高壓開關(guān)設(shè)備的動(dòng)作特性試驗(yàn)

1、高壓開關(guān)設(shè)備的動(dòng)作特性試驗(yàn)斷路器的分、合閘速度，分、合閘時(shí)間，分、合閘不同期程度，以及分合閘線圈的動(dòng)作電壓，直接影響斷路器的關(guān)合和開斷性能。斷路器只有保證適當(dāng)?shù)姆?、合閘速度，才能充分發(fā)揮其開斷電流的能力，以及減小合閘過程中預(yù)擊穿造成的觸頭電磨損及避免發(fā)生觸頭燒損、噴油，甚至發(fā)生爆炸。而剛合速度的降低，若合閘于短路故障時(shí)，由于阻礙觸頭關(guān)合電動(dòng)力的作用，將引起觸頭振動(dòng)或使其處于停滯狀態(tài)，同樣容易引起爆炸，特別是在自動(dòng)重合閘不成功情況下更是如此。反之，速度過高，將使運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)受到過度的機(jī)械應(yīng)力，造成個(gè)別部件損壞或使用壽命縮短。同時(shí)，由于強(qiáng)烈的機(jī)械沖擊和振動(dòng)，還將使觸頭彈跳時(shí)間加長。真空和SF6斷路器的

2、情況相似。斷路器分、合閘嚴(yán)重不同期，將造成線路或變壓器的非全相接入或切斷，從而可能出現(xiàn)危害絕緣的過電壓。斷路器機(jī)械特性的某些方面是用觸頭動(dòng)作時(shí)間和運(yùn)動(dòng)速度作為特征參數(shù)來表示的，在機(jī)械特性試驗(yàn)中一般最主要的是剛分速度、剛合速度、最大分閘速度、分閘時(shí)間、合閘時(shí)間、合分時(shí)間、分合時(shí)間以及分、合閘同期性等。一、部分時(shí)間參量的定義1、分閘時(shí)間是指從斷路器分閘操作起始瞬間（接到分閘指令瞬間）起到所有極的觸頭分離瞬間為止的時(shí)間間隔。應(yīng)具有很短的合閘時(shí)間，減少合閘時(shí)的電弧的能量，防止電弧使觸頭熔焊。2、合閘時(shí)間是指處于分位置的斷路器，從合閘回路通電起到所有極觸頭都接觸瞬間為止的時(shí)間間隔。分閘時(shí)間必須在規(guī)定的時(shí)

3、間范圍內(nèi)。分閘時(shí)間太短，則系統(tǒng)短路時(shí)直流分量過大，可能會(huì)引起分閘困難；分閘時(shí)間太長，則影響系統(tǒng)的穩(wěn)定性。3、分合時(shí)間是斷路器在自動(dòng)重合閘時(shí)，從所有極觸頭分離瞬間起至首先接觸極接觸瞬間為止的時(shí)間間隔。4、合分時(shí)間是斷路器在不成功重合閘的合分過程中或單獨(dú)合分操作時(shí)，從首先接觸極的觸頭接觸瞬間起到隨后的分操作時(shí)所有極觸頭均分離瞬間為止的時(shí)間間隔。5、分閘與合閘操作同期性是指斷路器在分閘和合閘操作時(shí)，三相分?jǐn)嗪徒佑|瞬間的時(shí)間差，以及同相各滅弧單元觸頭分?jǐn)嗪徒佑|瞬間的時(shí)間差，前者稱為相間同期性，后者稱為同相各斷口間同期性。二、測量斷路器時(shí)間參量的方法在斷路器的現(xiàn)場試驗(yàn)中，一般應(yīng)進(jìn)行分閘時(shí)間、合閘時(shí)間、分

