断路器合闸电阻投入时间的测量

断路器合闸电阻投入时间的测量
陈雄宾
（福建省第二电力建设公司，福州市350013）
摘要：针对国内生产的大多数普通开关测试仪无法直接测量断路器合闸电阻投入时间，探索了一种通过改进接线用普通的开关测速仪测量断路器合闸电阻投入时间的方法，并运用此方法进行现场测量，取得了成功。

关键词：合闸电阻；投入时间；开关测试仪；测试端口；临界电流；临界电阻
The Method on How to Test Switching in
Time of Resistance Connected in Parallel with Circuit Breaker
Chen Xiongbin
（Fujian No.2Electric Power Construction Corporation，Fuzhou City，350013，China）
[Abstract]Presently most domestic general instrument for testing circuit breaker can’t directly test switching in time of resistance connected in parallelwith circuit breaker 。

A method on how to test this time by using general instrument was explored 。

And switching in time was successfully tested in pratice by using the method 。

[Keyword Keyword]
]resistance connected in parallelwith circuit breaker ；switching in time ；instrument for testing circuit breaker ；port for testing ；critical current ；ctitical resistance 。

1引言
在电力系统中，存在着种类繁多，特性各异的操作过电压，断路器操作是大部分操作过电压的起因。

在超高压电网中，随着断路器灭弧能力的提高和避雷器的装设，合空线过电压成为主要的操作过电压。

特别是长距离的超高压输电线路的空载线路合闸，过电压更加严重。

在电力系统中，线路合闸是常见的操作。

为了限制合空线过电压，在长距离的超高压输电线路中，将断路器装设并联电阻作为限制合空线过电压的主要措施。

这种为限制合空线过电压而并联的电阻(即合闸电阻)阻值约几百欧。

以ABB
生产的500kV 断路器为例，并联电阻后，断路器断口内
部结构如图1。

在断路器合闸过程中，Kf 先合上，把Rf
接入系统中，过了约10ms 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。

带合闸电阻的断路器检修时应测量合闸电阻的投入时间，Kz-断路器主断口Kf-断路器辅助断口
Rf-并联电阻(即合闸电阻)
即Kf 闭合时间t 1和Kz 闭合时间t 2，及两者的时间差Δt ＝t 2-t 1。

但由于目前国内绝大多数开关测试仪厂家生产的开关测试仪只能测量无并联电阻的断路器的合闸时间，而无法直接测量带并联电阻的断路器的合闸电阻的投入时间。

为此，本文探索了一种通过改进接线用大多数普
通的开关测试仪来测量带并联电阻的断路器的合
闸电阻的投入时间的方法。

2开关测试仪测试端口的特点
为说明测量的方法，我们首先来了解一下开
关测试仪测试合闸时间过程和测试端口的特点。

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。

虚线内部为开关测试仪，其
中有若干个测试端口，J 为开关测试仪内部接点，
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 和分别为断路器的合闸线圈和常闭辅助接点，Kz 为
断路器主断口。

每一个测试端口的内部如图3，r 为测试端口
的内阻，S’为时间记录部分。

当我们启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。

该时间就是我们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。

图2中只画出了一相的
测试接线。

实际上我们测量时是三相同时测量，要用到三个测试端口。

每个测试端口S’分别记录各自测试端口的时间。

从而同时测出三相合闸时间。

从上述过程可见，测试端口判断出Kz 闭合是因为这
时测试端口有电流通过，使S’触发记时。

但并非只要有电
流就能触发S’记时，而是必须电流达到一定值才能触发S’
记时，我们称该临界电流为I 0。

由于Kz 基本是短接，因
此测试端口通过的电流大于I 0，使S’触发记时。

假如在测
试端口外临时串联一个电阻Rt ，如图4，此时Kz
即使闭合，测试端口通过的电流未必大于
J-开关测试仪内部接点S-开关测试仪内开始计时触发部分HQ-断路器的合闸线圈DL-断路器常闭辅助接点S-开关测试仪内计时开始触发部分r-测试端口的内阻;S’-时间记录部
分
I 0。

只有在Rt 小于一定值时，才能使测试端口通过的电流大于I 0，从而使S’触发记时。

我们称该临界电阻为Rt 0。

必须使测试端口外接电阻小于Rt 0，测试端口才能记时。

这就是开关测试仪测试端口
的特点。

3实际测试方法
由开关测试仪测试端口的特点可见，如果测量带并联电阻断路器时，假如每相断路器只接一个测试端口，显然只能测出Kz 或Kf 的其中之一的闭合时间。

假如每相断路器直接接两个测试端口，当Rf>Rt 0时，两个测试端口均无法测出Kf 的闭合时间，而只能测出Kz 闭合时间；当Rf<Rt 0时，两个测试端口均首先测到Kf 的闭合时间，而无法测出Kz 的闭合时间。

