断路器合分时间测试的改进

熊敏攀

摘 要

断路器合分时间长短是反映断路器短路开断性能的重要技术指标，过长或过短的合分时间都会导致严重后果。对断路器合分时间进行测试，能及时发现二次回路及断路器操动机构上的缺陷。使用现有国产断路器特性测试仪进行合分时间测试时，均需要人为设定一段合分控制时间来控制仪器切换合分电源输出，容易影响合分时间测试结果的准确性。本文提出两种改进合分测试仪器工作原理的措施，有助于提升测试仪器的易用性及准确性。

【关键词】断路器 合分时间测试 合分控制时间 合分时间测试改进

根据DL/T615-2013《高压交流断路器参数选用导则》的定义，断路器的合-分时间是指“合分操作中，从合闸操作的第一级触头接触时刻到随后的分闸操作中所有极弧触头都分离时刻的时间间隔。”合分时间又称为金属短接时间，它是断路器动、静触头在重合闸过程中的第一个“合”开始机械性接触起，直到重合闸第二个“分”又机械性地脱离接触止之间的时间间隔，它代表重合又再分时动、静触处于接通的时间区段。

测量断路器的合分时间的意义在于，当系统中发生接地或短路故障时，按照额定操作顺序，断路器在跳闸后会进行重合闸操作，若重合闸时短路故障仍未消除，断路器需立即跳闸。此重合闸又跳闸的过程即是一次合分操作。如果合分时间过长，则断路器将经受较长时间的短路电流，会对断路器及系统稳定性都会造成严重破坏；另一方面，合分时间也不能过短：由短路电流的暂态特性可知，断路器合上后，短路电流会有一个衰减过程，如果合分时间过短，分闸时的短路电流瞬时值将处于峰值附近而超过断路器的分断能力。同时，如果合分时间过短，断路器灭弧介质绝缘强度与机械性能没有足够恢复，将不具备铭牌上的开断能力。因此，合分时间过短则分闸时断路器容易因分断能力不足而损坏。

因此准确的测量断路器合分时间，对掌握断路器开断短路电流能力至关重要。本文提出一种断路器合分时间测试的改进措施，有助于提高断路器合分时间测试的准确性，能有效提高检修试验水平，为保障电网稳定运行夯实基础。

1 现有断路器合分时间测试原理

本文列举石家庄汉迪电气有限公司的GKCHD410E型高压开关测试仪为例，其他国产断路器合分测试仪测试原理与此类似。

测试基本原理图如图1所示。

其中J1、J2、J3分别为合闸、分闸、总路电源继电器，合上总路电源空开时，J3继电器动作，其常开触点闭合，电源回路接通，进入等待合闸或分闸控制信号状态。当按下手动合闸按钮或由仪器程序控制合闸输出时，J1继电器动作，其常开触点闭合，输出直流电压到断路器合闸回路；同理，当按下手动分闸按钮或由仪器程序控制分闸输出时，J2继电器动作，其常开触点闭合，输出直流电压到断路器分闸回路。

在进行断路器合分测试时，由仪器自动控制，先输出直流电压到合闸回路，J1导通，等待一段时间后，再输出直流电压到分闸回路，使J2的导通。在输出直流电压到合闸回路之后到输出直流电压到分闸回路之间的这段等待时间，叫合分控制时间，需由测试人员自行设置。一般需根据测试人员的经验，将这个时间设置为断路器合闸完成之后、断路器分闸回路辅助接点接通之前，以使得在断路器已经完成合闸，在分闸回路就位之前，仪器便完成直流电压切换输出至分闸回路的过程。仪器输出波形与断路器状态之间的逻辑图如图2所示。

如图2所示，在t0时刻，仪器输出直流电压到断路器合闸回路，断路器开始合闸，至t1时刻，断路器完成合闸，t1-t0即为断路器合闸时间，在t2时刻，仪器切换直流输出至断路器分闸回路，t3时刻断路器在辅助接点切换完毕后即开始分闸，到t4时刻完成分闸，t4-t1即为合分时间，其中t4-t3为断路器分闸时间。

2 测试中存在的问题

目前这种测试方式，存在一定的缺陷。容易发现，合分控制时间t2需靠测试人员自行设置。如果t2设置的太短，例如t2小于t1的话，可能导致合闸线圈提前失电，使断路器合闸不成功或合闸时间延长；如果t2设置过长，例如t2大于t3的话，会导致断路器分闸回路已就绪，但仪器未输出控制电流，延迟了断路器分闸时间，使合分时间过长。

因此，合理设置合分控制时间t2是保障断路器合分时间测试准确性的关键，必须保证t2介于t1至t3之间，才能准确测量断路器的合分时间。在实际工作中，由于作业人员经验欠缺，或由于对合分控制时间的重要性认识不足，对于合分控制时间的设置随意性较大，导致合分时间测试的准确性较差。

3 改进措施

为了进一步提高断路器合分时间测试的准确性，本文提出两种断路器合分测试仪器的改进方案，可以有效提高断路器合分时间测试的准确性，降低测试过程中的不可控因素，提高仪器的易用性。改进方案描述如下：

如前文所述，合分控制时间t2的设置是导致断路器合分时间测试不准确的关键因素。因此，只要排除人为设置合分控制时间t2的环节，由仪器来判断并设置合分控制时间便可提高测试的准确性。

方案一：

一种简单可行的改进方案是，在仪器采样回路采集到断路器合闸后，即断路器主动触头与静触头完成接触后，仪器便经过一个短延时（例如5ms）以后，便自动切换直流控制輸出到断路器分闸控制回路。因为断路器主回路导通到辅助回路完成切换还需经过一段时间，这段时间一般大于5ms。因此如果由仪器检测到断路器合闸后，经过一段短延时，自动切换控制输出，即可保证t2落在t1与t3之间，保证合分时间测试的准确性。

方案二：

第二种方案适合断路器本体机构有防跳回路的情况，在这种情况下，仪器可使用两套直流电源，同时输出直流控制电流至断路器的合闸回路与分闸回路。由于断路器防跳回路的存在，断路器不会发生跳跃，可保证断路器合闸后，在分闸回路导通的第一时间便收到分闸信号并立即跳闸，保证合分时间测试的准确性。

4 结论

本文分析断路器测试仪测试断路器合分时间的原理，找出了目前测试方式中存在的问题，并提出两种改进方案：

（1）国产断路器测试仪测量合分时间时需手动设置合分控制时间，引入了不可控因素，容易造成合分时间测试不准确。

（2）将手动输入合分控制时间改为由仪器自动判断的方式可以提高断路器合分时间测试的准确性。

（3）对于有防跳回路的断路器，可直接设置两路直流输出，同时输出到断路器合闸与分闸回路，便可避免设置合分控制时间的过程，提高断路器合分测试时间的准确性。

参考文献

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作者单位

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