4、合閘同期性的測量，對(duì)于具有重合閘操作的斷路器，還需測量分合時(shí)間和合分時(shí)間。1、用電秒表測量時(shí)間電秒表具有測量簡單、使用方便等優(yōu)點(diǎn)。但是，電秒表難以準(zhǔn)確測量相間或斷口間不同期性，所以已逐漸被取代。2、光線示波器測量時(shí)間 使用光線示波器可以測量斷路器分、合閘時(shí)間，同期差及分、合閘電磁鐵的動(dòng)作情況。這種方法具有測量準(zhǔn)確、直觀，且能同時(shí)測量多個(gè)時(shí)間參量等優(yōu)點(diǎn)。(1)測量基本原理。接線原理如圖63所示，光線示波器的測試回路由電源E、開關(guān)S、可調(diào)電阻R、光線示波器振子g串聯(lián)組成。(2)單相單斷口斷路器的時(shí)間測量，其測量接線如圖64所示。圖63 光線示波器振子回路接線原理圖圖64 用光線示波器進(jìn)行斷口測量接

5、線原理圖測量前，事先將電阻箱中的電阻r1、r2調(diào)節(jié)到適當(dāng)值，當(dāng)電路接通時(shí)，電路中的電流值應(yīng)在示波器振子允許的范圍之內(nèi)。 (3)電流信號(hào)。在斷路器的機(jī)械試驗(yàn)中，通常將分閘和合閘電磁鐵在操作斷路器分、合閘時(shí)的電流波形，稱為電流信號(hào)。它是斷路器接受分閘和合閘操作指令的標(biāo)志，這個(gè)標(biāo)志是斷路器時(shí)間測量中不可缺少的信號(hào)，其測量原理接線如圖65所示。(4)斷路器的三相時(shí)間測量。一臺(tái)斷路器一般由三相組成，所以在機(jī)械試驗(yàn)中必須測量三相的時(shí)間參數(shù)。圖6-6示出了用光線示波器進(jìn)行三相時(shí)間測量的接線圖。圖65 抽取分、合閘線圈電流信號(hào)原理圖XQ線圈圖66 用光線示波器進(jìn)行三相時(shí)間測量接線圖由于光線示波器時(shí)標(biāo)范圍寬、精

6、度高，且能直觀反映出斷路器在動(dòng)作過程中有關(guān)參量的變化情況，因此，過去一直是測量斷路器機(jī)械特性的主要方法。隨著電子技術(shù)的發(fā)展，出現(xiàn)了應(yīng)用計(jì)算機(jī)技術(shù)測量斷路器機(jī)械動(dòng)作各參數(shù)的儀器，已逐步取代了光線示波器的使用。三、速度參量的定義1、觸頭剛分速度指開關(guān)分閘過程中，動(dòng)觸頭與靜觸頭分離瞬間的運(yùn)動(dòng)速度。技術(shù)條件無規(guī)定時(shí)，國家標(biāo)準(zhǔn)推薦取剛分后0.01s內(nèi)平均速度作為剛分點(diǎn)的瞬時(shí)速度，并以名義超程的計(jì)算點(diǎn)作為剛分計(jì)算點(diǎn)。2、觸頭剛合速度指開關(guān)在合閘過程中，動(dòng)觸頭與靜觸頭接觸瞬間的運(yùn)動(dòng)速度。技術(shù)條件無規(guī)定時(shí)，國家標(biāo)準(zhǔn)一般推薦取剛合前0.01s內(nèi)平均速度作為剛合點(diǎn)的瞬時(shí)速度，并以名義超程的計(jì)算點(diǎn)作為剛合計(jì)算點(diǎn)。3

