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雙端接地斷路器開關合閘（分閘）彈跳時間及波形測試儀

(1)高壓斷路器發(fā)生誤跳閘時可能的原因和判斷的依據(jù)：

1)ZSGK-9C 開關(斷路器)機械特性綜合測試儀、雙端接地斷路器開關合閘（分閘）彈跳時間及波形測試儀可能的原因：斷路器操動機構(gòu)誤動作。

判斷依據(jù)：繼電保護無動作，電力網(wǎng)絡無因故障造成的電壓、電流波動。

2)可能的原因：繼電保護誤動作。一般是因繼電保護整定值不正確，中試控股繼電保護回路接錯線，電壓互感器或電流互感器二次回路故障等原因造成。

判斷依據(jù)：應綜合全部資料、數(shù)據(jù)和現(xiàn)象，進行綜合分析。

3)可能的原因：二次回路存在問題。

a．二次回路發(fā)生兩點接地引起斷路器誤跳閘。

判斷依據(jù)：直流系統(tǒng)絕緣監(jiān)察裝置動作，發(fā)生直流接地；電力網(wǎng)絡無因故障造成的電壓、電流波動。

b．二次回路接線錯誤引起斷路器誤跳閘。

判斷依據(jù)：經(jīng)檢查確有二次回路接錯線現(xiàn)象。

4)直流電源問題：電力網(wǎng)絡有故障或操作時，硅整流直流電源有時會出現(xiàn)電壓波動、干擾脈沖等現(xiàn)象，使繼電保護誤動作。

編輯

(2)高壓斷路器發(fā)生誤跳閘時處理的原則：

1)查明誤跳閘原因。

2)設法臨時排除造成誤跳閘的原因，盡快恢復斷路器運行。

3)及時處理引起誤跳閘的因素。

ZSGK-9C 開關(斷路器)機械特性綜合測試儀、雙端接地斷路器開關合閘（分閘）彈跳時間及波形測試儀

簡介

ZSGK-9C開關機械特性測試儀（帶合閘電阻功能）是我公司為適應現(xiàn)場測試高壓開關動作特性的需要，開發(fā)研制的專用儀器。它以單片機為核心進行采樣，處理和輸出，主要特點是采用漢字提示以人機對話的方式操作，漢字顯示結(jié)果并打印輸出，具有智能化、功能多、數(shù)據(jù)準確、抗干擾性強、操作簡單、體積小、重量輕、外觀美等優(yōu)點，適用于各種戶內(nèi)、戶外少油、多油開關、真空開關、六氟化硫開關的動特性測試。本高壓開關動特性測試儀最大的不同在于可以配置通用測速傳感器(加速度傳感器)。中試控股傳統(tǒng)的測速傳感器通常用滑線電阻器或光電傳感器(分光柵和光電編碼器兩種)，這幾種都由運動和靜止兩部分組成。測速時，分別安裝于開關的運動部件(動觸頭或提升桿)和靜止部件(將軍帽座或開關基座)上，而且配合要好。這樣，針對不同的開關就需要制作很多不同的安裝支架，現(xiàn)場安裝和拆卸都很困難。我公司經(jīng)過多年的研究，中試控股將加速度技術運用于開關測速中，解決了開關現(xiàn)場測速傳感器安裝難、配合難、測試難的技術難題。

通用測試傳感器，又稱為萬能傳感器。此傳感器不需要傳統(tǒng)傳感器的復雜安裝和環(huán)境要求，具有安裝方便，簡單等優(yōu)點。

特征

1、適用于國內(nèi)外生產(chǎn)的所有型號金屬觸頭的SF6開關、GIS組合電器、真空開關、油開關。

2、直線行程傳感器，旋轉(zhuǎn)傳感器，安裝極為方便，簡捷。

3、主機大屏幕、直透式、背景光液晶，對比度電子調(diào)節(jié)。全中文菜單提示操作，開關動作一次，顯示所有數(shù)據(jù)及波形圖譜。

4、主機可存儲多組現(xiàn)場分、合閘試驗結(jié)果，機內(nèi)實時時鐘，便于存檔保存試驗日期、時間。

5、內(nèi)置快速微型打印機，打印所有數(shù)據(jù)及圖譜。

6、儀器具有強大的數(shù)據(jù)分析功能，能對斷路器機械特性的各項指標參數(shù)進行有效分析。

性能介紹

1、ZSGK-9C 開關(斷路器)機械特性綜合測試儀、雙端接地斷路器開關合閘（分閘）彈跳時間及波形測試儀時間：12個普通金屬斷口的固有分、合閘時間。同相同期，相間同期。

