浅谈高压交流断路器大容量短路开断与关合试验技术

浅谈高压交流断路器大容量短路开断与关合试验技术

方亚涛

广安电气检测中心（广东）有限公司 广东东莞 523000

摘要：电力系统当中，高压交流断路器往往承担着系统内部短路故障有效切除及负载等关键作用，为能够确保其具备较强的功能作用，将这些关键作用充分发挥出来，则就需提高对大容量短路开断及其关合试验相关技术方面的重视度，积极开展此方面的试验操作，达到对其各项功能作用予以考核分析的目的。鉴于此，本文主要探讨高压交流断路器当中大容量短路开断及其关合试验科学技术，旨在为业内相关人士提供参考。

关键词：断路器；高压交流；短路开断；关合试验；大容量；技术；

前言：

针对高压交流断路器而言，对其开展大容量短路开断及其关合试验各项操作过程往往难度系数大，对技术要求相对较高。因而，对高压交流断路器当中大容量短路开断及其关合试验科学技术开展综合分析较为必要。

1、对高压交流断路器开展开断及其关合试验之重要意义的阐述

高压交流的断路器如果有短路问题产生，则需要及时将整个系统切断，为系统运行提供安全稳定性的保障。高压交流断路器当中各关合及开关试验，均是对于断路器总体性能方面实施考核，对灭弧室、材料选用和制造工艺、其余结构设计等合理性实施检验，对于总体结构、各项参数和各项性能等多次予以修正、完善处理[1]。可见，高压交流断路器开展开关及关合试验操作，重要意义比较显著。

2、试验技术

2.1在短路开断和关合现场直接试验方面

因直接试验的短路试验，其实际容量源自同等的电源回路。所以，考虑到从等价性这一方面，对于高压交流的断路器开展短路开断及其关合过程相关试验操作期间，对实际所承载的电压及其电流负荷，还有电磁能量等实施分析，直接试验操作和参考系统基础条件相一致。结合图1可见，该断路器内的短路开断及其关合试验操作，经由直接试验的回路便得以充分考核验证。如图2当中所显示的是直接试验之下示波图情况，故短路关合与其短路开断，其在同一档试验操作当中可实现同步验证，针对于关合前期的试验电压与其短路的试验电流，还有开断之后暂态和工频恢复后的电压，均得以正确施加及其考核。

图1直接试验操作回路原理示意图

图2直接试验操作的示波图

2.2在短路开断部分合成试验方面

其一，对合成开断方面试验电路予以分类。考虑到电路原理，其通常被划分成并联电流/电压各自所引入回路、串联电流/电压各自所引入回路、Skeats回路或变压器等。依照试验情况，则包含着三相回路、单项回路。结合图3所显示两种电流所引入的试验回路当中，图3（a）线路调整更为便捷，四参数TRV整体波形良好，呈较小的主电容量，但调频电容C2及电抗L2呈较高电压；图3（b）运行便捷，T100试验之下TRV波形良好，调配电容C2呈低电压，且调配电容C1呈较低的过电压，但T60波形较差，且主电容和调频电容实际容量均相对较大，电压等级更高情况下试验备受限制[2]。针对图4当中显示电压部分引入的相应试验回路，仅提供着瞬态恢复正确的一个电压波形，呈较小的主电容与调频电容，且呈较低的设备投资，但试验呈较差等价性。图5所显示变压器相应回路，直接能够把电流源部分电压当作原边所输入的电压，总体运行相对简单，不会花费较高的投资，但试验呈较差等价性。图6(a)比较适用中性点的非有效性的接地系统，而(b)则适用中性点的有效性接地系统。XIHARI试验站之下三相的合成试验整个回路，通常用以对126及145kV电压等级三相共箱类型高压交流断路器开展短路开断及其关合试验。为确保合成试验有等价性，则引入电流总体频率一般维持250~1000Hz,f应当比TRV基频低，便于优化回路参数。对超/特高压的断路器开展短路开断相关试验，因TRV基频低，致使f＜250Hz,无法保证达到良好的等价性。故图4(a)并联电流所引入回路并不适合对超及特高压交流断路器师生开断试验。考虑到合成试验整个回路设计及其绝缘配合、总体经济性方面要求，图7当中显示两种不同试验回路，都可对超及特高压的断路器处于短路基本试验方式T100s及T100a开断能力实现有效考核；

