1問(wèn)題的提出 高壓交流斷路器電壽命在中國(guó)最早是 由電力系統(tǒng)用戶(hù)提出來(lái)的。在20世紀(jì)60年代，電網(wǎng)中的油斷路器，每開(kāi)斷3次短路故障就要進(jìn)行解體大修。由于當(dāng)時(shí)型式試驗(yàn)條件很差，試驗(yàn)設(shè)備不夠大，某些高壓斷路器只能采用延伸法進(jìn)行短路開(kāi)斷試驗(yàn)，即通過(guò)額定恢復(fù)電壓、小電流試驗(yàn)和額定短路開(kāi)斷電流、低電壓試驗(yàn)，就認(rèn)為等價(jià)通過(guò)了額定恢復(fù)電壓下的額定短路開(kāi)斷電流試驗(yàn)，這種試驗(yàn)很難保證產(chǎn)品能達(dá)到額定開(kāi)斷容量；又由于用戶(hù)在斷路器運(yùn)行中不記錄短路故障容量。因此，為安全起見(jiàn)，只能規(guī)定開(kāi)斷3次故障就認(rèn)為不能再安全運(yùn)行了，必須安排大修。這 種規(guī)定實(shí)際上浪費(fèi)了大量人力、物力和財(cái)力，這種現(xiàn)象一直延續(xù)到70年代末，我國(guó)的斷路器短路開(kāi)斷型式試驗(yàn)設(shè)備已初具規(guī)模，電網(wǎng) 也開(kāi)始能記錄短路故障電流為止。與此同時(shí)，電力部一方面要求開(kāi)發(fā)短路故障記錄儀，另一方面要求制造廠(chǎng)提出不需檢修條件下斷路器的故障電流開(kāi)斷次數(shù)和不同開(kāi)斷電流下的相互折算方法，或提供不同故障開(kāi)斷電流下的允許開(kāi)斷次數(shù)曲線(xiàn)，即斷路器的電壽命，以便電力部門(mén)制定、修訂高壓斷路器運(yùn)行和檢修規(guī)程。 2　電壽命與不經(jīng)檢修的連續(xù)開(kāi)斷能力 電壽命與不經(jīng)檢修的連續(xù)開(kāi)斷能力指的是同一事件，但它們的概念卻并不相同。連續(xù)開(kāi)斷能力指在不允許進(jìn)行中間性檢修下的連續(xù)開(kāi)斷次數(shù)，或累計(jì)開(kāi)斷電流值。電壽命則不一定要有這樣嚴(yán)格的限制。但GIS中斷路器和真空斷路器的電壽命與連續(xù)開(kāi)斷能力卻有同樣的含義，因?yàn)檫@類(lèi)產(chǎn)品不允許進(jìn)行中間性檢修，或在指定的年限內(nèi)不需要檢修。而空氣斷路器和油斷路器的電壽命則可以比連 續(xù)開(kāi)斷能力長(zhǎng)得多，這是因?yàn)闄z修可以使這類(lèi)斷路器恢復(fù)原狀。隨著高壓斷路器技術(shù)的進(jìn)步，真空斷路器和SF6斷路器越來(lái)越被廣泛使用，雖然型式試驗(yàn)只能進(jìn)行連續(xù)開(kāi)斷試驗(yàn)，但實(shí)際上就是它們的電壽命試驗(yàn)。為簡(jiǎn)化語(yǔ)言和考慮習(xí)慣，在新標(biāo)準(zhǔn)中都統(tǒng)稱(chēng)為電壽命試驗(yàn)。 3　電壽命試驗(yàn)的演變 1982年1月，國(guó)際電工委員會(huì)（IEC）17A分委員會(huì)秘書(shū)處文件討 論表征電壽命（Electrical Endurance）試驗(yàn)的方法有3種：①美國(guó)建議樣品只在100%額定短路開(kāi)斷電流下進(jìn)行“分”的試驗(yàn)，試驗(yàn)中電壽命即累計(jì)開(kāi)斷電流值分別為400%、800%、1 200%……等級(jí)別，即4次、8次、12次……等級(jí)。②意大利建議考慮到斷路器在開(kāi) 斷時(shí)會(huì)遇見(jiàn)各種大小不同電流值的隨機(jī)組合，電壽命試驗(yàn)應(yīng)按表1中的方案進(jìn)行。折算到開(kāi)斷次數(shù)，舉例如100%額定短路開(kāi)斷電流開(kāi)斷6次、60%開(kāi)斷10次、30%開(kāi)斷20次、10%開(kāi)斷60次, 以此類(lèi)推。③瑞士、法國(guó)建議52 kV及以上電壓等級(jí)斷路器的電壽命試驗(yàn)應(yīng)按表2中的方案進(jìn)行。52 kV以下的斷路器可以不考慮近區(qū)故障，其他項(xiàng)目參照表2進(jìn)行試驗(yàn)。試驗(yàn)電流累計(jì)值也按400%、800%、1 200%……分級(jí)。 