2、重合閘：每斷口的合－分，分－合,分-合-分過程時間:一分時間、一合時間、二分時間、金短時間、無電流時間值。

3、彈跳：每斷口的合閘彈跳時間，彈跳次數(shù)，彈跳過程，彈跳波形；每斷口的分閘反彈幅值。

4、速度：剛分、剛合速度，最大速度，時間－行程特性曲線。

5、電流：分、合閘線圈的分、合閘電流值、電流波形圖。

6、動作電壓：機內(nèi)提供DC30～250V／20A數(shù)字可調(diào)斷路器動作電源，中試控股自動完成斷路器的低電壓動作試驗，測量斷路器的動作電壓值。

技術參數(shù)

1、使用環(huán)境

輸入電源：220V±10% 50Hz±10%

大氣壓力：86～106kPa

溫度：-10～45℃

濕度：≤80%RH

2、安全性能

絕緣電阻：＞2MΩ

介電強度：電源對機殼工頻1.5kV耐壓1分鐘，無閃絡與飛弧。

3、基本參數(shù)

（1）時間：量程：16000.0ms

分辨率：0.1ms

誤差：①200ms以內(nèi)

±0.1ms+1個字

②200ms以上

±2％

③同期

±0.1ms

（2）速度：量程：20.00m/s

分辨率：0.01m/s

誤差：①0-2m/s以內(nèi)

±0.1m/s

②2m/s以上

±0.2m/s

（3）行程：

量程

分辨率

誤差

真空斷路器

50.0mm

0.1mm

±0.5mm

SF6斷路器

300.0mm

0.1mm

±2mm

少油斷路器

600.0mm

（4）電流：量程：20.00A 分辨率：0.01A

（5）斷口類型：12路金屬斷口

（6）輸出電源：DC30～250V數(shù)字可調(diào)／20A(瞬時工作)

（7）尺寸及質(zhì)量：

主機：360mm×290mm×280mm 6kg

附件：370mm×280mm×220mm 9kg

功能展示

ZSGK-9C 開關(斷路器)機械特性綜合測試儀、雙端接地斷路器開關合閘（分閘）彈跳時間及波形測試儀查看菜單下有【曲線圖形】、【綜合數(shù)據(jù)】、【電阻波形】、【電阻數(shù)據(jù)】、【彈跳過程】、【數(shù)據(jù)分析】、【試驗信息】、【綜合打印】、

1、曲線圖形

測試結(jié)果的綜合曲線圖譜，包括各斷口的時間波形、彈跳波形、時間－行程曲線、線圈電流波形等，這些波形都是以時間為橫坐標在一個坐標圖上顯示的綜合圖譜。

2、綜合數(shù)據(jù)

以表格的形式顯示所測的結(jié)果值，包括各斷口的固有分合時間值、同相同期、相間同期、剛分剛合速度、最大速度、線圈電流、開關總行程、超行程或反彈幅值等。

3、電阻波形

對于帶合閘電阻的開關，顯示每斷口合閘電阻的過渡波形，每屏顯示一個斷口。

4、電阻數(shù)據(jù)

對于帶合閘電阻的開關，列表顯示每斷口合閘電阻的投切時間、電阻合上時刻T1、主觸頭合上時刻T2、電阻阻值。

5、彈跳過程

顯示各斷口的彈跳時間、彈跳次數(shù)。如果想看到每斷口更詳細的彈跳過程，在“詳細”光標下，按“確定”鍵，可看到相應斷口的第一合時刻、第一分時刻、第二合時刻、第二分時刻……的更詳細的彈跳過程。6、數(shù)據(jù)分析

對所測得的“時間－行程”曲線進行分析可以得到相關的數(shù)據(jù)，當然最主要的還是得到剛分剛合速度數(shù)據(jù)。

時間-行程數(shù)據(jù)曲線圖

操作提示：

進入“速度分析”界面，在“時間－行程”曲線上有實線、虛線兩根坐標豎線，虛線在A通道的剛分剛合點上，實線為剛分剛合速度的定義點，屏幕左上角為兩根坐標線與行程曲線上相交的坐標值。橫坐標為時間，縱坐標為開關動觸頭在此時刻下的行程位置點，實線可左右移動，移動時坐標點會實時變化，虛線不能移動。按向上或向下鍵可以將實線和虛線進行切換。

