摘要：断路器在电力系统中主要起到保护人员、设备安全，保障系统安全稳定运行的重要作用。以六氟化硫（SF6）气体为绝缘介质的断路器产品已经广泛的应用在电力系统中。作为证明断路器电气性能是否满足用户及系统需要的型式试验，其试验的考量准确性将直接影响到断路器的实际电气性能从而影响到电力系统、设备及人员的安全。
关键词：断路器、开断试验、接线方式
前言：断路器作为两段带电设备中间的电气连接设备，在电流互感器感应到任意一段或两段带电设备发生了因对地或相间绝缘弱化产生的短路电流，断路器即瞬间做出开断动作，从而使线路断开，从而保障人员及其他设备的安全。在10kV~40.5kV电力系统中，一般断路器均采用真空灭弧室设计，好处在于基本处于对称结构的两端触头通过外部压力连接，并完全密封在真空状态下，而在72.5kV及以上以及小部分40.5kV电力系统中，断路器均为以SF6为绝缘介质的气吹式灭弧室，限于气吹灭弧室需要长距离运动以及插接连接的操作方式，灭弧室为非对称结构，从而在利用型式试验验证其电气性能，尤其是开断性能时应更加注意试不同接线方式可能产生的不同试验结果。
1.SF6断路器结构上的不对称性
如图1所示，断路器上端为铝合金支撑及铜合金触头部件等装配组合，因其处于静止状态，称为静侧。下端为由喷口、铝合金压气缸及铜合金中间触头等部件装配组合的主要灭弧部分及主导电回路部分，因其受机构牵引运动，称为动侧。
断路器的电气性能检验标准为GB1984-2014《高压交流断路器》，其中短路开断试验是检验断路器是否具有在规定时间内开断其额定断路器开断电流能力的重要验证试验。按试验标准，短路电流源及恢复电压源均同一端施加，另一端直接接地。在非对称情况下，不同的接线方式所考量的产品位置是不同的，从实际试验结果来看，上端加载的试验成功率大于下端加载的试验成功率，也说明，仅在上端试验试验电流及电压所得到的试验结果不能完全说明其完整的电气性能。
2.上端加载电流及电压试验方式的分析
从标准规定的试验方法来看，当短路电流源输入到上端时，断路器开始进行分闸操作，动侧向下分离，当弧触头完全分离时，恢复电压从上端输入，因断口间已经被拉开，SF6气体充斥在上端与下端的断口间，形成绝缘状态，并经受上端恢复电压与下端接地间的快速上升的电位差。同时，电瓷材质的瓷套在承受机械应力外，也在散射电场的作用呀承受电压的变化。而此时因断口间因电弧灼烧产生的高温气体充斥在静侧导电体与瓷套之间如图2。此时导电体与瓷套间的电场强度未达到图2中A区的耐受能力时，不会发生局部击穿的现象，则开断试验成功，波形如图3。
3.下端加载电流及电压试验方式的分析
在下端加载电流及电压的试验方法与上端加载情况相同，但是因结构的原因所得到的试验结果却不相同。首先，在短路电流加载后，动侧向下分离，此时因电弧烧灼的气体温度将达到3000K以上，在断口没有完全打开时，热气流因上端通道的堵塞，只有从下端导流通道喷涌，当上端通道打开后，才会由喷口导向由上端泄压而出，此时，虽然下端通道内的灼热的SF6气体速度及容量不大，但是之前的灼热SF6气体则会因失去推动力而造成沉积在下端导电体与瓷套之间，同时，灼热的气体中还含带电荷的金属粒子。由于下端导电体的尺寸大于上端，造成导电体与瓷套之间的绝缘介质绝缘能力大幅下降，瓷套承受的电场强度升高。在电流熄灭时，恢复电压的快速上升，让导电体与瓷套间（图2中B区）的劣化（高温并伴有金属粒子）绝缘无法耐受其快速上升的电场强度，从而使导电体与瓷套之间生成导电通道，继而由电力线方向贯穿瓷套到达上端地电位，形成开断后的绝缘击穿，则开断试验失败。在实际试验中，同样的断路器在不同接线方式下的试验结果如图4也验证了这个一情况。
4.总结
在国家标准中，仅规定了部分开断试验需要判断是否对称而选择不同的接线方式，但是在实际试验中，同一产品在同一开断方式在不同的接线方式下试验，却有两个不同的试验结果，这也证明了一种接线方式的开断试验可能无法完全覆盖所有的断路器情况出现，当系统短路电流浸入方向不同时，有可能因为断路器自身的电气性能缺陷造成系统解列，甚至危及人员及设备的安全。
参考文献：
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论文作者:潘世岩
论文发表刊物:《电力设备》2018年第14期
论文发表时间:2018/8/20
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