中国核工业第五建设有限公司
摘要：发电机出口断路器是核电厂厂房重要的高压电气设备之一，故发电机出口断路器系统工作的可靠稳定性影响着核电厂电力系统的正常运行。本文对断路器系统调试以及调试过程中遇到的问题进行了分析总结，以期对后续核电厂发电机出口断路器系统的调试工作有所借鉴。
关键词：发电机；出口断路器；电容器；调试技术
1 引言
发电机出口断路器是连接核电厂主变、高厂变与发电机的重要高压设备之一，采用发电机出口断路器可以实现在核电机组启停的过程中无需切换常用电，如若发电机侧发生故障时（如发电机、汽轮机、反应堆故障）只需跳开发电机出口断路器即可，减少了机组事故时的操作量、缩小了变压器事故范围，同时简化了核电厂运行及同期操作程序，据有关分析结果表明：采用发电机出口断路器后，可以使厂用电源切换减少到约1/348，作用显著。
2 发电机出口断路器系统
目前核电厂多采用发变组单元接线，即以500kV电压接入系统，发电机出口设出口断路器，发电机与主变压器采用离相封闭母线连接，而发电机出口断路器系统则由发电机侧接地开关、变压器侧接地开关、隔离开关、发电机出口断路器、电容器、电流互感器等组成，系统图如图1所示。
.png)
图1：发电机出口断路器系统图
接地开关用作安全、保护元件，通过接通接地开关，将外罩内的所有及部分带电零件都得以牢靠接地。隔离开关可承载发电机的满载电流，在空载条件下执行接通和断开操作。电容器可降低开断过程中出现的暂态恢复电压上升率。电流互感器则是将一次电流转换为控制或计量所需的二次电流。
3 发电机出口断路器系统调试过程
发电机出口断路器系统的主要调试范围包括SF6气体试验、断路器本体试验、隔离开关试验、接地开关试验、电流互感器试验以及电容器试验。
3.1 SF6气体试验
采用充气小车进行SF6气体充气，确认使用的充气管清洁干燥，检查各连接处密封紧固，防止漏气。采用SF6气体驱除减压阀及充气管道内的空气及水分，充气管路连接完成后，开启减压阀，缓慢操作减压阀，观察减压阀压力表及断路器气体压力表，使充气缓慢进行。
SF6气体充气完成静置24小时后应进行SF6气体微水量测试，采用专用接头和管路将被测量设备与微量水份测量仪连接好，然后缓慢开启仪器阀门，仔细调节压力和流速，测量断路器灭弧室内微水。测量过程保持测量气体流量的稳定，SF6气体微水含量应＜150μL/L。
3.2 断路器单体试验
1.采用兆欧表分别测量断路器的分、合闸线圈的绝缘电阻值，采用万用表分别测量分、合闸线圈的直流电阻值。
2.使用开关特性测试仪测量断路器的动作时间及动作特性曲线，将外部220V直流电源正负极分别接于分合闸线圈的电源端子上，并合上空开，用于电机储能，将外部110V直流电源正负极分别接于开关特性测试仪分合闸触发点一端和分合闸线圈负极端子，分合闸触发点另一端接分合闸线圈正极端子。按下合闸触发按钮，进行合闸操作，测量每相合闸时间并打印动作特性曲线，计算合闸同期性即三相合闸时间的最大差值。确认断路器处于合闸状态，按下分闸触发按钮，进行分闸操作，测量每相分闸时间，计算分闸同期性即三相分闸时间的最大差值。
3.用大电流微欧计测量断路器主回路的接触电阻，测试电流为100ADC，在断路器的发电机侧和变压器侧进行每相导电回路电阻测量。
4.采用可调直流电源，分别在不同电压等级下对断路器进行就地或远控操作，每次操作断路器均应正确可靠的动作，其联锁及闭锁装置回路的动作应符合产品及设计要求。
3.3 隔离开关试验
采用兆欧表测量隔离开关的有机材料传动杆的绝缘电阻其测量值不应低于3000 MΩ，测试结束后采用放电棒进行对地放电。对于每台电动操动机构，在接线端子额定电压Un、80%Un、110%Un下，对隔离开关分闸、合闸操作5次，均能可靠动作，其中Un为380V。隔离开关的机械或电气闭锁装置应准确可靠。