“S＝XX.X mm”為行程曲線上兩個坐標點的縱坐標之差；

“t＝XX.X ms”為行程曲線上兩個坐標點的橫坐標之差；

“V＝XX.XX m/s”為此兩點縱坐標差與橫坐標差之比值，即動觸頭在此兩點之間的平均速度。如果我們按開關中試控股的剛分剛合速度定義設定此兩點，那么V即為所測的剛分剛合速度。

當然，左右移動兩根坐標線到相應位置，查看兩坐標點的縱坐標之差，可以看到開距、超行程、過沖行程、反彈幅值等數(shù)據(jù)。在曲線上還可以看到動觸頭的起始運動時刻點等一系列“綜合數(shù)據(jù)表格”中沒有顯示的數(shù)據(jù)，供分析用。

7、試驗信息

試驗前儀器設置的試驗信息。

8、綜合打印

打印試驗日期、試驗內(nèi)容、試驗所得曲線圖譜、綜合數(shù)據(jù)。

測試設置

1、速度定義：儀器已經(jīng)固化了15種速度定義（注：此10種定義可以根據(jù)需要用PC機對儀器重新定義并固化），根據(jù)開關型號不同，選取相應的定義。如果找不到相應的定義，則一般取“合前分后10ms”測出“時間－行程特性曲線”再在曲線上進行相應分析得到相應速度值。

2、觸發(fā)方式：內(nèi)觸發(fā)：用儀器內(nèi)部直流電源進行分、合閘操作；外觸發(fā)：儀器內(nèi)部直流電源不工作，用現(xiàn)場電源(交流直流均可)操作開關動作。儀器做合（分）閘時，儀器的“外觸發(fā)”接線直接并接到合（分）閘線圈上，開關動作時，儀器從線圈上取電壓信號作計時起點。

3、測試時長：指內(nèi)部電源輸出操作電壓的時間長度。

250ms：一般開關的單分、單合試驗，選250ms時長；

500ms：一般開關“合－分”或“分－合”操作時，選500ms時長；

1000ms：老式的發(fā)電機出口開關如SN4-10G、SN4-20G的合閘時間一般大于500ms，做此種開關的單合、單分試驗時，選1000ms時長；

2000ms：開關做“分－合－分”操作時，選2000ms時長；

4000ms：進行儀器內(nèi)部操作電壓校驗時，選4000ms時長。

8000ms,16000ms：特殊用途。

4、傳感器安裝：根據(jù)測速傳感器安裝位置不同，選取相別。如果是三相聯(lián)動機構(gòu)，一般選在“A”相。

5、傳感器類型：有旋轉(zhuǎn)和直線傳感器兩個選項，根據(jù)所用的傳感器進行相應設定即可。

6、斷口類型：本機斷口類型只可選擇金屬斷口。

7、行程測試：用直線傳感器測速時，將此項開啟，能測得開關行程值；用旋轉(zhuǎn)傳感器測速時，將此項關閉。

8、行程設置：用旋轉(zhuǎn)傳感器和萬能傳感器測速時，輸入開關的總行程值。用直線傳感器測速及行程時，輸入傳感器的標注行程值。

220kV斷路器儲能機構(gòu)異常分析及對策

在2019年第10期《電氣技術》雜志上撰文，針對某燃機電廠220kV氣體絕緣封閉開關設備3年中多次發(fā)生斷路器液壓彈簧操縱機構(gòu)內(nèi)漏，由于發(fā)現(xiàn)不及時，造成運行和檢修非常被動的情況，對斷路器儲能機構(gòu)及二次回路詳細檢查、分析，最終確認在儲能電機回路加裝計數(shù)器，及早發(fā)現(xiàn)設備異常，及時進行處理。

氣體絕緣金屬封閉開關（gas insulated switchgear, GIS）設備由于占地面積少、運行維護簡單、可靠性、中試控股安全性高等優(yōu)點在電力系統(tǒng)中應用越來越多。GIS的核心設備是斷路器，其能承載正常工作電流，切除故障電流，在電網(wǎng)中具有保護和控制的雙重作用，是保障電力系統(tǒng)安全的重要設備。

