温升试验法在评判断路器长期通流能力中的研究

高 阳，吴佳阔，赵家志，钟宏宇，高广政

(1. 沈阳工程学院电力学院，辽宁 沈阳 110136；2. 国网通化供电公司，吉林 通化 134001)

温升试验法在评判断路器长期通流能力中的研究

高 阳1，吴佳阔1，赵家志2，钟宏宇2，高广政2

(1. 沈阳工程学院电力学院，辽宁 沈阳 110136；2. 国网通化供电公司，吉林 通化 134001)

为了更好地评判断路器长期通流能力，提高10 kV断路器运行的可靠性，对系统中普遍采用的且运行若干年限的10 kV真空断路器进行试验研究和技术分析。介绍了温升试验的原理，并搭建了温升试验原理图；通过温升试验测试手段检测断路器的通流能力，对13台断路器的测温进行试验仿真，并生成温升曲线对比图。通过温升试验得到的数据能更好地评判断路器的长期通流能力，为判断10 kV断路器运行的可靠性提供借鉴。

10 kV断路器；温升试验；测温部位；温升曲线；可靠性

1 断路器简介

在电力系统中，断路器是重要的电器设备之一，用来实现电力线路的关合、开断、保护和控制。如果断路器在运行中发生故障或误动作，将会造成严重的后果，会影响到电力系统的正常运行。10 kV断路器是电力系统配电网络中的重要设备，其数量众多、分布广泛，发生故障的几率较高，危害也较大。1999—2007年发生的1 500次事故，若按断路器的电压等级进行统计可以发现，10 kV等级的断路器发生故障的次数有909次，所占比例高达60.6%。因此，对10 kV电压等级断路器的运行状态进行试验研究、对其长期通流能力做出分析评判有十分重要的意义[1-3]。

断路器运行时长期通过电流，可引起一次回路零件尤其是绝缘件性能劣化，短时分合电流时的电弧会使触头烧损，使灭弧室的电气性能降低，这就出现了断路器和灭弧室的电气使用寿命，即电寿命的问题。本文通过温升试验法对断路器的长期通流能力做了详细的分析评判，旨在为后续断路器的长期通流能力的试验开展提供坚实的理论基础[4-6]。

2 温升试验原理

断路器是长期载流的电器设备，由于导体存在一定的电阻，当电流通过导体时就会产生热损耗，而交变电磁场作用于导体周围的铁磁体和绝缘介质会产生铁磁损耗和介质损耗，所有这些都是热源，这些热源产生的热量使开关设备的温度升高，同时以不同的散热方式向周围介质散热，当发热量等于散热量时，开关导体上的温度不再升高，而保持相对恒定的温度，这个温度减去试验环境温度就是开关稳定的温升。

3 试验过程与结果

本文所采用的样品是从变电所运行现场退出的具有一定运行年限的VS1断路器，共13台，其试验编号和具体信息见表1。这些断路器中，除2台为备用未投运的断路器外，其余11台的投运时间在2006年4月—2008年9月，最短运行年限为5年，最长运行年限达9年。

表1 断路器的试验编号及信息

3.1温升试验过程

对13台VS1断路器进行温升试验主要是通过模拟试验，即长期给断路器通以1 250 A的额定电流，直至温升稳定，比较和分析测量部位的温升值或温度值。在温升试验规定的条件下，当周围空气温度不超过40 ℃时，断路器设备任何部分的温升和温度值不应该超过标准规定的极限值。

温升试验在开关柜中实施，通流时间不低于2 h，并采用较大电流预热回路的办法来缩短整个试验的时间；所用的测量设备是铜-康铜热电偶。温升试验原理图如图1所示，现场照片如图2所示。

温升试验中拟定的测温部位是断路器的上下梅花触头和开断主体部位的上端支座，共计9个点，如图3所示。为方便记录数据，给这9个点分别编号，如表2所示。

图4详细列出了13台断路器温升试验的测温结果。

图1 温升试验原理图

图2 温升试验现场照片

图3 断路器测温部位

(a)1号断路器(环境温度33.1 ℃，湿度37%)

(b)2号断路器(环境温度28.6 ℃，湿度52%)

(c)3号断路器(环境温度30.5 ℃，湿度57%)

