徐望真

(湖南省电力公司东江水电厂，湖南郴州423403)

断路器动作电压测试是断路器操动机构机械特性的一项重要内容，主要用来考核断路器分合闸线圈的灵敏度与可靠性以及整个操动机构在非额定工作电压下的动作性能。这样一方面可以避免当二次直流系统在绝缘降低、高阻接地及强电磁场干扰等情况下，可能在断路器分合闸线圈两端引入一暂态直流电压，从而引起断路器误动作;另一方面就是检验在二次直流系统容量不足时能否保证断路器可靠动作，因此断路器动作电压合格对于保证断路器安全稳定运行具有重要意义。

1 概况

东江水电厂220 kV GIS开关站设备由日本三菱公司与西安高压开关厂合作制造，1987年10月31日投入运行。共有9个间隔、8台SF6断路器，断路器型号为200-SFMT-40A，采用气动弹簧操动机构。

2010年2季度，在对该开关站中部分SF6断路器进行例行试验时，发现其分闸动作电压过低(试验数据见表1)，在额定操作电压 (直流220V)的30%以下仍然能进行分闸操作，不符合国标及国网公司现行标准的要求〔1〕，依据国家电网公司《高压开关设备运行规范》的规定，界定为严重缺陷，须尽快处理。

表1 220kV GIS断路器动作电压例行试验数据

2 检修思路与实施

2.1 检修思路

图1 分闸电磁铁结构图

根据断路器操动机构分闸电磁铁的结构 (见图1)，处理分闸动作电压过低缺陷的方案可以从调整分闸电磁铁中间顶杆或两侧螺丝以改变分闸铁芯间隙入手，或者更换有缺陷的整套分闸电磁铁。更换电磁铁方案的缺点是难以制造与断路器完全配套的电磁铁，最经济的方案是调整铁芯中间顶杆或两侧螺丝，但是会影响电磁铁相关尺寸，进而影响断路器其他性能参数。因此，正确处理该缺陷必须满足以下几个条件:首先应符合制造厂规定的断路器分、合闸电磁铁尺寸检查要求 (见表2);其次应满足制造厂规定的断路器分、合闸特性要求(见表3，4);最后还应满足断路器相关的国家标准、电力行业标准的要求。即对动力操作的要求是，用外部能源操作的断路器，当操动机构的动力源的电压或压力处在规定值的下限时，应该能关合和/或开断它的额定短路电流;对储能操动的要求是，储能操作的断路器，当操动机构储足能量时，应该能关合和开断它的额定短路电流，在指定的相应最低气压或液压下能满意地进行各种恰当的操作;如果制造厂规定了最大合闸和分闸时间，在电压或压力处在规定值的下限时，所测得的分闸和合闸时间不得超过此值〔2〕。以上3个条件是相辅相成的，其中断路器分、合闸电磁铁尺寸检查要求也是为了保证分、合闸特性参数，两者都属于制造厂规定的断路器检修维护工艺标准，而断路器技术标准?与制造厂的规定又是一致的。以上处理分闸动作电压过低缺陷的调整电磁铁方案是否可行需要通过调整中试验来验证，为确保安全，应在厂家指导下完成。

表2 220 kV GIS断路器分、合闸电磁铁尺寸检查表

表3 三相联动型断路器分、合闸特性

表4 分相操作型断路器分、合闸特性

2.2 检修实施

结合设备停电检修的机会，对630断路器动作电压过低缺陷通过调整分闸电磁铁间隙进行了处理，处理前、后的试验数据见表5，6。由表6的试验数据可知，调整后630断路器的分闸动作电压虽然已经合格，但是断路器分、合闸时间均随着分闸动作电压的提高而略有增大，而且由表3可知，调整前后630断路器的分、合闸时间已经超过了制造厂规定的上限值28 ms，98 ms，实际上，表3的测量结果还是在额定操作电压下测量的，故此时630断路器分、合闸时间测量值应不大于25 ms，93 ms，也就是说630断路器分、合闸时间已经超标较多，所以本次630断路器动作电压过低缺陷的处理不符合前文提到的条件，没有处理合格。

表5 630断路器动作电压试验

表6 630断路器机械特性试验

为了确保彻底消除断路器动作电压过低缺陷，根据既定检修思路，结合断路器停电检修的机会，对620断路器分闸动作电压进行了调整，并结合操动机构相关尺寸的检查要求和机械特性试验 (含动作电压、分合闸时间及其同期性测量)验证，对动作电压调整的正确性进行了复核，确保了正确、全面地处理断路器动作电压过低的缺陷。断路器动作电压调整是一项十分繁琐、细致的工作，需要反复调整很多次。正确的调整方法是:调整分闸动作电压应采用将分闸电磁铁中间顶杆向上或向下调节的方法，调整合闸动作电压则应采用将合闸电磁铁两侧螺丝向上或向下调节方法。

620断路器处理后的相关试验结果见表7，8。

表7 620断路器调整后动作电压试验

表8 620断路器调整后动作特性试验

3 缺陷原因分析

根据断路器分闸电磁铁的结构 (参见图1)，造成动作电压偏低的原因可以从线圈和铁芯2方面分析。东江220 kV GIS断路器在2007年4月开始的大修中陆续增加了第二分闸线圈，根据试验结果，2个分闸线圈的动作电压基本一致，因此可以认为，缺陷并不是线圈的原因造成的，也就是说在一定的操作电压下线圈输出的动力基本没有变大，那应该是铁芯的阻力减少了。铁芯的阻力主要由其弹簧弹力大小决定，因此可以认为是由于长时间运行中机械振动、操作冲击作用而导致分闸铁芯间隙变化，进而导致弹簧弹力减弱所致，这就是分闸线圈动作电压过低的主要原因。

由表5，6中的试验数据可知，造成630断路器动作电压过低缺陷处理不彻底的原因是调整动作电压时分、合闸时间也会同时变化，反之亦然。因此，必须同时兼顾动作电压和分、合闸时间的变化，经过反复调整才能合格。实际上，630断路器动作电压过低缺陷处理前同时存在动作电压和分、合闸时间超标的缺陷。

4 结论与建议

4.1 断路器动作电压或分、合闸时间超标等缺陷的调整处理必须同时兼顾动作电压和分、合闸时间的变化。

4.2 东江水电厂220 kV GIS 632，640断路器动作电压过低缺陷及630断路器的分、合闸时间超标缺陷应尽快处理。由于该站GIS设备服役时间比较长，其余GIS断路器应尽快有针对性地进行动作电压和机械特性试验，以排查设备可能存在的隐患。

4.3 断路器是电力系统中一种最重要的保护电器，当系统中发生短路故障时，通过断路器能迅速切除和隔离故障，从而保护电网安全、保护变压器等高压电器免受短路电流的损坏。但是，断路器要可靠地实现上述功能，必须定期进行低电压分合闸测试等例行试验，发现缺陷应尽快处理，以防止电抗器拒动或误动等事故的发生。

〔1〕GB/T11022-1999高压开关设备和控制设备标准的共用技术要求〔S〕.

〔2〕国家电网生〔2004〕634号.交流高压断路器技术标准〔S〕.国家电网公司，2005.