ZSGK-9C 開關(斷路器)機械特性綜合測試儀、雙端接地斷路器開關合閘（分閘）彈跳時間及波形測試儀斷路器動作時由操縱機構(gòu)提供能量，其操縱機構(gòu)有很多種，液壓彈簧操動機構(gòu)是其中之一。液壓彈簧操動機構(gòu)是由碟形彈簧作為儲能部件、液壓油為傳動載體的高壓斷路器操動機構(gòu)，因驅(qū)動能量大、傳動平穩(wěn)、動作速度快的特點，在高壓斷路器中得到了廣泛應用。

運行中斷路器液壓機構(gòu)的故障現(xiàn)象時有發(fā)生。某燃機電廠220kV GIS在3年內(nèi)發(fā)生多起斷路器儲能機構(gòu)異常事件，由于不能及時發(fā)現(xiàn)，嚴重影響到整個220kV系統(tǒng)的安全運行。

1 設備概況

2011年5月投產(chǎn)的220kV升壓站，采用ZF9C- 252型GIS設備，為雙母線接線方式。全套GIS設備共有13個間隔，其中2個母線電壓互感器間隔，11個斷路器間隔，斷路器型號為LW24-252，液壓彈簧操縱機構(gòu)型號為CYA10-1，儲能電機型號為GPFX-052143。

2 斷路器液壓彈簧儲能機構(gòu)介紹

CAY10-1型液壓彈簧操縱機構(gòu)采用從德國進口的ABB公司1HDH411206M002型儲能模塊，由打壓模塊、控制模塊、儲能模塊、檢測模塊以及工作模塊組成。液壓彈簧操縱機組結(jié)構(gòu)如圖1所示。

1）當機構(gòu)需要儲能時，伺服閥將高壓油缸與工作缸油路切斷，儲能電機從儲油箱對高壓油缸打壓至50MPa，同時推動高、低壓油缸間活塞向下運動，使彈簧被壓緊。平時檢測模塊檢測高壓油缸內(nèi)油壓，當油壓低于49.5MPa時，儲能油泵起動運行直至正常油壓停止，如高壓油缸油壓低于49MPa閉鎖重合閘，低于45.5MPa閉鎖合閘，低于43MPa閉鎖分閘。

2）當開關接受合閘指令時，伺服閥帶電動作，高壓油缸高壓油進入工作油缸，在彈簧力作用和油壓作用下，中試控股推動斷路器動觸頭活塞向上運動，完成快速合閘，合閘完成后高壓油缸繼續(xù)建壓為重合閘做準備。

圖1 液壓彈簧操縱機組結(jié)構(gòu)圖

3）當開關接受分閘指令時，伺服閥動作使工作油缸活塞下部與儲油箱相通，工作油缸上部與高壓油缸相通，油壓作用使斷路器動觸頭向下運動，完成快速分閘。

3 設備異常情況及分析

2011年投產(chǎn)后，設備運行情況良好，但在2015年至2017年共發(fā)生4次儲能機構(gòu)儲能電機頻繁打壓事件，每次都是運行人員在巡檢時聽見儲能電機頻繁起動聲后才被發(fā)現(xiàn)，此時內(nèi)漏情況較為嚴重，需匯報調(diào)度緊急停用設備。

該機構(gòu)為德國原裝進口，國內(nèi)不具備修復能力，進口至檢修完畢需半個多月時間，造成設備長時間停用。如故障斷路器為母聯(lián)開關或發(fā)變組出口開關，會對機組及220kV系統(tǒng)運行方式產(chǎn)生嚴重的安全隱患。

停用設備檢查后發(fā)現(xiàn)故障原因都是機構(gòu)高壓油缸高壓油內(nèi)漏至低壓油缸。試驗時發(fā)現(xiàn)儲能電機每次僅打壓3s后即可恢復至正常油壓，而在2s后又會跌至儲能電機起動油壓，造成儲能電機頻繁起停。如故障持續(xù)發(fā)展可能會閉鎖斷路器的分、合閘，可能會造成嚴重后果。

