断路器同期超标的原因分析及防范措施

断路器同期超标的原因分析及防范措施

发表时间：2019-09-17T11:12:44.543Z 来源：《电力设备》2019年第7期作者：原会军

[导读] 摘要：分合闸时间及同期性是断路器机械特性的重要参数。

（国网山西省电力公司晋城供电公司山西晋城 048000）

摘要：分合闸时间及同期性是断路器机械特性的重要参数。分合闸时间直接影响到断路器的关合和开断性能。断路器只有在保证适当的分合闸时间，才能充分发挥其开断电流的能力。大量实验表明，造成断路器同期超标的原因多种多样，本文主要就这些原因进行了阐述，并提出而防范措施。抛砖引玉，以期为促进电力系统的稳定发展进上绵薄之力。

关键字：断路器；同期超标；原因分析；防范措施

高压断路器的电气和机械性能应该满足电力系统的各种运行状况，以及检修和维护的要求。分合闸时间及同期性是断路器机械特性的重要参数。如果分闸时间过长，则会使燃弧时间增加，特别是在切除断路故障时，燃孤时间长可能会使触头烧损，甚至发生爆炸。分、合闸时间严重不同期，将造成线路或变压器非全相接入或切断，出现危害绝缘的过电压。因此，探讨断路器同期超标的原因及防范措施就显得尤为重要和紧迫了。笔者从一起断路器同期超标现象引入，分析了断路器同期超标的原因，对其防范措施提出了几点思考。

1定义

（1）分闸时间。它是由发布分闸命令（指分闸回路的电路接通）起到灭弧触头刚分离的一段时间。对于有并联电阻的高压断路器设备，还应测量其并联电阻触头的分闸时间。（2）合闸时间。它是由发布合闸命令（指合闸回路接通）起，到最后一相的主灭弧触头刚接触为止的一段时间。对有并联电阻的高压断路器设备，还应测量其电阻触头的合闸时间。（3）分、合闸同期性。分、合闸同期性主要是指三相之间的不同期性，对多断口断路器还应测量同相各断口间的不同期性。分、合闸同期性应按高压断路器设备的实际运行操作方式测量。对确因弧触头或保护环接触不一而造成的同期性误差，经鉴别后可不计入。

2同期超标的危害

高压断路器分、合闸不同期，会使系统在短时间内处于非全相运行状态，具体危害如下。（1）中性点电压位移，产生零序电流，加大零序保护的整定值，降低保护灵敏度。（2）引起过电压，尤其是先合一相的情况比先合两相要更为严重。对双侧电源供电的变压器，会严重威胁中性点不接地系统的分极绝缘变压器中性点绝缘，可能导致中性点避雷器爆炸。（3）不同期将会加大重合闸时间，不利于系统稳定。（4）断路器合闸于三相短路时，如果两相先合，则使后合闸的一相相电压升高，加大了对合闸功的要求，同时对断路器灭弧室的机械强度也提出了更高的要求。如果这一问题未被及时发现或处理不当，会导致断路器爆炸甚至造成电网事故，后果不堪设想。

3现场情况

在对一台220kV高压断路器完成打压频繁的缺陷消除工作后，进行机械特性测试，发现断路器的分闸同期为1260ms，合闸同期为987ms，均超出产品技术文件中对分闸同期不大于3ms、合闸同期不大于5ms的要求。该断路器为LW10B－252W型，配液压操动机构，选用YH－10型国产航空液压油，2011年12月生产，2012年3月完成现场安装调试工作并投入运行。

4同期超标的原因

消缺前的修前试验及之前的历次试验均显示该断路器的各项技术参数合格，而在本次消缺后的试验中却发现分、合闸同期均严重超标。

详细询问缺陷消除工作过程中的每一个细节之后，得知此次消缺工作中只是进行了放油、更换不合格的密封圈、注油及相关的维护工作，并未进行其他的相关调试，初步判断该断路器分、合闸同期严重超标与液压油有关。

