淺談斷路器機械特性的測試

林明星 莊建煌 黃 偉

（1.國網(wǎng)福建省電力有限公司莆田供電公司，福建 莆田 351100；2.國網(wǎng)福建仙游供電公司，福建 仙游 351200）

0 概述

高壓斷路器是電力系統(tǒng)的重要設(shè)備之一，其最大特點是能斷開電路中負(fù)荷電流和短路電流。斷路器的機械特性直接影響斷路器的開斷性能。對斷路器進行機械方面的測試的目的是：第一，保證斷路器的技術(shù)參數(shù)符合規(guī)程要求，以使斷路器能可靠地投入運行；第二，在檢修過程中通過測試可以掌握開關(guān)的機械性能，以便確定檢修重點，有目的地進行調(diào)整，保證檢修質(zhì)量。

1 定義

1.1 分閘時間

指處于合閘位置的斷路器從接到分閘指令瞬間起到所有觸頭分開瞬間為止的時間間隔。

1.2 合閘時間

指處于分閘位置的斷路器從接到合閘指令瞬間到所有觸頭接觸瞬間的時間間隔。

1.3 合分時間

從接到合(分)閘指令瞬間起到所有極觸頭都接觸(分離)瞬間的時間間隔。

1.4 三相不同期

指斷路器三相分（合）閘時間之間的最大及最小值差值。

1.5 彈跳時間

指斷路器的動、靜觸頭在合閘過程中發(fā)生的所有接觸、分離（即彈跳）的累計時間差值（即第一次接觸到完全接觸的時間）。

1.6 彈跳幅度

開關(guān)動觸頭運動過程中，動觸頭的最大反彈值。

1.7 速度

各制造廠對速度的定義各不相同，因此，《電力設(shè)備交接及預(yù)防性試驗規(guī)程實施細則》規(guī)定分閘速度和合閘速度的測試要按照制造廠的要求進行。一般，斷路器的速度是指其在單分、單合動作時的平均速度，而不是行程中的最大速度。

1.8 剛合(分)速度

開關(guān)合(分)閘過程中，動觸頭與靜觸頭接觸(分離)瞬間的運動速度。

1.9 平均速度

開關(guān)合(分)閘操作中，動觸頭在整個運動過程中的行程與時間的比值。

1.10 行程

指斷路器動觸頭由靜止到開關(guān)動作完成之后動觸頭的整個位移量。

1.11 超行程

指斷路器在合閘過程中動、靜觸頭已經(jīng)接觸之后動觸頭再移動的位移量。

1.12 開距

分位置時，開關(guān)一極的各觸頭之間或其連接的任何導(dǎo)電部分之間的總間隙。

1.13 金短時間

在合-分操作中，從所有極各觸頭都接觸瞬間起到隨后的分操作時在所有極中弧觸頭都分離瞬間的時間間隔。

2 機械特性的測量

2.1 動作電壓的測試

圖1 動作電壓測量

如圖1 所示，將可變電阻調(diào)到最大阻值，接通電源，減小可變電阻值，使電磁線圈所加電壓為額定電壓的30%，電磁鐵不應(yīng)動作。

斷開電源，可變電阻值不變，再接通電源，電磁鐵亦不應(yīng)動作。

繼續(xù)減小可變電阻至電磁鐵吸合，此時，分閘電磁鐵應(yīng)完成脫扣動作，合閘接觸器的接點應(yīng)可靠地閉合（在液壓機構(gòu)上的電磁鐵應(yīng)能可靠地完成分、合閘閥的起動動作）。讀取電壓值，即為最低動作電壓，電壓值不應(yīng)高于額定電壓的65%。

2.2 動作時間的測量

2.2.1 電秒表法測分、合閘時間

圖2 分閘時間接線圖

測量分閘動作時間，合上電源開關(guān)，電秒表與分閘線圈同時帶電，電秒表開始記錄，當(dāng)分閘過程結(jié)束后，電秒表的電源被斷路器切斷，秒表停止。秒表上記錄的時間即為固有分閘時間。如圖2 所示，一般應(yīng)重復(fù)測三次，取其平均值。

圖3 合閘時間接線圖

測量合閘動作時間，合上電源開關(guān)，電秒表與合閘接觸器同時帶電，電秒表開始計時。當(dāng)合閘過程結(jié)束后，電秒表的動作線圈被斷路器的觸頭短接，秒表停止計時。電秒表記錄的時間即為合閘時間。如圖2所示，同樣重復(fù)三次，取其平均值。

