发电机断路器导电回路电阻现场测试数据分析

余祖良

（华东桐柏抽水蓄能发电有限责任公司，浙江 天台 317200）

0 前言

华东桐柏抽水蓄能电站是一座日调节纯抽水蓄能电站，共安装4台立轴单级混流可逆式水泵水轮机组，机组单机容量300MW，总装机容量为1200MW。机组采用在发电机出口装设断路器（发电机断路器）的接线方式[1]。安装有4台瑞士ABB制造的SF6发电机断路器（GCB）。发电机断路器（GCB）与普通高压断路器相比，额定电流大，对断路器电接触可靠性提出了很高的要求。

4台GCB投运后，相继出现了导电回路电阻测试结果异常增长的现象，危及整个电厂的安全运行，引起了技术人员的关心。为了进一步分析设备的状态，在现场进行了GCB带负荷后，保持合闸状态下的导电回路电阻试验和超大电流下的导电回路电阻试验，通过对试验数据的详细分析，确认GCB可继续安全运行。

1 投运后现场测试数据分析

4台GCB投运后，定期进行导电回路电阻测试，从历年的测试数据中，发现其导电回路电阻呈不规则的增长（使用直流压降法进行测试，测试电流为直流100A～600A），且测试值与交接试验值相比增长较多，最高一台GCB导电回路电阻值曾达到121μΩ（交接试验值在3～4μΩ）。如按此推算其运行中的发热量，将严重影响设备的安全运行。从历年测试数据见表1～表4，以桐柏电站1号机组断路器为例见表1，断路器存在较大的安全隐患。从表1中数据看，1号发电机GCB2009年2月三相的导电回路电阻测试结果分别为18μΩ、24μΩ、54μΩ；投运后1年，即到2010年2月三相的导电回路电阻测试结果分别为121μΩ、98μΩ、82 μΩ，测试结果大幅增加；到2011年11月三相的导电回路电阻测试结果分别为68μΩ、45μΩ、31μΩ，测试结果仍然远远高于交接数据数十倍，决定对GCB进行大修，大修后三相的导电回路电阻测试结果分别为3μΩ、4μΩ、3μΩ；

可是在大修后运行一段时间后，2012年2月三相的导电回路电阻测试结果分别为7μΩ、6μΩ、9μΩ，三相的导电回路电阻在大修后又呈现了增长趋势。从测试数据看，各台GCB出现导电回路电阻测试结果异常增长，到大修前的一段时间里，仍然能够继续安全运行，时间长达2年半时间，且运行过程中，温升正常。因此怀疑测试结果是否真实？是否受到测试条件的影响？是否能真实反映GCB带负荷运行时的触头接触状况。同时参考相关标准和资料，断路器导电回路电阻测试结果与测试电流有密切的关系[2][3]。为此进行了GCB带负荷电流后，保持合闸状态下的导电回路电阻测试和超大电流导电回路电阻测试。

表1 桐柏电站1号发电机机组断路器导电回路电阻测试值

表2 桐柏电站2号发电机机组断路器导电回路电阻测试值

表3 桐柏电站3号发电机机组断路器导电回路电阻测试值

表4 桐柏电站4号发电机机组断路器导电回路电阻测试值

2 带负荷现场测试数据分析

为了分析GCB在带负荷运行时的触头接触状态，进行了GCB带负荷电流后，保持合闸状态下的导电回路电阻测试。

选择某台GCB进行该项试验。该GCB上次定期试验时，三相的导电回路电阻测试结果分别为36μΩ、15μΩ、28μΩ。试验时，先安排发电机满负荷运行30min后，将发电机负荷降至最低；拉开线路开关停机，保持GCB始终处于合闸状态。用测试电流为600A的回路电阻测试仪对该GCB进行导电回路电阻测试，三相测试结果分别为5μΩ、4μΩ、4μΩ。保持GCB处于合闸状态30min后，再次测试，测试结果不变。操作该GCB分合几次后，再次测量，三相导电回路电阻测试值分别为37μΩ、12μΩ、25μΩ。

GCB带负荷电流后，保持合闸状态下的测试结果显示，当GCB通过较大的负荷电流（约为9600A）一段时间后，其导电回路电阻值已降至可接受水平，但分合几次后，导电回路电阻测试结果又恢复到较大的值。这个现象说明，之前在GCB检修时，进行的导电回路电阻测试，其结果没能真实反映GCB在带负荷运行时的触头接触状态。

3 超大电流断路器通路测试数据分析

为了使导电回路电阻测试结果能真实反映GCB带负荷运行时的触头接触状况，尝试使用HCT超大电流断路器通路测试系统进行测试。超大电流断路器通路测试系统基于蓄电池充放电原理，能最大提供10000A的直流测试电流，每次测试前须先对仪器充电，测试过程相当于对测试回路进行放电，测试电流是逐渐下降的，在放电过程中，采集测试电流和GCB两端压降值，可得到不同时间、不同电流下的导电回路电阻值。

根据现场实际情况以及断路器实际工作电流，使用HCT超大电流断路器通路测试系统对GCB灭弧室通以最大8054A的直流测试电流，测试电压从85.264mV降至11.553mV，测试结果见表5。测试结果GCB导电回路电阻从11μΩ 降到8μΩ。第一次测试完成后，保持GCB处于合闸状态，再次将仪器充电后，对GCB灭弧室通以最大8113 A的直流测试电流，测试电压从62.813mV降至10.317 mV，测试结果见表6；测试结果从8μΩ 降到7μΩ。连续两次测试结果显示，当GCB通过较大的测试电流（约为8000 A）一段时间后，其导电回路电阻值已降至可接受水平，说明GCB导电回路电阻测试结果不仅与测试电流大小有关，也与测试时间（通流时间）有关。

表5 超大电流断路器通路测试数据I

表6 超大电流断路器通路测试数据II

通过发电机断路器带负荷试验以及超大电流断路器通路测试系统试验明确的表明，持续的超大电流下的GCB导电回路电阻测试结果，更能反映GCB带负荷电流运行时的触头接触状况。

4 结束语

通过发电机断路器带负荷后，保持合闸状态下的导电回路电阻试验以及超大电流下导电回路电阻测试可以看出，小电流下（常规直流100A～600A）GCB导电回路电阻测试结果有时不能真实反映GCB带负荷电流时的触头接触状况，因此不能简单的依据小电流下导电回路电阻测试超标，判断GCB不能再安全运行；应尽量提高测试电流、延长测试时间反复测试；本文中超大电流下导电回路电阻测试结果达可接受水平的GCB是可以继续安全运行的。

[1]韩晓辉.发电机断路器在大容量机组上的应用[J].上海电力学院学报，2005，21（3）：229-233.

[2]刘希宽，等.断路器接触电阻分析与总结[J].一重技术，2006，（1）：68-70.

[3]杨 光，等.铜表面硫化膜形成及其电接触特性[J].电子工艺技术，1999，20（3）：120-122.