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對控制SF6斷路器合分時間的分析的論文
摘要：為了避免斷路器在合分操作過程中，出現合閘不到底就分閘的現象，導致合分時間過短，可以在斷路器給出合閘信號后，通過一些方法延遲一定時間，再給出分閘信號，保證斷路器在合閘到底后才進行分閘操作。這個要求可以在主控制室內實現，也可以通過二次回路實現。本研究分析了斷路器二次線路中的部分回路，找到如何實現延遲給出分閘信號的方法。
關鍵詞：合分時間：延時繼電器：輔助開關：瞬動輔助觸點
中圖分類號：TM561.3 文獻標志碼：A 文章編號：1674-8646( 2014 )02-0262-01
氣體絕緣金屬封閉開關設備簡稱GIS，它是由斷路器、隔離開關、接地開關等元件組成，是國家電網中的電力樞紐。隨著我國電力工業的高速發展、輸電網電壓級別的提高，高壓開關產品的電壓等級不斷增長，對GIS產品的需求量也隨之增加。斷路器作為GIS產品的主要功能元件，其穩定性對GIS產品乃至整個電網的穩定具有較大作用，因此如何提高斷路器的穩定性，滿足國家、國際標準對斷路器的各項規定，并最終實現國產化，成為各個高壓開關公司現階段的研究重點。本公司自主研發的HDB-8型800KV斷路器，用以替代進口斷路器，目前已通過各項型式試驗，現已投入生產，本研究主要針對斷路器的合分時間進行分析。
1 測量合分時間的必要性
合分時間又稱為金短時間，是合閘操作中第一極觸頭接觸時刻，到隨后的分閘操作中所有極弧觸頭都分離時刻的時間間隔，是斷路器設備的一個重要參數。
合分時間過長，則在斷路器重合閘時，由于斷路器不能及時快速切斷故障電流，而導致電網穩定破壞事故。合分時間過短，則在斷路器重合閘時，特別是在切斷永久短路故障情況下，會因滅弧室的絕緣強度和滅弧能力沒有足夠恢復，出現斷路器不能切斷故障電流，或出現重燃或重擊穿，導致嚴重的電網事故。因此，斷路器設備在投入運行之前或檢修維護時，均需要測量斷路器的合分時間是否滿足產品的要求，避免出現故障造成損失。
2 控制合分時間的基本原理
適當的合分時間可以保證斷路器設備在可靠合閘的前提下才進行分閘操作。合分時間可以通過合閘、分閘控制信號進行調整，也就是在主控制回路中，控制合閘、分閘輸出信號的先后順序，以達到保證斷路器先合閘到底的目的。也可以通過在二次回路中增加延時繼電器的方法來實現在同時給出合分信號的情況下，經過輔助開關與延時繼電器的作用，使斷路器的合分時間滿足要求。以下介紹的是在二次回路中增加延時繼電器，實現控制合分時間的方法。
在斷路器的二次回路中，合閘回路保持不變，在分閘回路中增加一個延時繼電器(AB×2)，在輔助開關上增加一對特殊的瞬動輔助觸點(80和89)，該輔助觸點在合閘位置或分閘位置時為斷開狀態，在輔助開關轉換過程中閉合，斷路器處于分閘位置時，同時給出合閘信號和分閘信號，斷路器合閘線圈接受信號開始合閘。在合閘過程中，瞬動輔助觸點(80和89)接觸，延時繼電器( ABX2)受電，常閉觸點(51和52)斷開。在瞬動輔助觸點斷開后，分閘回路的輔助開關觸點接觸，但此時延時繼電器的觸點仍然處于斷開狀態，分閘信號無法通過。直到延時繼電器觸點閉合后，分閘線圈接受信號，斷路器才能進行分閘操作。通過這種方法來實現對斷路器合分時間的控制，對于延時繼電器和輔助開關瞬動觸點的選擇和匹配要求很高。并且，在選擇相同的延時繼電器前提下，輔助開關的瞬動輔助觸點角度越大，斷路器的合分時間越長。
3 功能實現與元件的選擇
在規定的操作電壓、油壓、六氟化硫氣體額定壓力下，測量HDB-8型800KV斷路器的額定時間參數,表1HDB-8型800KV斷路器的主要額定時間參數
項目 規定值
額定開斷時間 40 ms
分閘時間 17ms ~ 24ms
合閘時間 55 ms ~ 80ms
分一合時間 0.3s
合一分時間 40ms ~ 50ms
合閘電阻提前接入時間 8ms ~11 ms
在HDB-8型8∞KV斷路器的試驗過程中，如果不對分閘回路做出調整，在合分信號同時給出的情況下，其合分時間約為29ms。若要將合分時間調整到40ms~50ms的規定范圍內，可以使用上述控制原理來實現。
選擇不同的延時繼電器和輔助開關瞬動觸點角度，其合分時間可以達到不同的要求。以天水繼電器和東牧快速繼電器為例，在輔助開關瞬動觸點角度分別為550、650、750的情況下，使用天水繼電器時，斷路器的合分時間分別是69.6ms、75.8ms、81 ms：使用東牧快速繼電器時，斷路器的合分時間分別是41.3 ms、44. 6ms、49.8ms。根據試驗要求，選用東牧快速繼電器配合輔助開關650的瞬動輔助觸點，可以保證合分時間滿足40ms—50ms的要求。
4 結語
通過HDB-8型800KV斷路器試驗的設計回路可以看出，根據不同產品的要求，選擇不同的繼電器和輔助開關進行配合，可以保證斷路器的合分時間符合產品的要求，確保斷路器在合閘到底的狀態下再進行分閘操作，提高了斷路器的穩定性。
參考文獻：
[1]徐國政，高壓斷路器原理及應用[M].北京：清華大學出版社，2000
[2]黎斌SF6高壓電氣設計[M].北京：機械工業出版社，2009.
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