表1　意大利建議的電壽命試驗(yàn)方案 這3種方案電壽命試驗(yàn)基本上都按4、8、12……倍額定短路開(kāi)斷電流值為定值，具體做法：一種全用額定短路開(kāi)斷電流做試驗(yàn)；另一種用方式1、2、3、4按一定的比例做試驗(yàn)；還有一種則將斷路器應(yīng)該做的所有開(kāi)斷試驗(yàn)按 一定的次序排列進(jìn)行試驗(yàn)，實(shí)質(zhì)上并沒(méi)有增加型式試驗(yàn)開(kāi)斷工作量，只是考慮做到累計(jì)開(kāi)斷電流達(dá)到4、8、12、16倍額定短路開(kāi)斷電流后允許檢修或不檢修后再試，來(lái)決定產(chǎn)品電壽命長(zhǎng)短，這一方法的出發(fā)點(diǎn)是觸頭燒損與開(kāi)斷電流成正比，而不是平方關(guān)系。1982年6月在IEC 17A分委員會(huì)年會(huì)上，上述3個(gè)方案都未被接受，也就是說(shuō)直至1987年IEC 56：1987《高壓交流斷路器》標(biāo)準(zhǔn)中電 壽命試驗(yàn)仍未被列入。 表2　瑞士、法國(guó)建議的電壽命試驗(yàn)方案 　　這些電壽命試驗(yàn)數(shù)據(jù)對(duì)運(yùn)行部門(mén)極有參考意義。國(guó)內(nèi)外一些制造廠(chǎng)家都在執(zhí)行一系列的試驗(yàn)來(lái)確定自己產(chǎn)品的電壽命，以加強(qiáng)其競(jìng)爭(zhēng)能力。如法國(guó)MG公司FA4-525 kV SF6斷路器產(chǎn)品宣揚(yáng)為連續(xù)開(kāi)斷能力做了500次（各種大小電流、各種操 作順序），累計(jì)開(kāi)斷電流達(dá)2 000 kA，估計(jì)這是該型斷路器可連續(xù)工作25年而不需檢修的試驗(yàn)要求；瑞士ABB公司 ELK SP 32（550 kV） SF6斷路器開(kāi)斷63 kA可達(dá)20次、4 kA可達(dá)5 000次；法國(guó)Alstom公司提供了HVX（12 kV）真空斷路器允許開(kāi)斷次數(shù)曲線(xiàn)：100% 額定短路開(kāi)斷電流連續(xù)開(kāi)斷50次、50%額定短路開(kāi)斷電流連續(xù)開(kāi)斷124次、10%額定短路開(kāi)斷電流連續(xù)開(kāi)斷1 100次等。 　　我國(guó)根據(jù)用戶(hù)的要求，1985年原機(jī)械部在制定JB 3855—1985《10千伏戶(hù)內(nèi)高壓真空斷路器通用技術(shù)條件》和JB/DQ 2184—1985《3 kV～35 kV真空斷路器用真空滅弧室通用技術(shù)條件》中規(guī)定了額定短路開(kāi)斷電流開(kāi)斷次數(shù)：20 kA及以下的產(chǎn)品為16、30次；25 kA及以上 的產(chǎn)品為8、12、20次。原能源部標(biāo)準(zhǔn)DL/T 403—1991《10 kV～35 kV戶(hù)內(nèi)真空斷路器訂貨技術(shù)條件》中規(guī)定額定短路開(kāi)斷電 流開(kāi)斷次數(shù)：25 kA及以下的產(chǎn)品為30、50、75、100次；25 kA以上的產(chǎn)品再增加一檔20次。這些都是按同一額定短路開(kāi)斷電流重復(fù)次 數(shù)作為電壽命的試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)。 　　隨著用戶(hù)對(duì)電壽命試驗(yàn)呼聲愈高，IEC專(zhuān)門(mén)成立工作組對(duì)全世界各國(guó)運(yùn)行中的斷路器開(kāi)展電壽命調(diào)查，調(diào)查結(jié)果表明，實(shí)際運(yùn)行中斷路器開(kāi)斷額定短路開(kāi)斷電流的并不多，大量開(kāi)斷電流只有斷路器額定開(kāi)斷電流的10%～30%，而超高壓斷路器在運(yùn)行中幾乎沒(méi)有開(kāi)斷額定短路開(kāi)斷電流的工況。因此，IEC在20世紀(jì)90年代中期發(fā)布的標(biāo)準(zhǔn)修訂件中提出了《E2級(jí)斷路器》電壽命的概念：“在其預(yù)期的使用壽命期間，主回路中開(kāi)斷用的零件不要維修，其他零件只需要很少的維修（具有延長(zhǎng)的 電壽命斷路器）。”對(duì)52 kV及以下電壓等級(jí)的E2級(jí)斷路器開(kāi)斷試驗(yàn)的電流大小、操作順序和操作順序的次數(shù)是根據(jù)調(diào)查結(jié)果的概率統(tǒng)計(jì)而提出的，見(jiàn)表3。 表3　對(duì)52 kV及以下電壓等級(jí)的E2級(jí)斷路器電壽命試驗(yàn)方案 由表3可知，10% 額定短路開(kāi)斷電流下開(kāi)斷130次、30%額定短 路開(kāi)斷電流下開(kāi)斷130次、60%額定短路開(kāi)斷電流下開(kāi)斷8次、100%額定短路開(kāi)斷電流下開(kāi)斷6次，即總計(jì)開(kāi)斷274次的情況下試驗(yàn)?zāi)芡ㄟ^(guò)，開(kāi)斷壽命就滿(mǎn)足要求了，也就是說(shuō)在開(kāi)斷問(wèn)題上可以達(dá)到免維修了。