一種便攜式雙端接地斷路器機(jī)械特性測試儀的研制

劉慧娟 王嘯峰

（廣東電網(wǎng)有限責(zé)任公司珠海供電局，廣東珠海519000）

0 引言

高壓斷路器不僅可以切斷或閉合高壓電路中的空載電流和負(fù)荷電流，而且當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生故障時通過繼電器保護(hù)裝置的作用，還可以切斷過負(fù)荷電流和短路電流，在電力系統(tǒng)中擔(dān)負(fù)著控制和保護(hù)的雙重職責(zé)。斷路器的機(jī)械特性試驗是電力系統(tǒng)中廣泛開展的一項周期性常規(guī)工作，僅珠海供電局每年開展的斷路器機(jī)械特性試驗就多達(dá)1 000余次，因此斷路器機(jī)械特性測試儀性能的優(yōu)劣直接影響電力系統(tǒng)的安全運行。由于傳統(tǒng)斷路器機(jī)械特性測試儀存在接線繁瑣、傳感器不滿足現(xiàn)場實際需求、二次端子排接線不穩(wěn)固等問題，本項目研制出一種新型的便攜式雙端接地斷路器機(jī)械特性測試儀，解決了以上問題，提高了工作效率，降低了安全風(fēng)險，增強(qiáng)了斷路器在電網(wǎng)運行中的安全穩(wěn)定性。

1 問題概述

斷路器的機(jī)械特性試驗是電力系統(tǒng)中廣泛開展的一項周期性常規(guī)工作。傳統(tǒng)的斷路器機(jī)械特性試驗存在以下問題：

1.1 一次接線復(fù)雜

采用傳統(tǒng)的機(jī)械特性測試儀測試時，需要將一次接線連接到斷路器端口的兩側(cè)（圖1），因此要求斷路器斷口至少一側(cè)處于開路狀態(tài)才能進(jìn)行。部分組合電器開關(guān)由于斷路器兩側(cè)無引出點，需要母線停電并進(jìn)行部分解鎖操作，用相鄰出線間隔進(jìn)行試驗，其中會涉及停電困難、增加安全風(fēng)險等問題。而部分?jǐn)嗦菲鳛榱藵M足至少一側(cè)處于開路狀態(tài)，需要進(jìn)行高空解線工作，增加了工作量和安全風(fēng)險。

圖1 傳統(tǒng)機(jī)械特性測試儀測試原理

1.2 傳感器不滿足現(xiàn)場實際需求

根據(jù)中國南方電網(wǎng)公司Q/CSG 1206007—2017《電力設(shè)備檢修試驗規(guī)程》的要求：需對110 kV及以上電壓等級的斷路器進(jìn)行速度測試。而傳統(tǒng)的斷路器機(jī)械特性測試儀的傳感器（圖2）無法滿足現(xiàn)場實際需求，對部分老舊斷路器進(jìn)行速度測試時存在困難，由于出廠時間過長、設(shè)計老舊等原因，廠家無法提供配套傳感器；并且因為直線測速的形式多樣、距離不一致，現(xiàn)有的傳感器也難以滿足現(xiàn)場的實際需求，難以進(jìn)行斷路器的測速試驗。

圖2 傳統(tǒng)直線傳感器

1.3 二次端子排接線不穩(wěn)固

斷路器機(jī)械特性測試的二次接線需要將測試儀的二次線連接到斷路器的二次端子排，傳統(tǒng)的二次接線方式采用小夾子連接延長導(dǎo)線的方式，這種接線不穩(wěn)固，當(dāng)斷路器動作時振動較大，使用的線夾等接線工具難以固定在二次端子排上，容易發(fā)生接觸不良或線夾脫落，影響試驗工作。

2 解決思路

針對以上問題，本項目的解決思路是：

2.1 采用雙端接地的測試方法替代傳統(tǒng)的測試方法

針對一次接線復(fù)雜，需要將一次接線連接到斷路器端口的兩側(cè)，要求斷路器斷口至少一側(cè)處于開路狀態(tài)才能進(jìn)行，從而需要母線停電并進(jìn)行部分解鎖操作，用相鄰出線間隔進(jìn)行試驗的情況，本項目的解決思路是：采用雙端接地的測試方法（圖3）替代傳統(tǒng)的測試方法，減少解開斷路器端口一次線的工作，縮小停電范圍，降低安全風(fēng)險。

