淺析戶外高壓斷路器分合閘速度現場測試方法

韓彥微 沈豪華 楊冠華 黃杰輝 陳錦初

摘要：在戶用外高壓輸配電線路的運行過程中，斷路器是一項關鍵的安全保護設施。而在此類電路器的應用中，分合閘速度屬于一項重要的性能參數。為實現此類高壓斷路器應用性能的良好保障，以此來確保高壓輸配電線路的安全性，本文特對其分合閘速度的現場測試方法進行分析。希望通過本次的分析，可以為戶外高壓斷路器應用性能測試與保障提供科學參考。

關鍵詞：戶外;高壓斷路器;分合閘速度;現場測試;測試方法

前言：

在對戶外高壓斷路器進行分合閘速度的現場測試過程中，不僅需要對傳感器進行合理選擇，同時也需要做好分合閘速度與位置確定、分合閘行程測量，并對分合閘速度的測量方法加以合理應用。這樣才可以獲得良好的測試效果，為戶外高壓斷路器的安全穩定運行提供有效保障。

一、傳感器的合理選擇

（一）加速度傳感器

在對戶外高壓斷路器進行分合閘速度的現場測試過程中，加速度傳感器的合理選擇至關重要。因為傳感器屬于被測物體重量中的一個附加部分，它的重量會直接影響到被測物體的運動狀態，所以在加速度傳感器自身重量和被測物體動態質量不斷接近的情況下，被測物體因外界影響所產生的震動就會逐漸減小。這就要求加速度傳感器的質量應該遠小于被測物體安裝傳感器位置的動態質量。同時，具有越高靈敏度的傳感器，其系統的信噪比也就會越大，分辨能力與抗干擾能力也就會越強。但是在很多情況下，傳感器自身的重量、量程及其頻率都會對其靈敏度產生影響。因此，在具體的加速度傳感器選擇過程中，應該在使其質量滿足實際應用需求的基礎上，盡可能選用足夠高靈敏度的傳感器。

（二）位移傳感器

就目前來看，在戶外高壓斷路器分合閘速度現場測試的過程中，光柵傳感器和精度滑動電阻傳感器是最為常見的位移傳感器，這些傳感器可對高壓斷路器進行分合閘速度的測量，其中有行程與時間之間的變化曲線圖，以及行程與速度之間的變化曲線圖;同時也可以對速度變化進行定量分析，這些數據均可以作為最終的檢測結果，被填寫到高壓斷路器的產品性能試驗報告中。具體應用中，光柵傳感器可對斷路器行程及其變化過程數據進行直接測得，并測出其運動時間和動觸頭行程的特性曲線，以及運動速度和動觸頭行程的具體特性。精度滑動電阻傳感器則需要借助于電阻中的電流及其兩端電壓變化的測量來實現觸頭運動速度的獲取，然后按照電壓或電流的多段曲線實現速度和行程特性曲線的掃描[1]。通過這兩種位移傳感器應用步驟、精度及其可行性等方面的分析發現，光柵傳感器不能在封閉狀態下對動觸頭運動速度進行準確測量，所以在具體的現場測量中，應將精度滑動電阻傳感器作為其位移傳感器。

二、高壓斷路器分合閘速度現場測試

在對斷路器進行分合閘速度的測量過程中，其本質其實是對分合閘的固有時間進行測量。因為斷路器燃弧時間包含在了其分合閘時間中，且燃弧時間又很難測量，所以分閘時間指的是從分閘命令被分閘回路接收到滅弧觸頭分離結束這一過程中所用的時間;合閘時間指的是合閘命令被合閘回路接收到滅弧觸頭分離結束這一過程中所用的時間。在對其分合閘時間進行測量的過程中，其主要原理是將已有規定作為依據，將分閘速度按照快速、中速和低速進行劃分，其中，快速時間是0.08s及以下;中速時間在0.08-0.12s之間;低速時間在0.12s以上。因此，在對高壓斷路器具體的分合閘時間進行測量時，可通過401電秒表來測量。在分合閘過程中，動觸頭行程以及操動機構主軸會因為旋轉而產生相應的角度，假設操動機構中的主軸轉過角是α，絕緣柱直線位移是X，連桿轉果角是β，動觸頭直線位移是Y，L1、L2和L3分別為測量所取距離，則其關系如下：

