某330kV双断口断路器合闸电阻接入时间测量误差分析

摘要：断路器合闸电阻是通过辅助触头接入到断路器断口间的电阻，目的是为了通过限制断路器合闸操作过电压，保护电气设备不受过电压冲击。断路器合闸电阻的投入和断开需要与主触头配合，才能更好地发挥抑制过电压的作用，投入时间偏大或偏小均会影响到其限制合闸过电压的能力，断路器合闸电阻接入时间的测量时检查断路器功能的一个重要指标。

关键词：双断口断路器;例行试验;合闸电阻;测量误差

1、引 言

为了限制断路器操作过电压，在某些带有容性负荷的负载上通常采用带有合闸电阻的断路器，合闸时，合闸电阻辅助触头比断路器主触头提前闭合，合闸电阻可有效吸收回路中振荡能量，减弱主触头间的恢复电压，在主触头闭合之后辅助触头自动切除。辅助触头比主触头提前闭合这一时间就称之为合闸电阻接入时间，它是考核断路器性能的一个重要指标，该值通常为（ 10±2）ms，规程规定，带合闸电阻的断路器在例行试验等工作中，需测量其合闸电阻接入时间符合要求。

2、带合闸电阻断路器工作原理及测试仪测试端口的特点

以某公司生产的断路器为例，并联电阻后，断路器断口内部结构如图1所示。在断路器合闸过程中，Kf 先合上，把Rf 接入系统中， 过了约l0ms左右，Kz再合上，再过约几十毫秒，Kf 断开，把Rf 退出系统。这样就完成了一次合闸的全部操作。

开关测试仪一般包含6～12 个相同测试端口和分合闸控制电路，如图2所示。

虚线内部为开关测试仪，其中有若干个测试端口，J为开关测试仪内部触点，用来接通合闸控制回路，S为开关测试仪内计时开始触发部分，HQ和DL分别为断路器的合闸线圈和常闭辅助触点，Kz为断路器主断口。

每一个测试端口的内部如图3所示，r为测试端口的内阻，S为时间记录部分。

當起动开关测试仪上的合闸按钮时，J 闭合，合闸控制回路接通，J、S、HQ、DL均有电流通过，断路器开始合闸，同时S使开关测试仪开始计时。当断路器Kz闭合时，接通测试端口1，测试端口1有电流通过，判断出断路器主断口Kz，已闭合，S记下此时时间。该时间就是测得断路器合闸时间。S记下一次时间后就不再记时，必须等到下一次测试时S重新触发使开关测试仪重新开始计时，S才能记时。

3、断路器合闸电阻接入时间测量误差分析

假如在测试端口外临时串联一个电阻Rt，如图5所示，此时Kf 即使闭合，测试端口通过的电流未必大于Ⅰ0。只有在Rt小于一定值时，才能使测试端口通过的电流大于Ⅰ0，从而使S触发记时。称该电阻为临界电阻Rt0。临界电流Ⅰ0：触发S记时的电流。

3.1 仪器测量误差原因分析：

Ⅰ>Ⅰ0时，S才能触发计时，在断路器合闸过程中，Kf 先合上，把Rf 接入系统中，Kz再合上。当Kz合上之后，主回路电阻值非常小，Kf相当于被短路。

若测试仪器临界电流Ⅰ0阀值较高，当辅助开关Kf 闭合，把合闸电阻Rf 接入系统时，测试端口通过的电流I较低，Ⅰ<Ⅰ0，S未能触发。当Kz合上之后，主回路电阻值非常小，Rf相当于被短路。此时回路整体电阻降低，电流值增大，触发S开始计时，此时引入测量误差。

3.2 接线方式引入误差分析：

利用T型断路器一侧接地刀闸接地与测试仪器接地构成测试回路，测量得出断口Ⅰ和断口Ⅱ分合闸同期时间。

测试回路中的触发电流I计算公式如下：

测试仪器的触发电压U不变，Rf、r都是固定值，此时R包括地电阻、接地电阻、Kf的接触电阻。断路器并联合闸电阻在预接入的时候，不会瞬间合到一起，其中触点之间存在细微弹跳。此时端口间的接触电阻较大，无法触发S进行计时。

待合闸电阻接入稳定后，Kf辅助端口的接触电阻降低，Ⅰ增大，满足Ⅰ>Ⅰ0，触发S开始计时，因此仪器采集到了合闸电阻预接入时间，但并非是接入的全部时间。

采用图6所示试验接线时，利用T型断路器一侧接地刀闸接地与测试仪器接地构成测试回路，由于变电站的检修周期一般在3至5年，设备的停电机会较少，这也造成接地刀闸的表面氧化严重，即使接地刀闸处于合位，其接触电阻仍较大，造成测试回路触发电流I偏小。

在将断路器两侧接地刀闸打开后，在T型断路器两断口连接法兰处采用专用接地线人为设置接地点与测试仪器接地构成测试回路，如图7所示，回路中的接触电阻降R整体降低，使得辅助开关Kf 闭合，把合闸电阻Rf 接入系统时，测试回路触发电流I较大，满足Ⅰ>Ⅰ0，触发S开始计时，能够在第一时间触发计时器S，因此可以采集到完整的合闸电阻预接入时间。

4、结论及建议

现场测量合闸电阻接入时间，需充分考虑地电阻、接地电阻、辅助开关的接触电阻等附加电阻值对测试过程的影响。为了确保准确测量合闸电阻接入时间，建议采取以下措施：

4.1 严谨分析试验现场异常数据，尽可能的采取多种测量接线，试验仪器，排除可能“误诊”的可能;

4.2合理选择合闸电阻接入时间现场测试方案，在现场检测时，应综合考虑现场地电阻、接地电阻、Kf的接触电阻等附加电阻值的影响因素，选择正确的测试方法得出数据后，再判断其接入时间是否在正常范围内。

参考文献

[1] 徐育福. 1100kV GIS用断路器合闸电阻工作原理及其预投入时间测试[J].湖北电力. 2015.

[2] 杨景刚等. 一起550kV断路器合闸电阻阻值超标现象分析[J].高压电器.2015.

作者简介：伊国鑫，男，工程师，（1989-），工学学士，从事电气试验工作。