making and breakingtests
简介
考核高压开关设备在各种工作条件下的开断与关合能力的试验。高压开关设备应能在其技术条件规定的所有情况下开断与关合电路。开断与关合的过程非常复杂，难于计算，只能依靠试验进行研究与考核。开断与关合过程的主要参数是开断与关合电流、关合电压与开断后的恢复电压特性。
各种电气回路中的电流与瞬态恢复电压各不相同。根据操作电流的大小和回路性质的不同，可将各类操作方式分为：①大电流操作，有出线端短路(端部短路)、近区短路、失步、异相接地、发展性故障和并联开断六种; ②电感性小电流操作， 有开断与关合电动机、并联电抗器和空载变压器三种; ③电容性电流操作，有开断与关合电容器组(单组的或多组并联的)、空载架空线和空载电缆三种。
近年来，除上述各种开断方式外，又增加了二次开断，是指小容量电力变压器二次侧短路，但二次侧断路器拒动， 由一次侧断路器动作开断发生在二次侧的短路故障。这种情况下的开断电流接近断路器的临界电流。当变压器中性点接有电抗器时，在首开相灭弧后，如果其余两相出现截流， 中性点电抗器释放出的能量将引起过电压。如果断路器不能胜任这种工况，将因不能灭弧导致事故。
此外， 断路器能自激灭弧的电流下限值称为临界电流值， 对具有临界电流值的断路器应进行临界电流的开断试验。
出线端短路故障试验 短路发生在开关设备出线端的端部，是开断、关合试验的基本方式和设备型式试验的主题内容(见大功率试验)，并按此试验结果规定出开关设备的额定短路开断电流、额定瞬态恢复电压特性等基本参数。开关设备应能在各种开断电流值下直到额定短路开断电流下顺利地进行操作。
近区短路故障试验 距离断路器出线端数百米至数千米处发生的短路， 即从断路器到短路点之间有一条架空短线。由于短线有一定的阻抗，近区短路电流小于出线端的短路电流，但开断近区故障却更为困难，特别是对于压缩空气式和SF6类断路器。因为在断路器的灭弧瞬间， 储存在短线对地电容中的电能以接近于光速在短线上往返振荡， 在短线的端部形成高频锯齿状电压波， 从而在断路器断口间形成极高的恢复电压上升率(达10 kV/μs或更高)，致使断路器开断失败。国际电工委员会(IEC)规定：只有与架空线直接相连，额定短路开断电流大于12.5 kA， 额定电压为52 kV及以上的断路器才需要进行近区故障试验 (中国标准规定为额定电压72.5 kV及以上)。试验时的短线长度应将短路电流限制到其额定值的90%和75%，试验条件以单相短路为其代表。由于开断的困难来自高的恢复电压上升率，因此，每相的断口数越多，每个断口的负担就越小。超高压开关设备在其发展的初期每相断口数较多， 能满足高恢复电压上升率的要求。但近年来，超高压断路器每相断口数越来越少，550 kV级趋势是一个断口， 因而近区故障试验显得更为重要。
失步开断与关合试验 处于两系统间联络线上的断路器，当两端的系统失步时，通过断路器的电流为系统间的振荡电流。当这一振荡电流被开断后，断口间的电压为两端系统的电压相量之差， 并应计及地电流的影响。这种情况下，断路器上的瞬态恢复电压最高可达相电压的3倍(非有效接地系统)或2.6倍(有效接地系统)。IEC规定的额定失步开断电流为额定短路开断电流值的25%，其瞬态恢复电压工频分量为相电压的2.5倍(中性点不接地系统)或2倍(中性点直接接地系统)。这种电压高而电流不很大的条件可能使断路器难于开断。IEC又规定， 还应在额定失步开断电流的20%～40%下进行失步开断与关合试验。进行失步条件下的试验操作顺序是 “分” 与 “合分”。
异相接地试验 中性点不接地的系统中的两相上出现两点接地时， 如果一相的接地点处于该相断路器的线路侧(或电源侧)，而另一相的接地点处于该相断路器的电源侧(或线路侧)，则此时的短路电流为额定短路开断电流值的86.6%，但它只流过在线路侧发生接地短路的那一相断路器， 其瞬态恢复电压工频分量为线电压。因此，这一相断路器的开断容量按标幺值计算为
×
＝1.5， 即比正常时大了一半。在两线一地系统中，只要任一相出线上发生接地短路，也会出现这一工况。此时，该相的断路器可能难于开断，故应对其进行异相接地时的开断与关合试验。
