真空断路器三相分合闸同期性测试

耿恒业

（海洋石油工程股份有限公司，天津 300452）

0 引 言

真空断路器是指以真空作为灭弧和绝缘介质的断路器。由于真空灭弧室中只有极少数的气体分子可供游离导电，且弧隙中少量导电粒子很容易向周围的真空扩散，因此真空的绝缘强度比变压器油或空气等绝缘介质的绝缘强度高得多。

在进行真空断路器的分闸、合闸、合闸后再分闸等操作时，三相各自的分闸时间、合闸时间、合闸后再分闸时间如果相差过大，超出了技术标准的要求，将造成线路或用电设备的非全相接入或切除，可能产生危机设备绝缘的过电压，同时也会造成断路器触头磨损，导致发电机、变压器同期并列不良，对电力系统的平稳运行造成严重影响，因此，对真空断路器进行三相同期性校验具有重大的现实意义[1,2]。

以笔者曾参与的某中东项目的中压配电盘真空断路器的三相分合闸同期性测试为例，阐述了其接线方式、合格标准、结果分析、注意事项、改善措施，对以后各工程项目中类似的断路器三相分合闸同期性测试提供了借鉴和参考。

1 测试方法

在此次中东项目的工程实践中使用的测试仪器是“Megger EGIL Breaker Analyzer”，即Megger EGIL断路器分析仪。其在进行真空断路器三相分合闸同期性测试时的接线如图1所示。

图1 某中东项目真空断路器三相分合闸同期性测试接线示意图

测试步骤如下：

（1）确保真空断路器（ Vacuum Circuit Breaker ，VCB）处于试验位，将VCB断路器三相断口的两侧和Megger EGIL断路器分析仪的机体接地端子均通过接地线可靠接地。

（2）在真空断路器所在的中压配电屏内部，把X5:804/805这2个端子除了去往合闸线圈及辅助触点的控制线外，其余控制线均拆除。同理，把X5:806/807这2个端子除了去往脱扣线圈及辅助触点的控制线外，其余控制线均拆除。再使用跳线短接X5:805和X5:806这2个接线端子。

（3）使用配套测试线连接X5:805端子和断路器分析仪的“INPUT”接口。

（4）使用配套测试线连接X5:804端子和断路器分析仪的“合闸线圈输出25 A”接口。

（5）使用配套测试线连接X5:807端子和断路器分析仪的“脱扣线圈输出25 A”接口。

（6）如图1所示，用配套测试电缆连接断路器分析仪“Timing计时单元”接口和VCB断路器本体上口的三相主触点，配套测试电缆的红、黄、蓝线芯分别连接断路器上口的R、S、T相主触点，保护地线芯应牢固接地。

（7）拆除VCB断路器本体上口三相主触点与大地之间的接地线。

（8）把分析仪的电源选择开关“115 V/230 V”置于230 V处，并供给分析仪230 V，60 Hz交流电源。按下分析仪电源开关开机。

（9）开机后，按下分析仪面板的“SEQ/MENU序列/菜单”按键，进入“Setup设置”子菜单，设定“Measure Time”为“1 s”，“Language”为“英语”，“AUTO sequence”为“ON”。

（10）退出“Setup设置”子菜单，进入“Sequence序列”子菜单，首先选择序列“O”s即“分闸”测试序列，设定“分闸脉冲长度”为0.2 s，回车确认。先在VCB断路器本体机械合闸VCB断路器，再顺时针转动“Measure测量”旋钮，即可完成VCB断路器三相分闸时间的测试，分析仪可直接打印出测试结果[3-5]。本项目真空断路器三相分闸时间测试结果如图2所示。

图2 真空断路器三相分闸时间测试结果

（11）同理，确保VCB断路器储能马达已储能，在分析仪“序列”子菜单里选择序列“C”，即“合闸”测试序列，设定“合闸脉冲长度”为0.2 s，回车确认。顺时针转动“Measure测量”旋钮，即可完成VCB断路器三相合闸时间的测试，分析仪可直接打印出测试结果。本项目VCB断路器三相合闸时间测试结果如图3所示。