使测试失败。

但我们了解了开关测试仪测试端口的特点后，就可以利用该特点，改进测试接线，成功进行测试。

以下分两种情况说明。

3.1当合闸电阻小于临界电阻，即Rf<Rt 0时
当Rf<Rt 0时，测试接线如图5。

测试端口1直接
接到断路器断口两端，测试端口串联一个可调电阻
Rc 后接到断路器断口两端。

Rc 阻值必须满足两个条
件：①Rc<Rt 0②Rc+Rf>Rt 0。

当断路器进行合闸
时，Kf 先闭合，这时由于Rf<Rt 0，测试端口1能触
发记时，记下时间t 1，而对于测试端口2，由于此时
其外串接电阻为Rc+Rf>Rt 0，尚不能触发记时。

当Kz
稍后闭合时，对于测试端口2，由于此时其外接电阻
为Rc<Rt 0，使其能触发记时，记下时间t 2。

如此则
t 1，t 2分别测出。

3.2当合闸电阻大于或等于临界电阻，即Rf≥Rt 0时
当Rf ≥Rt 0时，如果仍然按图5接线，当Kf 闭合时测试端口1和2均无法测得t 1；当Kz 闭合时，测试端口1和2均测得t 2，因此只能测得t 2，使测试失败。

为此必须改变接线。

改变后测试接线如图6。

在图5接线的基础上，再在断路器断口两端并联一个可调电阻Rb 。

Rb 阻值必须满足其与Rf 并联后的阻值小于Rt 0，即
<Rt 0。

Rc 阻值必须满足两个条件：Rf Rb RbRf +①Rc<Rt 0②Rc+>Rt 0。

当断路器进行合闸时，Kf 先闭合，这时由于
Rf Rb RbRf +
<Rt 0，测试端口1能触发记时，记下Rf
Rb RbRf +时间t 1，而对于测试端口2，由于此时其外接电
阻为Rc+>Rt 0，尚不能触发记时。

当Rf
Rb RbRf +Kz 稍后闭合时，对于测试端口2，由于此时其
外接电阻为Rc<Rt 0，使其能触发记时，记下时
间t 2。

这样t 1，t 2也分别测出。

4
开关测试仪临界电阻Rt0的测定
方法从上述可见，要想成功测得t 1和t 2，必须
知道Rf 和Rt 0的阻值。

Rf 可由断路器说明书得
知。

但开关测试仪说明书并不提供Rt 0值。

因此
Rt 0阻值必须自行测得。

Rt 0的确定方法是用一个直流继电器Relay 模拟断路器来实测得到，如图7。

直流继电器线圈串联在直流控制回路中，直
流继电器的接点和一个可调电阻Rt 串联后接到测试
端口1两端。

先把Rt 放在某个阻值，当J 闭合时，
Relay 接点稍后闭合。

开关测试仪若能测出时间，则
说明Rt<Rt 0，应增大Rt ，再重复测试；若不能测出
时间，则说明Rt>Rt 0，应减少Rt ，再重复测试。

这
样经过若干次测试后就能得到Rt 0值。

5测试方法的验证
本人运用上述方法，在福州500kV 变电站年
检时对两台500kV 断路器进行测试，并把测试数据与交接试验时断路器厂家在现场测量数据进行比较，如表1。

表
1：年检自测数据与交接试验时断路器厂家在现场测量值进行比较运行
单元
500kV 福双线5053开关500kV 福双线5052中开关t 2（ms ）t 1（ms ）Δt=t 2-t 1（ms ）t 2（ms ）t 1（ms ）Δt=t 2-t 1（ms ）相别
自测值厂家值自测值厂家值自测值厂家值自测值厂家值自测值厂家值自测值厂家值A
59．6558．948．8648．510．7910．459．5160．150．8550．98．669．2B
60．7560．152．0751．58．688．659．9159．749．1849．610．7310．1C 60．5760．150．0549．810．5210．359．5260．050．2750．79．259．3
Relay-直流继电器
这两台断路器均为ABB生产，型号为HPL550TB2，Rf值约为400Ω，控制从福建福州到浙江金华双龙变电站约300多公里线路。

自测使用的开关测试仪为珠海英之泰厂生产，型号为KC/98H3，临界电阻Rt0值为450Ω。

自测时按图5接线，Rc取200Ω。

从表1可见自测值与厂家值基本一致，说明该方法是正确有效的。

总之，用普通测试仪测量断路器合闸电阻投入时间，测量每个断路器断口，需用两个开关测试仪的测试端口和一个或两个电阻，按照图5或6接线即可成功测量。