對儲能裝置解體檢查后發(fā)現(xiàn)4次故障分別為：高、低壓缸活塞密封圈損壞；高低壓缸活塞面裂縫；伺服閥故障滲漏。

為了能在輕微內(nèi)漏時被及早發(fā)現(xiàn)，避免造成被動局面，對運行巡檢及設備情況進行了分析。

1）運行人員對斷路器儲能機構(gòu)巡檢的主要內(nèi)容：儲能機構(gòu)有無漏油、儲油箱油位是否正常、彈簧壓縮變化量。但儲能機構(gòu)內(nèi)漏可能是個緩慢發(fā)展過程，外部不會看到油跡，且彈簧壓縮變化量不超過10mm，無明顯觀察效果；而且儲能電機在嘈雜的環(huán)境中運行聲幾乎聽不見，運行人員不易發(fā)現(xiàn)儲能機構(gòu)內(nèi)漏異常。

2）為什么機構(gòu)內(nèi)漏頻繁打壓時無任何報警信號?儲能電機控制回路如圖2所示，當高壓油缸壓力低至49.5MPa時，33HB油壓開關閉合，中試控股49MX常閉接點正常時在閉合狀態(tài)，88M儲能電機直流控制交流接觸器帶電，儲能電機動作，當油缸壓力恢復后，33HB油壓開關斷開使電機停止儲能。

圖2 儲能電機控制回路

儲能電機帶“過流、超時”保護：異常情況電機打壓時間超過150s時48T時間繼電器動作；電機額定電流3A，當運行電流超過4.5A后熱偶繼電器動作。保護動作后中間繼電器49MX帶電斷開儲能電機接觸器控制回路，儲能電機跳閘并閉鎖起動，在就地GIS柜及機組DCS畫面上發(fā)信報警。

現(xiàn)場在液壓機構(gòu)內(nèi)漏但通過儲能仍能保壓情況下，儲能電機只會頻繁起動打壓，但連續(xù)運行時間不會超過150s，并且也不會使熱偶動作，所以不會觸發(fā)任何報警。

4 處理對策

為了能及早發(fā)現(xiàn)機構(gòu)異常，為運行調(diào)整方式及檢修留下空余時間，只有通過技術和管理手段進行改造。經(jīng)共同討論提出了兩種改造方案：①在高壓油缸處加裝壓力表，由運行人員巡檢時檢查油壓情況；②對儲能電機控制回路進行改造。在對兩種方案進行分析比對后，認為第一種方案不具備改造條件。

第一種方案需對高壓油系統(tǒng)改造，并加裝量程0～60MPa的壓力表，但由于油缸壓力過高，開孔及接頭等可能會形成新的漏點，同時國內(nèi)廠家對機構(gòu)不具備改造能力。第二種方案在儲能電機控制回路中加裝電機動作計數(shù)器，能及時發(fā)現(xiàn)電機頻繁起動，本著對原回路改動小，不影響原回路功能的原則下，認為此方案簡單有效。

控制儲能電機運行的接觸器為CJX4-259ZA直流控制交流接觸器，如圖3儲能電機接觸器回路所示，帶3對常開主觸頭和一對常閉輔助接點。現(xiàn)場輔助接點未使用，改造后引入220V交流電源，在輔助接點后串接德國庫伯勒公司的B16.21型6位機電式脈沖計數(shù)器，供電每通斷一次計數(shù)一次。由運行人員每天對儲能電機的動作次數(shù)進行抄錄、比對，如發(fā)現(xiàn)動作次數(shù)超過廠家規(guī)定的20次/天的要求或次數(shù)有明顯增加趨勢，則通知檢修人員檢查處理。

自2017年初起，ZSGK-9C 開關(斷路器)機械特性綜合測試儀、雙端接地斷路器開關合閘（分閘）彈跳時間及波形測試儀利用每次機組及線路停電機會逐個對斷路器儲能機構(gòu)進行了改造。在2018年3月4日，中試控股運行人員巡檢時發(fā)現(xiàn)停運中的#8發(fā)變組出口斷路器儲能電機一天動作41次，檢查確認為機構(gòu)內(nèi)漏，及時進行了更換處理，避免了在發(fā)變組運行中發(fā)生異常的安全隱患。

圖3 儲能電機接觸器回路

結(jié)論

ZSGK-9C 開關(斷路器)機械特性綜合測試儀、雙端接地斷路器開關合閘（分閘）彈跳時間及波形測試儀對220kV斷路器儲能機構(gòu)的異常分析及改造，雖然不能徹底解決儲能機構(gòu)滲漏問題，中試控股但能及早發(fā)現(xiàn)異常，并進行方式調(diào)整及檢修處理，也為遭遇同類異常情況的單位提供了改造方案。