真空断路器开合电容电流老炼试验

1、真空断路器开合电容电流老炼试验引言从电网运行情况看，因开关重燃故障引发的电容器损坏等事 故也时有发生。浙江电网均采用经过老炼试验后的真空断路器， 多年来未发生由于真空断路器重燃引起的重大事故。国家电网公司在新的十八项重大反措里明确要求高压大电流的老炼试验，应引起重视。一、真空灭弧室的老炼机理所谓老炼，就是通过一定的工艺处理， 消除灭弧室内部的毛 刺、金属和非金属微粒及各种污秽物，改善触头的表面状况，使 真空间隙耐电强度大幅提高； 还可改变触头表面的晶格结构， 降 低冷焊力，增加材料的韧性，使触头材料更不容易产生脱落，大 大降低真空灭弧室的重燃率。真空灭弧室老炼试验包括电流老炼和电压老炼。电流老

2、炼一般是用一百至数百安培的电流， 通过真空灭弧室的触头间隙形成 均匀的扩散型真空电弧，利用电弧的高温去除电极表面的薄层材 料，同时消除电极表面层中的气体、氧化物和杂质，改善触头表 面状况。电压老炼试验是通过施加高电压使真空电极放电，烧去触头表面的毛刺、杂质，提高真空灭弧室的耐压水平，有利于弧后绝 缘的迅速恢复。采用实际的电容器回路对真空断路器进行老炼操 作，兼有上述 2 种方法的效应。 以数百安培的电流进行电流老炼， 同时又以高幅值的恢复电压起到电压老炼的作用， 通过老炼初期 的击穿放电、 合闸时的机械捶击、 涌流热效应以及分闸时的电弧 烧灼，对触头表面进行处理， 能有效提升真空断路器的抗重燃

3、性 能。二、老炼试验的一般方法和要求真空断路器开合电容电流老炼试验参照GB1984-2003高压交流断路器进行，根据试验方式的不同，分三相老炼试验、单 相合成老炼试验和单相老炼试验。1 、试验方式1.1三相老炼试验采用三相电源回路进行老炼试验与断路器实际运行状况基 本一致，因此老炼试验优选采用三相回路，如图 1 所示，图中： Um为母线对地电压；Uf为试品极间恢复电压；Uc为电容器侧对 地电压；Uo为电容器组中性点对地电压；I为回路电流；C为电 容器组；TA为电流互感器；FD为放电线圈；SP为试品。图1 典型三相老炼试验接线1.2单相合成老炼试验35kV及以上真空断路器一般采用单相合成回路老炼

4、试验，典型接线如图2所示，图中：DL为试验回路断路器；T1为电流 回路变压器；T2为电压回路变压器；T3为电压回路调压器；C1, C2为电流回路电容器组；C3, C4为电压回路电容器组；L为调 频电抗器；K1为电压回路闸刀；SP1为试品被试相；SP2 SP3 为试品非被试相；TA为电流互感器；FYn为母线电压测量分压器； FYf为恢复电压测量分压器； MOA为避雷器；TV为电压互感器。单相合成回路的特点是用试品的非被试相作为电压隔离开关，实现电压与电流同步；用电容 C4电抗器L组成重击穿放电支路，模拟实际重燃放电，提高老炼效果。采用单相合成回路 进行老炼试验，能有效降低投切过电压，减小系统和设

5、备风险。图 2 典型单相合成老炼试验接线1.3 单相老炼试验当不具备三相试验条件时， 还可采用单相老炼试验， 试验接 线如图3所示，图中：Um为母线对地电压；Uf为试品极间恢复 电压；Uc为电容器侧对地电压；I为回路电流；SP为试品；C为 电容器组； TA 为电流互感器； FD 为放电线圈。图 3 典型单相老炼试验接线2、试验电流根据多种大小不同的电流对真空开关进行的老炼和现场跟 踪测试，试验电流过小，不足以消除灭弧室内杂质，试验电流太 大，则要求系统无功容量也较大，产生的电压波动也大。当老炼 试验电流为350400A时，电弧呈圆锥形，沿电极表面不断移动， 电弧弧柱的电流密度约为 105106

6、A/cm2,具有很好的清洗和净 化效应， 也不会烧蚀电极触头表面。 老炼试验电流和时间的推荐 值如表 1 所示。电流持续时间为 0.3s 较为适宜， 2 次试验的间 隔时间主要考虑断路器的储能、 机构动作后的稳定、 电弧熄灭后 灭弧室内微电物质的稳定等因素， 同时要避免间隔时间过长， 影 响试验效率。表 1 老炼试验电流和时间推荐值3、试验电压试验电压在试品分闸瞬间测定， 其相间电压应不小于系统标 称电压，并尽可能靠近试品处。对于三相试验，试验电压用三相 试验电压的平均值表示，通过示波器或瞬态记录仪等设备来确 定，任何相间的试验电压与平均试验电压的偏差不应超过10%。对于单相老炼试验， 于试品

7、处测得的试验电压应不小于 1.4 倍额 定电压 / 。4、电容回路电容器回路包括所有必要的测量装置， 如分压器等。 其电弧 最终熄灭后300ms时断路器断口电压的衰减不超过 10%并提供 1000ms的恢复电压。电容器组具有放电回路，关合操作之前， 在容性回路上无明显的剩余电荷。三相试验的回路中性点应绝 缘。GB1984-2003高压交流断路器要求恢复电压时间不少于 300ms但根据试验站开合容性电流试验的经验和数据统计分析， 断路器在电弧熄灭300ms后发生重燃的次数约占总次数的15%实测最大重燃时间为2150ms故将恢复电压时间延长至 1000ms。5、试验次数老炼试验的连续无重燃次数及试

8、验总次数限值如表 2所示。当三相和单相老炼试验连续 30 次、合成老炼试验连续 60 次无重 燃后，再次发生重燃的几率已远小于 0.1%。如果三相和单相老 炼试验总次数超过 150 次，合成老炼试验总次数超过 500 次后仍 有重燃发生，则通过老炼试验的可能性比较小。表 2 连续无重燃次数及试验总次数限值 单相合成老炼试验可通过 LC 支路模拟重击穿放电，提高老 炼效果， 但总体上由于对重燃的电流进行了限制， 对灭弧室的清 洗作用比较小，因此无重燃次数比直接试验要求多 30 次。三、老炼试验与型式试验的区别 真空断路器开合电容电流的型式试验和老炼试验均依据国标GB1984-2003咼压交流断路

9、器相关规定进行，两者区别如 下：1 、试验目的不同型式试验用于考核真空断路器性能，对重击穿和NSD敢数有严格限制。 老炼试验的目的是改善真空灭弧室性能， 对重燃不 进行考核， 只进行数据统计。 但当老炼试验中频繁出现重击穿或 NSDD且没有好转趋势，或试验次数达到规定上限，表明该断路 器真空灭弧室制造质量较差， 或机械特性及参数调整不当， 通过 试验已无法对其性能进行改善时，可以终止试验。2、试验对象不同 型式试验针对断路器某个型号规格的样品进行， 试验合格后 允许批量生产。 老炼试验则面向所有用于并联补偿装置的真空断路器，在投运前必须进行试验。3、试验方法和要求不同型式试验时为考验触头材料、 工艺及机构配合， 需要进行背 对背电容器组的涌流关合试验。 老炼试验一般在单个电容器组下 进行，通常不会出现诸如触头熔焊、无法开断等现象。此外，老 炼试验对合闸角度、分闸燃弧时间等也没有明确要求。结束语综合上述， 重燃主要出现在真空断路器灭弧室工作