3.4 接地开关试验
对于每台电动操动机构，在接线端子额定电压Un、80%Un、110%Un下，对接地开关分闸、合闸操作5次，均能可靠动作，其中Un为380V。接地开关的机械或电气闭锁装置应准确可靠。
3.5电流互感器试验
1.采用兆欧表分别测量二次绕组间，二次绕组对地（外壳）的绝缘电阻，测试结束后采用放电棒进行对地放电。
2.采用万用表电阻档，测量电流互感器二次绕组的直流电阻。同型号、同规格、同批次电流互感器绕组的直流电阻和平均值的差异不宜大于10%。记录试验时温度，将测量值按如下公式换算至75℃的电阻值，应与出厂值比较基本无差别。
.png)
3.采用互感器综合测试仪测量电流互感器极性、变比、误差及励磁特性曲线，接线图如下图2所示，S1、S2接互感器综合测试仪二次侧，P1、P2接互感器综合测试仪一次侧，CT表示待测电流互感器。
.png)
图2 互感器综合测试仪接线图
3.6电容器试验
1.试验前对电容器进行外观检查，确认电容器外观无损伤。将兆欧表调至2500V档位，测量电容器电极对外壳的绝缘电阻，测试结束后采用放电棒进行对地放电。
2.用介质损耗测试仪测试电容器的电容值，电容值的偏差应满足厂家技术规范要求-5%～+10%。采用1kV试验电压测量电容器介质损耗角tanδ且tanδ应符合产品技术要求。
4 调试过程中的问题
4.1 发电机出口断路器拒合
在进行发电机出口断路器分合闸试验时却发现发电机出口断路器无法合闸，断路器发生拒合后调试人员对操动机构不动作的原因进行了排查。
1.检查脱扣器电源，测量脱扣器电源电压是否正常。通过现场检查脱扣器电源电压为DC110V，确认脱扣器电源正常。
2.检查辅助开关是否传递命令。承担控制和监控功能的辅助开关，断开控制回路及信号回路电源，现场采用万用表测量确认辅助开关动作正确。
3.检查分、合闸伺服阀线圈是否损坏。在确认回路停电后测量分、合闸伺服阀的直流电阻均为36.3Ω左右，与原始值36Ω相比无明显变化。
4.拆除分闸伺服阀接线座发现分闸伺服阀I阀杆未返回，而活动分闸伺服阀阀杆存在卡涩现象。
通过对以上原因进行排查，最终确认断路器操作机构拒合的原因为分闸伺服阀I在进行分闸操作后因阀杆卡涩未返回到起始位置引起。在合闸伺服阀接到合闸命令动作后，控制模块中的转换阀受到分闸阀阀杆未返回的影响其所受合力方向并未改变，此时转换阀并未向合闸方向运动，导致高压油无法进入传动杆端部油室，传动杆不能动作，从而导致断路器拒合。
4.2 电容器介质损耗角无法测定
在现场进行电容器介质损耗角测定时，因现场试验设备本身容量受限以及现场环境复杂，无法达到厂家测试条件，根据现场测试数据以及出厂值也无法确认电容器介质损耗角tanδ与试验电压之间的线型关系。电容器介质损耗角现场测试数据及出厂值见下表1。
表1 电容器介质损耗角测试数据
.png)
现场很难满足厂家出厂测试条件，经多方商定后续电容器介质损耗角测定应在测试设备容量满足的前提下提高测试电压，使得测试电压尽量接近出厂试验电压等级，并满足试验要求。
5 结束语
本文通过对ABB公司生产的HEC 7A型发电机出口断路器的调试过程以及调试过程中可能出现的问题进行了分析与解决，给后续机组发电机出口断路器的调试提供经验反馈以及调试技术参考依据。
参考文献：
[1]发电机断路器系统 HEC 7A操作手册
[2]《电气装置安装工程电气设备交接试验标准》 GB50150-2016
[3]《高电压试验技术 第1部分：一般定义及试验要求》 GB/T16927.1-2011
[4]《电力设备预防性试验规程》 DL/T596-1996
[5]《工业六氟化硫》 GB/T 12022-2014
[6]《六氟化硫电气设备中气体管理和检测导则》 GB/T 8905-2012