1、1高压试验接线对断路器的影响探索与实践摘要：在高压试验中，试验接线很重要；试验接线接触的好坏直接关系到试验结果的真实性。在测试断路器回路电阻时，应在保证电流线钳与断路器接触良好情况下，尽量缩小两电压线钳间包含的断路器外部引线电阻的范围。在回路电阻测试异常的排查中，应区分电流线或电压线故障而引起测试异常情况的不同，从而进行有针对性的处理。在断路器断口并联电容的电容量介损测试中，应使加压线与被试品接触良好，避免因接触不良引起的测试误差；同时，在电容量介损测试异常时，应注意排查接线不良引起测试结果异常的可能。 关键词：试验接线；断路器；回路电阻；电容量；介损；探索与实践 中图分类号：TM561 文献
2、标识码： A 文章编号： 前言 在电力系统中断路器是重要的电气设备，起着切断或关合电流的作用。为了判断运行中断路器的健康状态，需要对断路器定期开展高压试验测试，其试验结果是设备维护决策的重要依据。当测试结果异常时，一般应查明引起异常的原因，在排除由试验方式原因引起后，可怀疑设备存在问题，应对被试设备进一步检查。 在试验结果异常时，试验接线的影响是不可忽视的一个重要因素。根据测试经验，试验接线对高压试验结果的影响较大，失真的试验结果2给判断一次设备的真实状态带来障碍甚至是误判。断路器回路电阻测试和断口并联电容器的电容量/介损(Cx/tan)测试均是预试规程中规定的试验项目1。在断路器回路电阻测试
3、中，试验接线接触不良或断线将会使试验无法正常进行；在断路器断口并联电容器测试中，试验接线的接触不良将会造成测试结果的严重失真，容易造成误判。本文将以断路器回路电阻测试和断口并联电容的电容量介损(Cx/tan)测试项目为例来说明接线的重要性。 1 回路电阻测试 断路器回路电阻测试目的主要是判断动、静触头是否接触良好，避免在运行中断路器异常发热而造成事故。断路器导电回路的测试方法采用直流压降法，要求测试电流不小于 100A，目的为了是消除断路器动、静触头间氧化膜的影响，因氧化膜在大电流下很容易击穿从而可减小测量误差。因断路器回路电阻为 级，为了避免导线电阻和接触电阻对测试结果的影响，在回路电阻测试
4、中采用电流线(图 1 中 C1、C2)与电压线(图 1 中 P1、P2)分开的接线，电压线布置在电流线的内侧方式，即四端法。测试时，对被试品施加恒定的直流电流，测试此时的被试品两端的电压，通过了计算即可得到被试品的电阻值，即为回路电阻值。 图 1 回路电阻测试 在断路器回路电阻测试中，试验人员接线完毕并检查无误后方可开始测试；在测试中可能会出现线路开路、阻值为零和阻值偏大情况。下面以 500kV 断路器回路电阻测试为例对测试及分析过程进行介绍。 31.1 线路开路情况 当测试仪器显示线路开路时，试验人员在地面观察 500kV 断路器上的接线确实已经接好，检查断路器确实在合位，于是怀疑测试仪器有
5、问题。试验人员用回路电阻测试仪自带的校验电阻进行检查，检验发现测试仪器可以正确检测出电阻值，说明测试仪器是完好的。 至此只有导线尚未进行排查。随后，试验人员用万用表对断路器的试验接线进行了检查。检查发现 C1 与 P1、C2 与 P2 是连通的，说明电流线和电压线不存在断线情况；但在测试 C1 与 C2 间的电阻值时发现其电阻值约 16，判断原因为断路器上试验接线未接触好，分析原因为断路器引流线上的金属氧化膜所致。重新夹接电流钳后，测试结果正常。 通过了分析，此次线路开路的原因为被测电阻超过回路电阻测试仪测试量程所致，即仪器的输出容量不能满足大电阻测试要求，电流施加不上去所致。该回路电阻测试仪
6、的量程为 010m。 1.2 阻值异常 断路器回路电阻阻值异常情况可分为阻值为零和阻值偏大两种情况。在断路器回路电阻测试中，当测试仪器显示被测回路电阻值为 0 时，对测试线进行检查发现电压测试线回路不通。经分析，对于断路器回路电阻值为 0 的情况，其原因为断路器测试中电压线未得到电压信号。此情况可分为两种情况，一种情况为由于断路器涂漆等原因使接触不好，改换线夹搭接位置后，测试可恢复正常；另一种情况为导线断线所致，例如，试验人员在检查中用万用表测量发现一侧的电流与电压引线之间4不通，动过线夹后，仍不通，可判断是由于电压线断线引起的。经更换测试线后，测试可恢复正常。 对于敞开式断路器回路电阻值，规
7、程要求其不大于制造厂规定值的120%。当测试数值超过此范围时，应排除接线的影响，可通过变换电压线接线位置尽量减小断路器外部出线电阻的影响，并可通过断路器多次合分减小断路器触头氧化膜电阻的影响；有条件时，可采用大电流进行复测。 1.3 理论分析 因断路器回路电阻测试为直流压降法测试，其电阻计算公式为R=U/I。当电流为 0 时，表示导线断线或电阻过大，此时仪器输出电流施加不上去，而根据计算公式电阻计算值为无限大，仪器将提示线路开路。当电压为 0 时，则根据计算公式电阻计算值为 0，此时则表示电压线未得到电压信号，可能为电压线夹接触不良或电压线断线。当电压线 P1、P2间包括过多的断路器外部引线或