其二，针对于短路开断操作过程的典型阶段。实施开断过程，通常包含着t1~t2(大电流)、t2~t3(相互作用)、t3之后（高电压）这三个不同阶段，详见图8。断路器的电流开断整个过程所涉及各个阶段，均为合成试验操作方法提供理论基础，施加给被试验的断路器更为充足负荷。t1~t2阶段中，受到电弧电压方面影响之下，要求电流源实际电压不可过于低，一般均需＞12kV；针对t2~t3阶段，即断路器重要的一段热重燃时刻，通常应当接近于电流基本零点条件之下电流预期变化率，与等价的直接试验能够相一致；针对预期相应TRV波形与其数值方面，应当与等价的直接试验实现相一致；针对辅助性断路器，其整体弧压应当处于被试验的相应断路器要求范围，辅助性断路器倘若呈高电压，则针对电流源部分电压，就应当予以调高处理。针对t

3之后阶段，1/8周波位置和0.1s位置暂态恢复实际电压，均需符合实际标准。被试验部分断路器在有开断情况产生前期阶段，短路发电的系统装置应当提供所需短路电流，该电流源部位电流过零的前期阶段需要投入关于电压源部分回路，将电流引入，致使所有电流均由被试验的该断路器当中流过。辅助开关，其已经开断了电流源的电流情况下，被试验的断路器则单独开断该电压回路所引入电流，且承受着开断过后实际TRV。

图3并联电流之下引入回路示意图

图4并联电压之下引入回路示意图

图5变压器的回路示意图

图6并联电流的引入方法之下三相合成整个回路图

图7两个不同电压回路之下合成试验整个回路示意图

图8短路开断整个过程当中的时间段示意图

2.3在短路关合的合成试验方面

其一，在关合电路的几种典型方面。高压关合，其能够结合否考核分析断口对地方面要求下所设计电路，详见图9。一般情况下均会选取图9当中的(a)电路开展关合试验；其二，针对短路实际关合过程当中所包含3个不同的典型阶段。IEC和国家现行标准、规范之下，通常要求关合在极端的两种不同条件之中落实试验分析相关工作，即电压波整个峰值关合条件下，有对称性的短路电流及其最长预击穿的相应电弧产生；针对电压波的零点位置处于关合状态，未有预击穿现象产生，非对称性完整的相应短路电流则由此产生。两种不同的关合均涉及to以前(高电压)、to~t1(预击穿)、t1(触头接触)、t2(完全闭合)这3个阶段。非对称性短路电流总体关合能力之下，能够直接处于开断试验当中实施考核分析，对称性短路电流关合，则需结合高压的关合试验及变压器各自所引入回路当中开展试验。高压关合整个过程，电压源相应回路应当为被试验部分断路器提供关合前期所需的试验电压，对于预击穿现象产生的瞬间，关合系统装置则应当负责引入相应电流源的电流。

图9高压的关合回路基本原理示意图

3、结语

综上所述，针对高压交流断路器而言，相关技术员只有充分掌握短路开断、关合现场的直接试验、短路开断和关合现场直接试验、短路关合的合成试验等各项技术，才能够确保更加高效地落实高压交流的断路器内大容量的短路开断、关合各项试验工作，为高压交流的断路器自身各项功能得到更好地发挥奠定基础。

参考文献：

[1]刘浩军,李阳,宇文博,等.一种高压交流断路器的短路开断试验方法和系统:CN202011079152.7[P].2023.

[2]郭成功.高压交流断路器短路关合和开断试验的分析研究[J].甘肃科技,2022,38(6):23-25.