7、、最大分閘速度指開關(guān)分閘過程中區(qū)段平均速度的最大值，但區(qū)段長短應(yīng)按技術(shù)條件規(guī)定，如無規(guī)定，按0.01s計(jì)算。四、測量斷路器速度參量的方法斷路器的速度參量以其分、合閘速度來表示。由于斷路器在運(yùn)動(dòng)過程中每一時(shí)刻的速度是不同的，一般所關(guān)心的是剛分、剛合速度和最大速度。根據(jù)以上定義要求，下面介紹幾種測量斷路器運(yùn)動(dòng)特性的方法。1、電磁振蕩器測速法電磁振蕩器測速原理如圖67所示。圖67 電磁振蕩器測速原理示意圖1運(yùn)動(dòng)紙板；2振動(dòng)筆；3銜鐵；4振動(dòng)簧片；5線圈；A剛分、剛合點(diǎn)運(yùn)動(dòng)紙板通過測速桿與動(dòng)觸頭連接。當(dāng)振蕩電磁鐵線圈中通入50Hz交流電時(shí)，振動(dòng)筆以100次s的頻率振動(dòng)，在運(yùn)動(dòng)的紙板上繪出周期為0.01

8、s的振蕩波形。紙板上波形長度就是觸頭總行程，行程間對(duì)應(yīng)的周波數(shù)，就是觸頭總運(yùn)動(dòng)時(shí)間。在觸頭運(yùn)動(dòng)過程中，由于每相鄰波峰間時(shí)間間隔為0.01s，振動(dòng)曲線最大波峰間的厘米數(shù)就是觸頭的最大速度值vmax。剛分(合)點(diǎn)位置的確定如圖68所示。圖68 振蕩器測速波形圖（a）分閘速度曲線；（b）合閘速度曲線在振蕩波形圖上，首先要分清楚分(合)閘曲線的兩個(gè)端頭中哪一端是分閘位置S1，哪一端是合閘位置S2，然后以合閘位置S2為起始點(diǎn)，向分閘方向量取一段等于斷路器超行程值的長度S0，以這一線段終點(diǎn)位置為動(dòng)靜觸頭剛分(合)時(shí)刻。按國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，取觸頭分離后(接觸前)10ms內(nèi)的速度為剛分(合)速度，所以視超行程終點(diǎn)

9、落在曲線的什么相位，再取同相位的一個(gè)波長，即為所求剛分速度vF或剛合速度vH。2、轉(zhuǎn)鼓式、電位器式測速儀轉(zhuǎn)鼓式測速儀是以連接在動(dòng)觸頭系統(tǒng)上的記錄筆，沿以恒定角速度轉(zhuǎn)動(dòng)的轉(zhuǎn)筒上所畫的曲線來反映其運(yùn)動(dòng)情況的。而電位器式測速儀則是以其滑動(dòng)觸點(diǎn)在電阻桿上的不同位置所反映的電壓值來測量斷路器的動(dòng)作狀況。這兩種測量方法能直觀判斷斷路器觸頭在整個(gè)運(yùn)動(dòng)過程中有無卡澀和緩沖不良等異?，F(xiàn)象，能夠粗略測出斷路器的固有分、合閘時(shí)間，速度測量精度較高。這兩種方法較為簡單，缺點(diǎn)是較為笨重，功能單一，已很少使用。五、高壓開關(guān)綜合測試儀隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的廣泛應(yīng)用，出現(xiàn)了高壓開關(guān)綜合測試儀。它能夠在測試過程中，將開關(guān)的時(shí)間、速度

10、等多項(xiàng)特性參數(shù)同時(shí)進(jìn)行測量，提高了工作效率，這是開關(guān)測試的方向。1、光電測速原理由于光電測速方式結(jié)構(gòu)簡單、可靠，大多數(shù)開關(guān)測試儀都采用光電傳感器進(jìn)行開關(guān)的測速。光電測試是利用對(duì)檢測到的光信號(hào)進(jìn)行計(jì)數(shù)(或計(jì)時(shí))來實(shí)現(xiàn)對(duì)觸頭行程和速度的測量的。圖69中示出了光電測速結(jié)構(gòu)示意圖。圖69 光電測速結(jié)構(gòu)示意圖1傳感頭；2光柵尺；3測速桿；4動(dòng)觸頭；5發(fā)光管；6光敏接收管；7整形電路圖69中，開有光孔的光柵尺通過測速桿與開關(guān)動(dòng)觸頭連接。動(dòng)觸頭運(yùn)動(dòng)時(shí)，帶動(dòng)光柵尺上下運(yùn)動(dòng)。發(fā)光管5發(fā)出的光線可通過光柵尺上的光孔照射到光敏接收管6上，或被光柵尺不透光部分遮擋。被檢測到的光信號(hào)，經(jīng)整形電路7轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的方波信號(hào)，

