǒng)中重要的控制和保護(hù)設(shè)備，也是變電站里機(jī)械和電氣動作最頻繁的設(shè)備，其安全可靠運(yùn)行具有十分重要的工程實(shí)際意義。統(tǒng)計(jì)分析表明，10kV KYN28型開關(guān)柜及配套斷路器的變電站的機(jī)械特性試驗(yàn)中二次航空插頭插針排列密集、接線回路復(fù)雜的問題影響了試驗(yàn)的質(zhì)量和效率。本試驗(yàn)針對該問題進(jìn)行了改進(jìn)，使得二次航空插頭插針排列密集、接線回路復(fù)雜的問題得到了有效控制，提高了人員和設(shè)備的安全系數(shù)，明顯縮短了斷路器機(jī)械特性試驗(yàn)時(shí)間。并且針對自主研制的GDZ-58型二次插座效果良好，可以在以后試驗(yàn)及相近試驗(yàn)推廣，比如35kV站內(nèi)開關(guān)KYN型開關(guān)柜也將按此方法加以利用改進(jìn)。

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（責(zé)任編輯：王祝萍）