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断路器是电力系统中最重要的设备之一，使电力系统承载及切合负载电流和短路电流的重要控制设备，它的性能直接影响到系统的安全，因此必须保证断路器的性能处在良好状态，断路器的分、合闸时间及分合闸速度等参数是断路器的重要指标，交接试验和预防性试验规程均要求测试断路器的这些参数。在测试断路器的分、合闸时间和速度等参数时，需要用测试设备操作断路器，在变电站中，控制电源市共用的，如果用变电站的直流电源做试验电源，试验中出现故障就会影响到整个变电站的控制电源，危及到整个电网，所以为了电网的安全，应自备试验电源。另外，在新建的变电站现场交接试验中，变电站的直流系统尚未投运，也必须使用其他电源，但是试验电源的特性是否对断路器测试结果的正确性有影响，需要加以分析研究。
1、试验电源对断路器参数测试的影响实例分析
2005年5月，对110KV南塬变进行扩建，共上110KV断路器6台，5台型号为LW-26，1台型号为COMPASS-110。在进行现场交接试验，做断路器动作特性试验，其测量结果见表1。
通过对在现场的交接试验与出场试验数据的比较分析表明，该试验结果存在3个方面的问题：
（1）现场试验数据中，改变电站6台110KV断路器就有5台的分闸时间超出厂家的技术要求（100/30ms）的规定，对应的断路器分闸速度也比厂家标称值偏小。
（2）现场试验数据与出场试验结果差别比较大，见表1，该类型的断路器在安装过程中可调节部分很少，安装简单，有这么大的差别的可能性极小。
（3）现场试验结果比较发现，5台断路器的分闸时间差别很大，这几台断路器的型号和技术参数是一样，所以即使有差别也应是较小的制造或测试分散性误差。
针对以上情况，通过对上述试验数据和试验过程的了解，现场交接试验的试验电源为一小容量的整流器所得来，而现场的施工交流电源220V只能达到200V，使得直流的输出极不稳定，而且直流输出只有200V，根据以往的试验经验和理论分析结论，该直流的质量和带负载能力都很差，严重影响测试结果，一般将使动作时间变长和变得不稳定。鉴于以上分析，现场交接试验的数据的正确性值得怀疑，那么现场试验结果将不能作为交接试验数据，也不能作为以后运行检修的参考依据。于是对所有110KV断路器全部重新进行验证测试，以确保安全。
分别使用站内直流（227V）和断路器动作特性测试专用直流电源箱，对所有110KV断路器进行的试验结果表明，该类型的断路器动作测试数据与厂家出场试验保持了较好的一致性，而且所有断路器的分、合闸时间基本一致，动作时间也满足厂家技术标准的规定。该断路器的分、合闸时间，合分时间及同期性等动作特性满足技术协议要求。
1998年6月，在对葛洲坝换流站5061断路器的试验中，使用了检修分厂的直流试验电源，该直流电源采用交流调压器调压，这种直流电源的特点是结构简单，但其电源内阻较大，带上负载后输出电压下降较大。在做断路器试验时，自备的试验电源如果特性不满足要求，将会严重影响到测试结果的正确性，甚至会得出错误的结果。
在测量葛洲坝换流站5061分闸动作特性时，将直流电源的空载电压调到110V时，同时记录了线圈电流和回路电压的波形。分析发现，当电源空载电压为110V时，断路器动作时回路电压大幅下降，实际回路电压值约有98V，因此此时的测量结果不准确，而且该电源波形很差，波纹较大，对测量结果也有影响。因此为了能比较准确的测量断路器的动作特性，采用了等效负载法，即先取一个与控制回路阻值相同的阻抗接到电源上，通过测量和调整电源电压，使负载接同时的等效负载两端电压为断路器控制回路额定电压，然后以此时的电源空载电压作为断路器试验时的控制回路电路，通过这种办法测量的结果见表2。
因为实际运行中所有断路器都是在控制电压为额定电压动作的，所以当外加控制电源保持为额定电压时，测得的断路器的动作时间才是要测的参数。从上面试验的结果可知，当加在分闸回路两端的电压（带负载时）不是额定电压110V，其测量的结果就会得出错误的结论，加在分闸回路上的电压越高，断路器的分闸时间越短，因此上述试验中，外加电源为123V（空载）式的测量结果比较准确。
2、控制回路电源电压对断路动作时间的影响分析
电磁铁是高压断路器操动机构的重要元件之一，即使在非电磁操动机构中，分合闸命令首先也是通过电磁铁传递和放大的。由于各种原因，断路器控制回路的电压会发生变化或波动，操动机构控制回路的电源电压的变化将直接影响到断路器的动作时间。也就是说，断路器的动作时间与控制回路电压有关，也可以设定电磁铁的动作时间为td=f（t）。
但是断路器的动作时间与控制回路电源电压之间的函数关系较复杂，而且也受随机因数的影响，因为简单的用某一公式来表达这一函数关系也不能准确反映二者的关系。
控制回路电源电压对液压操动机构断路器的动作时间影响很显著，表3既是对1台LW6—550型SF6断路器液压机构的实际测量值。
DL/T724—2000《电力系统用蓄电池直流电源装置运行维护技术规程》对恒压充电稳压准确度范围也有类似规定。
根据以上几个标准对变电站直流电源的要求，现场断路器试验使用的便携式电源可以按照其最低技术标准来要求。一般断路器每相分、合闸回路的电流峰值都在3A左右，变电站直流电压等级有24，48，110，220V几种，同时考虑到断路器最低动作电压测试的需要，因此对现场直流试验电源的要求有：直流隔离输出，电压在20~265V之间，连续可调，或有24，48，110，220V几个档可选，最大输出电流≥10A，有较强的带负载能力，稳压准确度和纹波系数均≤2%。
需要注意的事，对于变电站直流电源，直流标称电压的定义是：用直流系统中受电设备的直流额定电压表示。对应标称电压为110V和220V的直流电压的额定直流电压为115V和230V，因此在实际变电站中，直流电压通常比该设备规定的直流电压高一些。
4、总结
（1）在变电站中，由于控制电源是共用的，如果用变电站的直流电源做试验电源，在试验中出现故障，就会影响到整个变电站的控制电源，危及到整个电网，所以为了电网的安全，应自备试验电源。
（2）通过以上比较测试分析表明，现场安装交接试验过程中，由于变电站站用直流系统尚不能使用，必须使用直流试验电源，在测试断路器的动作特性是应特别注意直流试验电源的性能对动作时间和分、合闸速度等试验结果的影响，这不仅关系到试验结果的准确性，可能导致错误的结论，而且给下一步的运行检修带来错误的依据。因此，基建和运行检修过程中要注意现场试验条件和试验设备的技术要求，高度重视试验电源对断路器动作特性试验的影响问题，不许食用合格的直流电源。
（3）据有关直流电源的规程、技术标准，对现场使用的直流试验电源可以按照以下技术要求：电源电压隔离输出，直流电压输出在20~250V之间连续可调，或24，48，110，220V几个档可选，最大输出电流≥10A，稳压准确度（带负载能力）≤2%，纹波系数均≤2%。
（4）现场交接试验以及其他试验中，须注意分析比较断路器的动作时间特性，包括以下3个方面：①测试结果与规程规定和技术标准的比较。②测试结果与出场试验和上次试验的结果比较。③断路器应多次测量的动作时间，然后进行比较，取其平均值。
论文作者:任才
论文发表刊物:《电力设备》2016年第18期
论文发表时间:2016/12/2
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