11、送入測試儀進(jìn)行計(jì)算處理。下面，以國產(chǎn)的某開關(guān)測試儀為例，來說明這類儀器的使用。該儀器除能給出測試數(shù)據(jù)外，還能給出詳細(xì)的波形圖，并將開關(guān)行程曲線和斷口波形繪制在同一張圖上，從而可較直觀地了解各量的情況和彼此間的相互關(guān)系，幫助分析開關(guān)的狀態(tài)和工作情況，及時(shí)發(fā)現(xiàn)可能存在的某些缺陷和隱患。2、連接和接線圖610示出了利用該類儀器對(duì)少油斷路器進(jìn)行測試的接線圖。圖611示出了油斷路器測速傳感器的安裝示意圖，其測速傳感器通過管狀支架固定在開關(guān)的上部。光柵尺穿過傳感器，井通過測速桿與開關(guān)的動(dòng)觸頭連接。測速信號(hào)電纜通過插頭接于儀器背面的插孔中。圖610 少油斷路器測試接線示意圖FQ分閘線圈；HQ合閘線圈圖611

12、 少油斷路器測速傳感器安裝示意圖1傳感頭；2光尺；3光尺接頭；4管狀支架；5測速桿；6動(dòng)觸頭；7絕緣板；8夾具接線完成后，儀器即進(jìn)入準(zhǔn)備狀態(tài)，斷路器一旦操作，儀器自動(dòng)判斷該次操作是分、合、合分或分合操作，并對(duì)有關(guān)參數(shù)進(jìn)行測試。技顯示或打印按鈕，即可進(jìn)行數(shù)據(jù)顯示或打印輸出。3、真空斷路器的測試真空斷路器的時(shí)間特性的測試方法與其他斷路器相同。對(duì)于真空斷路器，應(yīng)注意其合閘彈跳時(shí)間不大于2ms。合閘彈跳時(shí)間過長，將加劇觸頭的燒損，甚至導(dǎo)致動(dòng)靜觸頭間的熔焊。真空斷路器的速度是按一定行程的平均值進(jìn)行測試，通常采用一特制的輔助觸點(diǎn)安裝在真空斷路器的動(dòng)觸頭端，利用其與真空斷路器的動(dòng)觸頭的接觸或分離來作為計(jì)時(shí)的起點(diǎn)或終點(diǎn)。圖612(a)示出了用該類斷路器測試儀對(duì)真空斷路器機(jī)械特性進(jìn)行測試的原理接線圖。圖中的箭頭表示測速的輔助觸點(diǎn)。圖612(b)則為用于安裝輔助觸點(diǎn)的夾具的結(jié)構(gòu)示意圖。夾具1用于將其固定在斷路器動(dòng)觸頭端附近合適的位置，當(dāng)需要測合閘特性的時(shí)候，應(yīng)讓輔助觸點(diǎn)剛好與斷路器動(dòng)觸頭側(cè)的動(dòng)觸頭接觸。這樣測得的合閘平均速度即為該斷路器全部合閘行程的平均速度。當(dāng)需要測分閘特性的時(shí)候，斷路器處于合閘位置則應(yīng)使輔助觸點(diǎn)放在離動(dòng)觸頭運(yùn)動(dòng)方向上6mm處。這樣測得的分閘平均速度，即為剛分6mm內(nèi)的平均速度。圖612 真空斷路器測試示意圖（a）真空斷路器測試接線示意圖；（b）真空斷路器