1、0 引言 DL/T5961996电力设备预防性试验规程规定：“高压断路器操动机构分、合闸电磁铁或合闸接触器端子上的最低动作电压应在操作电压额定值 30%65%之间” 。GB5019091电气装置安装工程电气设备交接试验标准也规定：“直流或交流的分闸电磁铁，在其线圈端钮处测得的电压大于额定值的 65%时，断路器应可靠分闸；当此电压小于额定值的 30%时，不应分闸” 。某些 SF6 断路器的液压机构的分闸回路是线圈串有电阻，如平开的 LW6-500 型，110VDC 直流操作电源，分闸回路为分闸线圈(18)外串 32 电阻。一般认为最低动作电压为分闸回路(包括串联电阻)全电压，如果最低动作电压为
2、30%Un 时，分闸线圈两端的动作电压仅为 11.88V，显然难以满足抗干扰的需要，有可能出现由于分闸线圈最低动作电压过低，断路器在强电磁干扰下“偷跳”现象。据不完全统计，葛洲坝大江电厂开关站 10 年来开关偷跳累计达 17 次，在对葛洲坝换流站 5061断路器进行修复、调试期间，发现 5061 断路器 3 天内偷跳达 5次。1 分析如在不改变断路器动作特性的基础上适当提高分闸线圈上的最低动作电压，则可增强断路器分闸回路的抗干扰能力，使之能满足如下要求：1)提高分闸线圈两端的最低动作电压，期望在 30%Un(Un 为额定电压)左右；2)分闸线圈串上电阻后分闸回路两端的最低动作电压不能超过 65
3、%Un；3)更换分闸线圈后，断路器的分闸时间等动作特性应符合规程要求；4)分闸线圈符合分闸电流通流能力的要求，防跳继电器(TBJ 启动电流为 1A)可靠动作。当操动机构的分闸阀不改变时，其所需最小开始动作的力 F 和机械功 W 将保持不变1 。F=6.4(IN)2S0.8g(z/l)2108，kg(1)在电磁铁参数不变时有：F（IN）2(2)W=(IN)2(G0-Gm)/2(IN)2G0/2(3)式中 G0 为电磁铁在吸合位置的磁导；Gm 为电磁铁在释放位置的磁导；z,l 为电磁铁的结构参数。由式(1)、(3)可知，若不改变操动机构的动作特性，就要保持分闸线圈的 IN(安匝数)不变，在此前提下
4、提高分闸线圈上的最低动作电压，有两种方法：1)改变阀结构，使分闸阀启动所需的力 F 和机械功 W 增加，这样由式(1)、(3)可知，如线圈匝数 N 和其他参数不变时，就会提高分闸电磁铁开始动作时所需的启动电流 Id，从而提高了分闸线圈上的最低动作电压；2)更换线圈，根据式(1)、(2)、(3)知，分闸阀启动所需的力 F 和静态机械功 W 不变时如改变分闸线圈，则更换前后两分闸线圈的 IN 应不变，故 IdN1IdN2(4)两不同分闸线圈 R2、R2 上的最低动作电压为：UR2IdR2，UR2IdR2。(5)由式(4)、(5)有：UR2IdR2=(IdN1N2）R2=UR2(N1/N2)(R2R
5、2)(6)因此，在保证线圈通流能力的前提下适当减小线圈线径，即可保持分闸线圈匝数变化不大而提高分闸线圈的电阻值，从而提高分闸线圈上的最低动作电压，且满足操动机构对分闸线圈的要求。第一种方法效果较好，但由于要改变阀结构，实施较困难；第二种方法需要更换分闸线圈，实施较容易，但由于整个分闸回路电阻增加了，回路电流减小，分闸回路的输入功率 P 也减小，从整个动态分闸过程来看2 ，会减小操动机构的分闸功，从而延长了分闸时间 td，效果可能要差一些。为此需要适当增加线圈匝数来加大分闸电磁铁的吸力和机械功，以改善其性能。现就第二种方法进行讨论。以葛洲坝换流站交流场 5061(LW6-500 型)断路器为例，
6、其操作电压为110VDC，分闸线圈规格为：0.35mm2 线径、1000 匝、18，外串 32 电阻，未更换分闸线圈前经试验测量，发现 5061 偷跳相(A 相)副分闸线圈两端动作电压 U2 仅为 15V 左右，而其它两相的主、副分闸线圈两端动作电压 U1 和 U2 也均在 20V 左右，测量结果见表 1。据判断可能是由于分闸线圈两端的最低动作电压过低，在变电站的强电磁干扰下引起断路器误动。因此，决定对 5061 的分闸线圈进行改造，初步选定 0.31mm2 线径、1300匝、30 的线圈，外串 30 电阻的方案。由式(6)可知其分闸线圈上的最低动作电压将会提高，但是由于分闸回路电阻增大，分闸
7、时间 td 也会变长。表 15061 更换分闸线圈前分闸线圈最低动作电压 V 相序 U1U2A1915B2020.5C1920 为了分析方便，我们与厂家协商提出了六种更换线圈的配置方案(主、副分闸线圈相同)进行比较试验，平顶山高压开关厂对其分别做了动作特性研究试验，考核其分闸时间、最低动作电压，及高油压低电压开关是否可靠动作等。最后确认，对 LW6-500、操作电源为110VDC 的 SF6 断路器，0.31mm2 线径、1300 匝、30 的线圈，外串 30 电阻的方案比较合适(厂方最低动作电压试验见表 2)。表 2 改进方案分闸回路最低动作电压 V 外串电阻/452030U124.728.
8、227.5U1+R624755 葛洲坝换流站 5061 断路器更换分闸线圈后，其试验结果如下所示：线圈试验表明：更换了分闸线圈后，断路器的分闸时间、同期、金属短接时间以及高油压低电压下断路器动作情况均满足规程要求；提高了分闸线圈上的最低动作电压；增强了断路器的抗干扰能力；断路器的分闸时间比原来变长了(见表 3)。5061 断路器自 1998 年 6月改造投运以来，至今未出现“偷跳” 。表 35061 断路器更换分闸线圈前后分闸时间 ms 相序原线圈新线圈tA20.925.3tB22.827.1tC22.426.2 表 4 更换分闸线圈后 5061 分闸线圈最低动作电压 V 相序U1+RU1U2
9、+RU2A56.127.5965.333.74B59.431.1562.632.72C62.131.7765.632.383 结论及建议对于分闸回路串有电阻的高压断路器，在满足规程的动作特性要求条件下，适当提高分闸线圈的电阻值，使分闸线圈两端的最低动作电压尽量接近 30%Un，分闸回路(包括串联电阻)两端的最低动作电压应大于 30%Un，小于65%Un，这样在满足分闸回路的通流能力要求和其它断路器动作特性要求的情况下，分闸线圈的最低动作电压将大大提高，既满足了规程的要求，抗干扰的能力也得到加强。作者简介：郭贤珊 1971 年生，硕士，工程师，从事高压设备在线监测研究，电话：(027)86762572。作者单位：郭贤珊(华中电力技术中心武汉 430072)李仲夫(华中2fh0f1c7b 新老藏宝图