(d)4号断路器(环境温度27.3 ℃，湿度71%)

(e)5号断路器(环境温度25 ℃，湿度75%)

(f)6号断路器(环境温度29.9 ℃，湿度63%)

(g)7号断路器(环境温度25.1 ℃，湿度68%)

(h)8号断路器(环境温度25.2 ℃，湿度64%)

(i)9号断路器(环境温度24.1 ℃，湿度70%)

(j)10号断路器(环境温度23.3 ℃，湿度69%)

(k)11号断路器(环境温度23.3 ℃，湿度64%)

(l)12号断路器(环境温度26.2 ℃，湿度59%)

(m)13号断路器(环境温度28.6 ℃，湿度50%)图4 断路器温升试验结果

3.2温升试验结果分析

《高压开关设备和控制设备的共用技术要求》中规定，镀银或镀镍的开关触头在空气中的温度值最高不应超过105 ℃，并且在周围空气温度不超过40 ℃时的温升值最高不应超过65 ℃。从这13台断路器的测温部位的温度值来看，除了1号断路器的A相上端支座和12号断路器的C相下触头的温度略大于80 ℃外，其余测温部位的温度均保持在80 ℃以下，远低于标准要求。从各测温部位最高温度值的分布来看，1号和8号断路器的最高温度在A相上端支座；2号、3号、4号和12号断路器的最高温度在C相下触头；5号、9号、11号和13号断路器的最高温度在A相上触头；6号和10号断路器的最高温度在B相上触头；7号断路器的最高温度在C相上触头。从各测温部位的温升值来看，2号断路器的A相上端支座和C相下触头的温升分别达到和超过了50 ℃，12号断路器的温升值普遍偏高，A相、B相、C相的下触头和C相上触头及C相上端支座的温升值均超过了50 ℃。各断路器其余测温部位的温升值在30～50 ℃。

4 结论

a. 温升试验结果表明，除了1号断路器的A相上端支座和12号断路器的C相下触头的温度略大于80 ℃外，其余断路器各测温部位的温度均保持在80 ℃以下，远低于标准要求。

b. 运行5～9年的断路器其长期流动性差别不大，依然良好。各断路器温升值无明显差别。

c. 每个断路器各测温部位的温升值各不相同，而且差别很大。

综上所述，温升试验结果反映了断路器的温度变化，从而更好地判断断路器运行的可靠性，为判断路器长期通流能力的研究提供借鉴。

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Study on Method of Temperature Rise Test in Judging Long Circuit Flow Capacity of Circuit Breakers

GAO Yang1,WU Jiakuo1,ZHAO Jiazhi2,ZHONG Hongyu2,GAO Guangzheng2

(1.Institute of Electric Power，Shenyang Institute of Engineering，Shenyang,Liaoning 110136，China; 2.State Grid Tonghua Power Supply Company，Tonghua,Jilin 134001, China)

In order to evaluate the long-term flow capacity of the circuit breaker and to improve the reliability of 10 kV circuit breaker operation, this paper has carried on the experimental research and the technical analysis on 10 kV vacuum circuit breaker.It is commonly used in the system and it runs for several years. Firstly, the principle of temperature rise test is introduced and the temperature rise test principle is built. Secondly, the flow rate of the circuit breaker is tested by means of temperature rise test and the temperature of 13 circuit breakers are simulated. Finally, it is concluded that the temperature of the C-phase lower contact of the A-phase upper end of the No. 1 circuit breaker. The C-phase contact of No. 12 circuit breaker is slightly larger than 80 ℃.The remaining circuit breakers temperature monitoring temperature is maintained below 80 ℃, which is much lower than the standard requirements. The temperature rise experiment can judge the long-term flow capacity of the circuit breakerbetter.It determines the reliability of 10 kV circuit breaker operation helpfully.

10 kV circuit breaker; temperature rise experiment; temperature measurement; temperature rise curve; reliability

TM561

A

1004-7913(2017)09-0013-04

辽宁省高等学校优秀人才支持计划资助(LJQ2014136)；教育部科学技术研究重大项目资助(212033)

高 阳(1974)，博士，副教授，主要研究方向为电网运行与控制及新能源系统。

2017-07-07)