斷路器兩端接地時分、合閘時刻的測試方法是以電磁感應(yīng)為基本原理，斷路器、電纜、地網(wǎng)和兩個接地開關(guān)組成一個通流體，該通流體的閉合和斷開是依靠斷路器的分、合閘操作實現(xiàn)的。在兩端施加電流，當(dāng)該通流體閉合時，高頻電流傳感器的線圈中就會產(chǎn)生一個對應(yīng)的感應(yīng)電流；而在通流體斷開時，電流采樣器中就沒有感應(yīng)電流。對于感應(yīng)電流產(chǎn)生和消失的時刻進(jìn)行測量即可對應(yīng)出斷路器的關(guān)合和開斷時刻，于是雙端接地的測試方法就可以解決傳統(tǒng)測試方法遇到的問題。

圖3 雙端接地機(jī)械特性測試儀測試原理

2.2 改進(jìn)測速傳感器，附加一個輔助工具

一方面利用直線速度轉(zhuǎn)為角速度再轉(zhuǎn)為直線速度的原理滿足現(xiàn)場速度測試的需要，另一方面采用過渡支架拓展傳感器的通用性，匹配大部分在網(wǎng)斷路器型號的測速要求（圖4）。測速傳感器輔助工具原理是針對能夠進(jìn)行直線測速的斷路器，把斷路器的直線速度轉(zhuǎn)為角速度再轉(zhuǎn)為直線速度，以滿足現(xiàn)場速度測試的需要。

圖4 新型傳感器附件示意圖

2.3 研制能穩(wěn)固插入二次端子排的接頭

設(shè)計一種新型的固定卡具（圖5），協(xié)助二次接線能穩(wěn)固接觸到相關(guān)端子，增加二次接線的穩(wěn)定性，減少因接觸不良引起的重復(fù)工作，提高工作效率。

圖5 新型二次接線輔助工具

3 新型測試儀技術(shù)參數(shù)與要求

研制出輕便、適用性強(qiáng)、使用方便的便攜式雙端接地機(jī)械特性測試儀，并應(yīng)用于生產(chǎn)實際工作之中，應(yīng)達(dá)到的技術(shù)參數(shù)與要求如下：

（1）便攜式雙端接地機(jī)械特性測試儀：1套。儀器為嵌入式工控機(jī)，配有高速熱敏打印機(jī)，方便現(xiàn)場打印測試數(shù)據(jù)。內(nèi)置集成式操作電源，可提供DC 10～260 V可調(diào)電源，電流20 A，任意整定分、合閘線圈的動作電壓值，完成斷路器的低電壓動作試驗。開關(guān)動作一次，得到所有數(shù)據(jù)及圖形。主機(jī)可存儲試驗數(shù)據(jù)（可擴(kuò)展存儲卡），并通過藍(lán)牙進(jìn)行數(shù)據(jù)交互。配備U盤接口，可直接把數(shù)據(jù)保存到U盤，上傳到計算機(jī)進(jìn)行分析、保存。同時可測6路金屬斷口、2路雙端接地開關(guān)。

（2）便攜式雙端接地機(jī)械特性測試儀配套附件：1套。含二次線、傳感器和輔助工具等配件。

便攜式雙端接地機(jī)械特性測試儀實際接線圖如圖6所示。

圖6 實際連接圖

4 效果歸納

（1）提出了一種不需要解開斷路器兩端一次線即可測試機(jī)械特性的新方法，解決了斷路器機(jī)械特性試驗一次線接線困難的問題；

（2）設(shè)計了一種新型傳感器附件，解決了實際測試中斷路器速度測試不準(zhǔn)確的問題；

（3）研制了一種能穩(wěn)固插入二次端子排的工具，解決了二次端子排連接不穩(wěn)定性、容易掉線夾的問題。

5 結(jié)語

該裝置具有輕便、適用性強(qiáng)、使用方便的特點，測試斷路器機(jī)械特性時不需要解開斷路器端口兩側(cè)一次接線，增加了滿足現(xiàn)場需求的速度傳感器輔助工具，改良了二次端子接口的穩(wěn)定性和通用性，大大提高了工作效率，降低了安全風(fēng)險，增強(qiáng)了斷路器在電網(wǎng)運行中的安全穩(wěn)定性。該裝置適應(yīng)于10～220 kV斷路器的機(jī)械特性測試，可推廣至全行業(yè)使用。