中國(guó)IEC委員會(huì)曾向IEC工作組建議電壽命試驗(yàn)采用中 國(guó)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定，但答復(fù)是“電流與磨損的關(guān)系不像其表現(xiàn)的那么簡(jiǎn)單，不能有效折算”，因此末被采納。而工作組的建議方案 2001年正式列入IEC 62271-100《高壓交流斷路器》標(biāo)準(zhǔn)。2002年，我國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB 1984—2003 《高壓交流斷路器》修訂也 同樣采用了這一規(guī)定。它不分產(chǎn)品種類(lèi)、不考慮電壽命長(zhǎng)短、不研究產(chǎn)品實(shí)際運(yùn)行工況、不分質(zhì)量等級(jí)，已不是原來(lái)提出電壽命的初衷。 4　電壽命試驗(yàn)方法的討論 4.1　對(duì)斷路器制造廠(chǎng)的意義 　　（1） 斷路器所采用的各種滅弧介質(zhì)，如油、空氣、真空、六氟化硫，它們?cè)跍缁∵^(guò)程中對(duì)觸頭燒損的表現(xiàn)是不一樣的，且同一種介質(zhì)因斷路器設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)不同對(duì)觸頭燒損的表現(xiàn)也不一樣。所以斷路器的電壽命應(yīng)有長(zhǎng)短之分，不應(yīng)該用一種電壽命試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)來(lái)考核所有類(lèi)型斷路器，E2級(jí)電壽命試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)真空斷路器容易做到，六氟化硫斷路器較難通過(guò)，而油斷路器只能做到E1級(jí)。另外，有些真空斷路器的電壽命可以大大超過(guò)此規(guī)定，而有些只能勉強(qiáng)達(dá)到，產(chǎn)品質(zhì)量的良莠不能體現(xiàn)出來(lái)，限制了技術(shù)水平和制造水平的提高。 　?。?） 電壽命型式試驗(yàn)費(fèi)用的比較。對(duì)12 kV，31.5 kA斷路器，新標(biāo)準(zhǔn)電壽命試驗(yàn)費(fèi)是20次額定短路開(kāi)斷電流電壽命試驗(yàn)費(fèi)的3.17倍；而20 kA斷路器新標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)費(fèi)是30次電壽命試驗(yàn)費(fèi)的2.83倍。如按累計(jì)電流∑I2關(guān)系粗略折算，則新標(biāo)準(zhǔn)274次的開(kāi)斷能力相當(dāng)于額定短路開(kāi)斷電流21.88次的開(kāi)斷能力，上要多花2倍的試驗(yàn)費(fèi)，很不經(jīng)濟(jì)。尤其在中國(guó)，有成百上千家斷路器制造廠(chǎng)，累計(jì)增加的人力、財(cái)力消耗是巨大的。 4.2　對(duì)用戶(hù)的意義 　?。?） 用戶(hù)可根據(jù)斷 路器的使用場(chǎng)合來(lái)選用電壽命長(zhǎng)短不同的斷路器，以保證運(yùn)行安全可靠。 　?。?） 為推廣斷路器狀態(tài)檢修，目前開(kāi)發(fā)的儀器都是 測(cè)量開(kāi)斷時(shí)電流波形，按一定的方法加權(quán)累計(jì)（∑I(xiàn)α或∑Iαt，），當(dāng)斷路器累計(jì)開(kāi)斷電流達(dá)到該斷路器開(kāi)斷閾值后即報(bào)警。這就需要不同開(kāi)斷電流大小的轉(zhuǎn)換關(guān)系，有些儀器生產(chǎn)廠(chǎng)認(rèn)為觸頭燒損與電流平方成正比（有的制造廠(chǎng)將α定為1.5～2.0），并將它設(shè)計(jì)到儀器的軟件中，這對(duì)用戶(hù)非常有用；也有人認(rèn)為由于電弧對(duì)觸頭燒損的過(guò)程極其復(fù)雜，因此很難 做到各種不同開(kāi)斷電流之間的正確轉(zhuǎn)換，雖然很多制造廠(chǎng)提供了一些轉(zhuǎn)換公式或電壽命曲線(xiàn)，但他們?nèi)苑穸ㄟ@種做法。為避開(kāi)這一矛盾，從實(shí)際概率出發(fā)，提出了“274次試驗(yàn)方法”。