图3 VCB断路器三相合闸时间测试结果

（12）确保VCB断路器储能马达已储能，在分析仪“序列”子菜单里选择序列“CO”，即“先合闸再分闸”测试序列，设定“合闸脉冲长度”为0.1 s，分闸脉冲延时为0.01 s，分闸脉冲长度为0.29 s，回车确认。顺时针转动“Measure测量”旋钮，即可完成VCB断路器三相“合闸后再分闸”时间的测试，分析仪可直接打印出测试结果。本项目VCB断路器三相“先合闸再分闸”时间测试结果如图4所示。

图4 VCB断路器三相“先合闸再分闸”时间测试结果

2 结果分析

经查询相关技术标准，对上述真空断路器分闸、合闸、合闸后再分闸的同期性技术要求汇总分析如下。

（1）关于断路器分闸同期性的技术要求是“分闸时触头分离时刻的最大差异不应超过额定频率的1/6周波”，由于本中东项目的供电频率为60 Hz，则额定频率的1/6周波为1000/60×1/6 ms=2.78 ms，由上述测试方法第（10）步的分闸时间测试结果可知，三相分闸的最大时间差为L1相和L2相，由于42.3-42.0=0.3＜2.78，则三相分闸的同期性合格。

（2）关于断路器合闸同期性的技术要求是“合闸时触头接触时刻的最大差异不应超过额定频率的1/4周波”，由于本中东项目的供电频率为60 Hz，则额定频率的1/4周波为1000/60×1/4 ms=4.17 ms，由上述测试方法第（11）步的合闸时间测试结果可知，三相合闸的最大时间差为L1相和L2或者L3相，由于50.1-49.9=0.2＜4.17，则三相合闸的同期性合格。

（3）由上述测试方法第（12）步的“先合闸再分闸”的时间测试结果可知，三相合闸的最大时间差为50.0-49.9=0.1＜4.17 ms，三相“先合闸再分闸”的最大时间差为103.1-103.1=0 ms，则三相“先合闸再分闸”的同期性合格。

3 注意事项

本项目测试过程中，使用Megger EGIL断路器分析仪对VCB断路器三相分合闸同期性进行测试的过程中，相关注意事项如下。

（1）分合闸同期性的测试，必须在VCB断路器分合闸线圈额定操作电压下进行。

（2）试验前，必须确保VCB断路器的两侧均已可靠接地。

（3）试验过程中，必须确保Megger EGIL断路器分析仪机体一直可靠接地。

（4）分析仪和断路器之间的测试线按图连接完毕、供给分析仪的电源电压确认与电源选择开关的选择一致之前，不得闭合分析仪的电源开关。

4 改善措施

在真空断路器的三相分合闸同期性校验测试中，可通过以下措施改善其三相分闸、合闸、合闸后再分闸的时间差，以确保同期性校验尽可能满足技术要求。

（1）定期检修时，对断路器的检修调整必须得当。

（2）确保断路器室的空间加热器功率足够，除湿效果良好，预防断路器分合闸传动机构锈蚀。

（3）值班人员对断路器及其相关机构定期检查，如遇异常，及时进行润滑、除锈等处理。

（4）把断路器的分合闸同期性校验纳入定位维保管理，定期测试，确保合格。

（5）对于长期不分合的断路器，每3个月或每半年进行1次分合闸切换试验。

5 结 论

真空断路器的三相分合闸同期性校验对于发电机、变压器、电动机等电力设备的安全可靠运行和电网的平稳运行均具有重大意义。本文以笔者曾参与的某中东项目的真空断路器的分合闸同期性校验测试为例，阐述了测试的方法步骤、合格标准、结果分析、测试注意事项和三相分合闸同期性的改善措施，对于今后类似工程项目中断路器的三相分合闸同期性校验提供了较好的借鉴。应依托前人的经验基础，结合各个项目的实际情况，不断地提炼、总结，以便更好地进行断路器的三相分合闸同期性校验等电气交接试验，为电力系统的安全高效运行保驾护航。