此方法比較簡便，但測量誤差較大，對于110kV 及以上電壓的斷路器不宜采用，應(yīng)用示波器法測試。

2.2.2 示波器法測量分、合閘時間

圖4 測分、合閘時間接線圖

此法測量精度高，但設(shè)備、操作都比較復(fù)雜。如圖4 所示，當(dāng)斷路器分閘或合閘時，示波器分別錄出各相動作的時間曲線。根據(jù)錄波圖中曲線波形的變化來確定分、合閘命令發(fā)出的瞬間和動靜觸頭分開、接觸的瞬間，通過時間的換算即可得各相的分、合閘動作時間。

各相分、合閘時間差（同期性）以及真空開關(guān)的彈跳時間也可以簡單地計算出來。

2.2.3 斷路器三相動作的同期性測量

上面已提到用示波器可以比較精確地測得斷路器的同期性（時間）差，也可以用同期燈測得斷路器同相各斷口和異相各斷口的同期性（行程）差，這是較簡單的方法，對調(diào)整斷路器的同期性很方便。

2.3 速度的測量

斷路器分、合閘速度可用電磁振蕩器或示波器來測量。

圖5 用同期燈測量斷路器三相動作同期性

油斷路器的觸頭可通過測速桿與測量工具相連，因此可直接測得觸頭的運動速度，而SF6 斷路器目前沿?zé)o法直接測量觸頭的機械運動速度，一般在斷路器操動機構(gòu)上安裝測速器，并向繞組兩端施加直流電壓，測量時同斷路器機械傳動元件帶動觸點或繞組運動，繞組兩端產(chǎn)生一個變化的電壓△U，用示波器或其它設(shè)備將其記錄下來，就可以得到一條時間-行程曲線。根據(jù)速度定義就可計算出分閘、合閘速度。

現(xiàn)在開關(guān)種類千差萬別，每種開關(guān)給出的速度定義都不一樣，當(dāng)然，根據(jù)速度定義計算出的剛分(合)速度值也不一樣，因此在測速前，我們必須知道開關(guān)制造廠的速度定義情況，方能得到正確的速度值。當(dāng)然，現(xiàn)在有些儀器生產(chǎn)廠家已經(jīng)收集到一些較常用的開關(guān)型號的速度定義固化在儀器程序中，便于現(xiàn)場試驗人員選用。

2.4 行程的測量

圖6 斷路器的行程測量

如圖6 所示，對斷路器進行行程測量時，應(yīng)先切斷所有控制電源，電機電源，并在斷路器滅弧室上、下接線端子之間接一校驗燈（或蜂鳴器），手動操作斷路器到分閘位置，再手動操作斷路器合閘，當(dāng)校驗燈剛亮（或蜂鳴器剛響時）時刻，即為斷路器的剛合位置。分別測出A1、A2、A3 并進行有關(guān)計算，即可得觸頭的行和超行程。為準(zhǔn)確測定，可反復(fù)測量。

對于SW6 型等型號的斷路器，可采用測量桿測量行程，采用測量管測量超行程。選定基準(zhǔn)面，分別量出分、合閘時基準(zhǔn)面以上的測量桿和測量管的長度，兩數(shù)之差即為行程和超行程。一般測3 次，取其平均值。

2.5 高壓開關(guān)機械特性測試儀

高壓開關(guān)機械特性測試儀是為適應(yīng)現(xiàn)場測試高壓開關(guān)動作特性的需要，開發(fā)研制的專用儀器，以單片機為核心進行采樣，處理和輸出，優(yōu)點是具有智能化、功能多、接線簡單，信號數(shù)字化處理，數(shù)據(jù)準(zhǔn)確度高、抗干擾性強，試驗結(jié)果可長期保存。配以制造廠家根據(jù)不同型號開關(guān)設(shè)計的輔助支架，可用于各種電壓等級的真空、SF6、少油、多油、空氣負(fù)荷等開關(guān)的機械特性測量。缺點是斷路器采用石墨觸頭時，不易準(zhǔn)確測定合閘時間，同時參數(shù)設(shè)置上必須事先知道操作機構(gòu)運動距離與觸頭行程之間的傳動比。某些國產(chǎn)測試儀抗干擾能力差。但由于開關(guān)機械特性測試儀的種種優(yōu)點，它將廣泛應(yīng)用于開關(guān)的機械特性的測試中。

3 結(jié)束語

開關(guān)機械特性是斷路器的重要性能指標(biāo)之一，由于速度的定義沒有統(tǒng)一，因此速度的測量要根據(jù)廠家的技術(shù)規(guī)范進行。高壓斷路器機械特性試驗由于能準(zhǔn)確反映運行、動作工況，為狀態(tài)檢修提供可靠依據(jù)，因此得到大力推廣。隨著測試設(shè)備、數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)、判斷依據(jù)的不斷完善，其在設(shè)備的運行維護中起到越來越重要的作用。

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