高压试验中断路器故障的深入析及处理措施端木天翔

高压试验中断路器故障的深入析及处理措施端木天翔

(国网内蒙古东部电力有限公司电力科学研究院内蒙古自治区呼和浩特市010000)

摘要:随着经济的快速发展,我国电力事业发展迅速,尤其高压电的发展,高压电的发展极大的推动了我国电力的传输,本文就高压试验中断路器故障的问题进行论述。

关键词:断路器;机械因素;电气因素;拒动现象

引言

为了确保直流断路器开断的可靠性,需要对直流断路器进行可靠的开断试验。对于高压交流断路器,国际学术组织已经制定出成熟的试验规定,但是由于高压直流断路器开断过程的复杂性,现阶段还没有统一的试验标准。

1高压直流断路器基本构成

文中主要的试验对象为高压直流断路器,高压直流断路器根据开断故障电流时的关键器件不同,可以分为机械式高压直流断路器、全固态式高压直流断路器和混合式高压直流断路器。全固态式高压直流断路器主要由电力电子器件构成,应用于高压直流电网时,串联器件个数过多导致控制单元复杂、造价昂贵、通态损耗大,因此目前高压直流断路器的研制主要以机械式高压直流断路器和混合式高压直流断路器为主。

1.1机械式高压直流断路器

当系统正常工作时,机械开关CB闭合,系统电流流过机械开关,通态损耗较小。当系统发生短路故障时,机械开关触头分开并燃弧。开断电流时,机械开关触头分开,机械开关燃弧,机械开关达到有效开距后电流转移支路的触发开关K导通,预充电的电容C与电感L振荡产生高频反向电流使机械开关电流过零,机械开关过零熄弧;此时机械开关两端的恢复电压上升,当达到避雷器MOV动作电压时,避雷器导通吸收系统中感性负载存储的能量,完成故障电流的开断。

1.2混合式高压直流断路器

当系统正常工作时,固态开关截止,系统电流流经机械开关和负载转移开关。当系统发生短路故障时,首先导通固态开关,开断负载转移开关,从而将电流全部转移到固态开关支路。此时流经机械开关的电流为零,机械开关的触头打开并在达到额定开距后断开固态开关,实现无弧开断,线路中能量通过能量吸收支路泄放出去。

2断路器的基本结构

2.1断路器的主要结构以及组成部分

通常情况下,断路器的组成部分可以概括成以下几种:倒导流、灭弧装置、绝缘装置以及操作机构。而断路器的组成部分可以分成五种分别是:开断、绝缘支撑、基座、转动、操作机构。断路器的主要结构可以用下图进行描述。操作机构的组成部分可以分成四个部分,分别是:能量转换部分、联动部分、保持部分以及释放部分。

2.2断路器的基本特性

对于断路器而言,主要是一种低压电器,在配电系统当中,可以对电源以及线路起到保护的作用,在正常的工作情况下,断路器的电压属于额定电压,电流相对是比较低的,通常情况下就是额定电流,当比较高的电流出现的时候,断路器可以在最短的时间内进行跳闸,这样就可以对电路起到一种保护作用。

2.3断路器的一些其他特性

当断路器在正常的工作情况下,其电压比额定绝缘电压小很多的,这样做的目的就是为了确保所有的设备可以正常的运行下去,不会产生任何故障。当出现比较特殊的情况的时候,具有额定的接通能力,并且具有很好的短路分断能力,其目的就是为了更好地对其他设备起到保护的作用。

2.4断路器的主要分类

断路器如果按照操作方式进行分类可以分成三种模式:电动模式、手动操作以及储能操作。如果按照使用的范围可以将其分成发高压断路器以及低压路断路器;如果按照控制保护的对象可以分成四种情况:发电机类型断路器、输电断路器、配电断路器以及控制断路器。

3高压直流断路器开断试验方法及特点

3.1直接试验方法

直接试验方法是指加在断路器两端的电压、流过断路器的电流以及断路器两端的恢复电压全部取自一个电源回路。将高压直流断路器接入相应等级的电网中进行开断与关合试验,其等效性最高,但是这种试验方法会受到电网参数的影响,并且断路器参数不易调节,试验时会对电网产生冲击,因此直接试验一般会在实验室中进行。根据电源的不同可以分为交流单频振荡法、电感储能直接试验法和短路发电机试验法。

3.2交流单频振荡法

在进行试验之前,由交流电源通过高压硅堆向电容器组充电,根据直流断路器的电压等级,可以调节电容器组串并联电容的数量和充电电压,达到试验电压要求。由于电容器组中储存的能量较大,放电时电流的上升率较高,因此需要在试验回路中串联电感L,限制电流上升率。在进行试验时,首先闭合试验主开关,试验电源C与L产生低频振荡电流,断路器在电流值达到开断值时动作,完成故障电流的开断,之后主开关打开,结束试验。

3.3电感储能直接试验法

在进行试验时,首先断开主试验回路开关,闭合交流充电回路向电感充电。当电感中储存的能量满足试验要求时,断开充电回路并立即闭合主回路开关进行试验。

4拒动现象出现的原因以及相应的解决办法

4.1由于“拒分”而出现的拒动现象的处理方法

如果跳闸电源没有比较高的电压、跳闸回路出现一定的问题、铁心没有很好的进行动作,或者是由于铁心出现卡涩的情况,就会非常容易出现“拒分”的现象,通常情况下也会称之为断路器出现拒动的现象。如果出现上面所说的情况的时候,应该采用手动拉闸的方法将电源总断路器进行断开,这样就可以避免变压器被烧坏。如果在这个时候断路器并没有出现跳闸的现象,可以归结为保护方式为上级后备分路保护,这个时候应该将断路器拉开,让其恢复正常工作。

4.2由于“拒合”而出现的拒动现象的处理方法

通常情况下,“拒合”现象所产生的危害是远远大于上述情况的。当发生“拒合”的时候,如果备用电源没有进行合闸,所造成的后果会更加严重。之所以会出现这种情况,造成的因素是比较多的,经常情况就是关于电器方面的操作或机械因素而造成的“拒合”。不管是由于电气方面出现问题而造成“拒合”的现象还是由于机械因素而形成的“拒合”现象,首先应该做的就是检察电气回路,对控制开关重新合上,检查其是不是可以继续正常工作。如果没有出现“拒合”这种情况的时候,应该提前对可能出现这种情况的因素进行检查,做到未雨绸缪。

4.3由于“误分”而出现的拒动现象的处理方法

当断路器在跳闸之前,信号指示灯以及表的数值都是处于正常工作状态,但是当出现跳闸之后,断路器回路的电流表的数值以及有功功率指示表和无功功率指示表的数值都变为零,这时候就出现了“误分”的拒动现象,由于工作人员没有进行正常操作或者是由于受到了机械外力的振动,使得电压互感器以及电流互感器不可以正常工作,继电保护装置的二次回路不再绝缘,这些情况都会产生“误分”的现象。对于这种故障的解决办法就是首先对一些备用的断路器设备进行利用,想出办法将“误分”因素进行排除,让所有设备恢复到正常工作状态。

结语

断路器在电力系统当中的作用是非常重要的,主要作用就是对电力系统起到保护作用以及对一些零部件起到保护作用。只有断路器处于正常的工作状态,才可以更好地保证我们的正常用电,才可以将事故的发生次数降低下去。

参考文献:

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[2]何俊佳,袁召,赵文婷,等.直流断路器技术发展综述[J].南方电网技术,2015,9(2):9⁃15.

[3]张弛.高压直流断路器及其关键技术[D].杭州:浙江大学,2014.

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