从液压机构的设计结构和工作原理入手进行分析。电机起动后带动油泵高速运转，通过高速运转的油泵把低压油箱内的液压油转换成高压油，作为能量传递介质的高压油克服储压筒内部预充氮气的压力被压入储压筒内，直至达到额定压力后电机停止，完成储能工作。

被压缩的氮气和高压油同时存在于储压筒内且分别位于储压筒的两端，氮气与高压油之间通过活塞进行隔离，油泵将电机的机械能转换成势能通过高压油直接刚性作用在活塞上传递给氮气，使氮气不断压缩。由于氮气的可压缩性和高压油的不可压缩性，储能结束后，位于高压氮气和高压油之间的活塞处于静止的平衡状态，这说明高压氮气作用在活塞上的压力与高压油作用在活塞上的压力是一对大小相等、方向相反的作用力与反作用力。

正常情况下，储压筒的气油情况如图1所示。

如果在前面处理完打压频繁的缺陷后向低压油箱内注入液压油时未及时对液压油箱进行充分彻底排气，在液压油含有空气的情况下被油泵压入储压筒内，由于气体的可压缩性，通过高压油传递过来的压力会被高压油中所含的空气吸收一部分而不能全部直接刚性作用在活塞上，相当于从高压油传递过来的压力通过高压油中所含空气进行缓冲后再作用在活塞上，造成储压筒内活塞另一侧的高压氮气所接受到的实际压力降低。同时，由于活塞的两侧都有气体存在，活塞实际上是处于两种柔性介质的包围中，正常情况下，活塞静止的平衡状态被打破。

高压油中含有空气时储压筒的情况如图2所示。

此次断路器同期严重超标的原因是在液压机构注油后，储能前没有对液压油进行全面彻底充分地排气。在断路器进行分、合闸操作过程中的任一瞬间，由于储压筒内高压油中所含空气的影响，导致断路器分、合闸同期严重超标。

5措施

（1）将液压机构处于分闸位置，取下油气分离器，加油至油标最高油位以上，严禁打压，静止1h以上，使油气自然分离。（2）将储压筒顶部排气接头的螺栓拧下，把排气工具拧入排气接头中，顶开逆止阀，把与排气工具相连的透明塑料管的另一端放入低压油箱中。然后，起动电机打压，排气时间不少于5min，直到管中无可见气泡及无油流间断为止，拧紧螺栓。（3）退出排气工具，慢合断路器，使液压系统处于合闸位置，重复第2条操作。（4）退出排气工具，拧紧螺栓后将断路器分闸，打压至额定压力，打开高压放油阀，通过高压放油阀进行两次高压状态下的排气，直到压力为零。(5)合闸，打压至额定压力，打开高压放油阀，通过高压放油阀进行两次高压状态下的排气，直到压力为零。全面彻底充分地排气后，再次测试该断路器的分闸同期，为1．1ms，合闸同期为1．7ms，完全符合产品技术文件的要求，该断路器至今运行稳定。

6防范措施

在今后的高压断路器检修维护中，凡是涉及到液压机构检修工作，工作结束后，起动电机储能之前一定要对液压油进行全面彻底地排气，不得在未排气或排气不充分的情况下进行断路器的分、合闸操作和机械特性的测试，确保断路器安全和各项技术参数合格。同时，把这一要求作为液压机构检修维护的重点列入设备检修维护卡中，做到常态管理。

参考文献

[1]SF6断路器偷跳故障的分析[J].彭思遥.科技风.2017(24).

[2]802断路器回路电阻超标处理[J].夏胜红.科技风.2016(23).

[3]集成式智能隔离断路器的应用分析[J].瞿绪龙.电气开关.2016(06).

[4]隔离断路器的发展与应用[J].黄运昌.科技创新导报.2016(32).

[5]浅谈室外断路器机构箱中间继电器[J].孔杰.通讯世界.2017(03).