8、出线排电阻时，电阻测试值将增大，因此测试时应尽量缩小 P1 与 P2 间包含的断路器外部引线电阻的范围。 2 断口并联电容的电容量介损测试 被测试的 500kV 瓷柱式断路器为两断口结构，每一断口各有 1 只断口并联电容，断口并联电容的作用是在断路器操作时均匀断口间的电压分布。按规程要求，预试时需要测试电容量/介损(Cx/tan)。电容的电容量主要与电容的结构尺寸和极板间绝缘介质的介电常数有关。绝缘介质的介质损耗由介质在电场作用下的电导、极化和局部放电而产生的损耗组成，通常以介质损耗角正切值(tan)的大小作为一个指标来判断介5质绝缘性能的好坏。在一定的电压和频率下，tan 与绝缘介质的形状、
9、大小无关，只与介质的固有特性有关。tan 可以有效地发现绝缘受潮、穿透性导电通道、绝缘内含气泡的游离、绝缘分层和脱壳以及绝缘有脏污或劣化等缺陷2。 2.1 试验现象 在某站 500kV 瓷柱式断路器断口并联电容器测试中，发现该断路器A 相介损测试异常。数据如表 1 所示。电容量/介损(Cx/tan)测试方法为正接法。 表 1 断路器 Cx/tan 测试数据 表 1 中 C 测试和 tan 测试为本次测试值，C 交接和 tan 交接为交接试验时测试值。从测试数据分析，断口并联电容器的电容值和介损值较交接时的测试值均有很大的偏差。该站投运时间不长，两次测试时间相差为 1 年左右。为了确认设备是否存
10、在异常，对该断路器断口 1 的并联电容进行了现场高压介损测试。由于现场试验条件限制，施加的电压最大为 53kV，高压介损测试情况如表 2 所示。 表 2 断口 1 并联电容高压介损测试结果(含升压和降压过程) 从表 2 中可以看出，在电压上升过程，随着电压的升高电容值逐渐趋于稳定值；介损值随电压的升高而逐渐降低，当电压大于 41kV 后介损值又有升高的趋势；而在电压下降过程，介损值随着电压的下降而升高。此现象与电容器绝缘存在缺陷的现象不符，存在缺陷的情况应为介损值6随着电压的升高而有所升高，因此被试品可能不存在问题3。 试验人员接着做了断口 2 的高压介损，测试情况和表 1 的相似。为了排除试
11、验仪器的测试的问题，更换仪器后测试结果和更换前结果一致，说明不是试验仪器的问题。 试验人员接着对加压线进行了检查，发现断路器中部的加压线固定在了均压环上，均压环上的油漆未清除，导线直接固定在了未清除油漆的均压环上。经清除油漆后，重新接线测试，测试结果如表 3 所示。 表 3 重新接线后介损测试 从表 3 测试结果分析，电容量/介损测试结果恢复正常，引起此次电容量和介损变化的原因为均压环上的油漆薄膜引起。 2.2 原因分析 因加压线与电容器端子间存在油漆膜，相当于在电容器与加压线间又串入了阻抗。为了分析方便采用电介质的串联模型进行分析，如图 2所示为电介质的串联模型与相量图。 图 2 电介质的串
12、联模型与相量图 在电压较低情况下，油漆膜作介质未能击穿，测试得到的电容值为油漆膜作介质的电容与断口并联电容器的串联。结合表 2、表 3 中的数据，由断口并联电容的电容量 1030pF 及油漆膜电容与断口并联电容的串联后总电容 935.4pF(加压 15kV 时)可计算出油漆膜做介质的电容量约为10.18nF。因施加在油漆膜上的电压与电容值成反比，油漆膜上的分压并7不大，比如电压升至 15kV 时，油漆膜承受电压约 1.38kV；当电压继续升高后，油漆膜击穿程度加重，所测电容值逐渐接近断口并联电容器的交接试验值。 因油漆膜电阻的存在，在电压的作用下必然产生有功损耗，这就意味着有功功率的增加；根据
13、介损值 tan 为介质的有功功率损耗与无功功率损耗的比值，在有功功率增加而无功功率变化不大的情况下，测试得到的介损值必然会增大。 随着电压的增加，油漆膜被击穿程度在逐渐加重，油漆膜的电阻在不断降低，因此所测得介损值会随着电压的增加而逐渐下降。但当电压较高时，由于引线电晕的产生，使介损值有增加的趋势。随着电压的不断下降，油漆膜绝缘在不断恢复，油漆膜形成的阻抗在不断增大，因此所测得的介损值在不断增加，电容值在不断减小。 当清除油漆膜后，加压线与电容器端子间油漆膜引起的阻抗不复存在，因此清除油漆膜后测试得到的电容量介损值为断口并联电容真实值。3 结束语 着重阐述对高压试验接线对试验结果的影响非常大，接线出现了问题容易造成测试异常或结果失真。以断路器回路电阻测试和断口并联电容器的电容量介损测试为例子，并且介绍了接线原因引起测试结果异常的排查过程，论述了测试结果失真的原因。本文给出的断路器回路电阻测试和断口并联电容器的电容量介损测试异常的分析处理过程实例，可供开展类似高压试验项目时的参考。 8