发展性故障开断试验 在开断小电感电流的过程中， 因出现过电压导致主回路对地闪络而转变为开断大电流的故障，如开断空载变压器时可能出现过电压，导致闪络接地， 这意味着在断路器开断小电流过程中突然出现数十千安的大电流。还有一些断路器的灭弧室依赖开断电流自身的热效应使灭弧室内产生高压力自激灭弧，小电流的热效应不足以形成足够的灭弧压力，电弧燃烧时间可能加长，此时动触头行程已接近走完。在上述条件下突然出现数十千安的大电流可能使断路器开断失败，特称此种工况为发展性故障。但对近代的快速断路器而言，上述工作条件一般不会导致发展性故障。IEC.TC.17 A分技术委员会已于1982年6月的巴西年会上取消了这一技术要求。
并联开断试验 在三角形、多角形、内桥、外桥及一个半断路器接线方式中，带同一负载的并联的两台断路器同时动作去开断同一个电流，当这两台断路器的断口分离瞬间有近毫秒的差异时，因弧道电阻的影响，同一个电流在这两台并联的断路器中分配不均，分配比例可能是2/8、3/7、4/6或5/5。某些自激式断路器具有临界电流，当两台断路器的开断电流很不相同时，电流小的那一支路的燃弧时间长，电弧可能难以熄灭，电流大的那一支路的燃弧时间短，灭弧快。当大电流支路的断路器灭弧后，全部电流均转入小电流支路，这样的工况类似于发展性故障。根据与发展性故障同样的机理，并联开断也有可能导致开断失败事故。SF6和压缩空气断路器均能顺利地完成并联开断。1982年6月IEC.TC.17 A分技术委员会决定，取消了并联开断的技术要求，并不再制定试验文件。
开断与关合电容器组试验 电力系统中的并联电容器常是多组并联，用来开合并联电容器组的断路器在承受系统短路电流的同时，还要承受其他电容器组向断路器施加的涌流。中国常采用0.1%～13%的串联电抗器，其涌流频率一般不超过2 kHz。高频涌流能使断路器的油灭弧室内产生破坏性压力，并增大电动力。当涌流的幅值与工频短路电流幅值相接近时，确定电动力的计算电流值应提高20%，对油断路器在开断过程中不允许有重击穿。开合并联电容器组的断路器要求频繁操作，日达数次，试验时也应反映这一技术要求。
空载架空线路操作试验 超高压线路空载下的重合闸过电压是决定线路绝缘水平的重要依据(见电力系统合闸过电压、电力系统开断电容负载过电压)。在断路器断口上并联低值合闸电阻可以有效地防止这种过电压，或者采用不发生重击穿的断路器。在少油断路器中增设压油活塞，可以提高电弧电流过零后的弧区绝缘，避免重击穿。断路器操作顺序对重合闸过电压的影响也很大，单分时的重击穿概率低，重合闸操作时的重击穿概率高。在三相重合闸的操作顺序中有可能出现重合闸切空线方式，但概率很低。IEC规定的切空线操作顺序是“分”或“合-分”。中国电力行业标准规定，对三相重合闸线路，以“分-合分”顺序进行开合空载长线的试验。
操作空载线路的试验次数：三相试验，10次;单相试验，12次，触头的逐次分离相隔大约30电度。
为了使操作空载线路试验中瞬态恢复电压的起始部分能再现系统中的严重情况，IEC又规定了两种试验回路——回路A和B，它们分别代表系统内的高阻抗电源和低阻抗电源。
空载变压器开断试验 空载变压器的开断属于小电感电流的开断，开断电流值为数安或更小。开断空载变压器伴随有截流现象，截流磁场释放的能量受铁芯磁滞损失的影响而被消耗，仅有百分之几转变为附属电容上的电位能，因此截流过电压不高，能量不大。经验表明，处于空载变压器高、低压侧的避雷器均能有效地保护变压器。国内外均有论证，可以取消这一试验要求。
操作并联电抗器试验 操作并联电抗器需开断约数百安的小电感电流，其开断机理与开断空载变压器相似，但由于电流较大，因而截流值可能较高，并且在并联电抗器磁路中有气隙，磁路中的磁场能释放时磁滞损失不严重，因此这种操作过程中的过电压较高。操作并联电抗器的过电压与断路器类型有关，SF6类断路器的操作过电压不显著，而压缩空气型断路器的操作过电压很高，必须在其断口上设置相当的并联电阻，如对550 kV级空气断路器的并联电阻应为10～20 kΩ才能保证顺利操作，否则将导致严重过电压事故。
操作电动机试验 电动机在制动状态下或起动时的操作过电压最为严重，操作顺序为“合分”。由于电动机的绝缘裕度较小，操作时的过电压易导致绝缘破坏事故。用于操作电动机的真空断路器以及带有压油活塞的少油断路器截流能力较强，易导致事故，对这类断路器须进行操作试验。
临界电流开断试验 临界电流为额定短路开断电流的2%～3%及4%～6%。
电寿命试验 测试连续开断额定电流的能力或连续开断额定短路开断电流(或各种工况的组合)的能力的试验。电寿命试验费用高，时间长，一般不单独进行，但对设备运行人员极有参考价值。目前，IEC只规定了对40.5 kV及以下与架空线连接的E2级少维护型断路器(用于重合闸)的补充电寿命试验。