但這種統(tǒng)計(jì)隨著時(shí)間的延伸、產(chǎn)品技術(shù)的進(jìn)步是變化著的，實(shí)際并不真正 符合具體安裝點(diǎn)的工況；在使用中實(shí)際開(kāi)斷電流是隨機(jī)的，如果實(shí)際開(kāi)斷電流不符合274次開(kāi)斷電流設(shè)定的大小、順序和次數(shù)，那么該 怎樣處置，怎么判斷電壽命是否到頭了；為了判斷電壽命是否到頭，仍舊不得不想辦法從274次各種開(kāi)斷電流之間去找出電流之間 的轉(zhuǎn)換關(guān)系，這就又回到了上述想避開(kāi)的難題。轉(zhuǎn)換關(guān)系不解決，電力部門(mén)想實(shí)施狀態(tài)檢修就無(wú)法實(shí)現(xiàn)了。  4.3　電壽命試驗(yàn)問(wèn)題的焦點(diǎn) 　　各國(guó)向IEC 17A提出的方案我們認(rèn)為都比較實(shí)際，尤其是美國(guó)方案與我國(guó)很接近。由于采用不同的電壽命次數(shù)來(lái)分等級(jí)可以反映出不同質(zhì)量、不同水平的產(chǎn)品，因此讓用戶(hù)去選用其所需要的產(chǎn)品，實(shí)行優(yōu)質(zhì)優(yōu)價(jià)，這是最 合理的。問(wèn)題在于不同開(kāi)斷電流之間的互相轉(zhuǎn)換，有人認(rèn)為開(kāi)斷一次額定短路開(kāi)斷相當(dāng)于開(kāi)斷10次10%額定短路開(kāi)斷電流，也有人認(rèn)為相當(dāng)100次。所以認(rèn)為我國(guó)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)中電壽命次數(shù)太高了，比IEC新標(biāo)準(zhǔn)要求高得多，結(jié)果GB 1984—2003《高壓交流斷路器》標(biāo)準(zhǔn) 采納了這一建議。 實(shí)際對(duì)比試驗(yàn)也表明，按IEC標(biāo)準(zhǔn)做電壽命試驗(yàn)比按30次額定短路開(kāi)斷電流進(jìn)行電壽命試驗(yàn)要容易通過(guò)。中國(guó)電壽 命試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)次數(shù)定為多少合理還有待討論，關(guān)鍵是要研究出折算轉(zhuǎn)換方法，那怕不那么精確，但只要實(shí)用，對(duì)用戶(hù)來(lái)說(shuō)是很有用處的。致于IEC標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定，從目前來(lái)看應(yīng)該說(shuō)還存在很大的不合理性。 　　中國(guó)高壓開(kāi)關(guān)IEC工作小組還應(yīng)繼續(xù)努力，并聯(lián)合其他國(guó)家 向IEC TC17A委員會(huì)提出電壽命試驗(yàn)應(yīng)采納中國(guó)電力行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)委員會(huì)試驗(yàn)方案的建議，直至建議被采納為止。 5　結(jié)論 綜上所述，斷路器電壽命試驗(yàn)在我國(guó)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)中的規(guī)定是合理可行的，而且已執(zhí)行近20年，促進(jìn)了我國(guó)真空 斷路器和SF6斷路器的技術(shù)進(jìn)步，應(yīng)予保留。以IEC國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)有了新規(guī)定，為使我國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)與國(guó)際接軌，也應(yīng)采納，以利于產(chǎn) 品出口。為使國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)符合中國(guó)國(guó)情，又合理可行，建議GB 1984—2003《高壓交流斷路器》標(biāo)準(zhǔn)中E2級(jí)斷路器的規(guī)定按DL/T 402—1999《交流高壓斷路器訂貨技術(shù)條件》中E2級(jí)斷路器要求修訂，即IEC 62271-100《高壓交流斷路器》標(biāo)準(zhǔn)中的E2級(jí)斷路 器要求和電力行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)DL/T 403—2000《12 kV～40.5 kV高壓真空斷路器訂貨技術(shù)條件》中E2級(jí)斷路器電壽命試驗(yàn)的規(guī)定并列采用。