將其中的X以及cosβ消除，便可獲得動觸頭直線位移Y的關系式：

通過光電編碼器自身精度和電路計算，便可求出α。

旋轉光電編碼器，將軸角位移輸入到傳感器中，借助于光電傳感器和光柵相對運動，讓正交光信號從編碼器中輸出，也就是讓A、B兩路存在900的相位差。在完成了光電轉換后，便可實現A、B兩路方波信號的獲取。通過相應的信號處理電路對A、B信號進行處理，使其轉換為關于行程特性的數字信號，再將其送入到微處理器內進行相應處理，這樣便實現了斷路器觸頭的科學測量[2]。

（一）剛分合閘速度及其位置確定

假設A點為波峰點，這一點屬于超行程，且剛好位于分閘速度曲線上。選擇動觸頭、靜觸頭鋼合閘或鋼分閘之后的10ms以內，動觸頭所移動的距離用S10和S1c表示;在動觸頭和靜觸頭鋼合閘之前與之后各選擇5ms以內，或剛分閘之前和之后的5ms以內，動觸頭所移動的距離分別用S20和S2C表示，測試中明顯發現這與分合閘速度并不相等。在分合閘時，動觸頭行程改變導致其速度變化，因此計算出的剛分、剛合閘速度差越大，位置偏差程度也會越高。所以在具體的位置計算中，應通過多組數據取平均值的方式來進行合理的偏差控制。

（二）分合閘行程測量

如果對斷路器進行分斷或電流關合，便會出現電弧燃燒現象，而其燃燒區域處在超行程計算點后，所以在對剛分閘與剛合閘位置進行確定的過程中，可以將超行程位置作為其位置確定的基礎，選擇剛分閘之前或者是剛分閘之后的10s以內，通過動觸頭具體的移動距離對剛分閘以及剛合閘速度進行確定。這樣便可讓高壓斷路器剛分閘以及剛合閘情況下的電流回路短路狀態得到更好的體現，根據其具體狀態，便可對高壓斷路器的分合閘速度及其滅弧之間的關系進行合理推算。

（三）分合閘速度測量方法

高壓斷路器的分合閘速度其實是按照其生產廠家所制定的某個區間段上的平均分合閘速度。這個速度所體現的是高壓斷路器分合閘中的預擊穿段及其滅弧的速度特性。按照相關規定，在戶外用高壓斷路器出廠前，一定要對其機械特性進行檢驗，這樣才可以合理判斷出斷路器的實際性能。在對其機械性能進行檢驗的過程中，主要有機械壽命試驗、機械特征試驗以及機械操作試驗。在通過上述方法對高壓斷路器的剛分閘以及剛合閘點位置進行確定之后，將其行程和時間的特性曲線作為依據，便可對其剛分閘、剛合閘速度以及分合閘的平均速度實現準確獲取[3]。

結束語：

綜上所述，在戶外用的高壓斷路器出廠測試過程中，分合閘速度的現場測試是一項關鍵內容，只有確保分合閘速度滿足實際應用需求，才可以確保高壓斷路器的應用效果，避免因分合閘不及時對高壓輸配電線路的不利影響。因此，技術人員一定要對此項測試做到充分重視，并通過合理的技術措施來做好其分合閘速度的現場測試與計算，然后將具體的測試結果填寫到高壓斷路器性能檢驗報告單中。通過這樣的方式，才可以讓戶外用的高壓斷路器具體性能得到科學判定，為其生產質量提供良好保障，并為使用者的選擇與應用提供足具科學性的參考依據，以此來滿足戶外高壓輸配電線路的實際保護需求，使其安全穩定運行得以良好保障，并進一步促進社會供電需求的滿足與電力行業的良好發展。

參考文獻：

[1]劉建寅，劉亞南，王常齡，常澤洲，都晨，蔣琛，嚴鵬志，孟國棟.高壓斷路器操動機構典型故障模擬及其特征參量變化分析[J].高壓電器，2021（02）：7-13.

[2]高淇.高壓斷路器的機械特性劣化趨勢分析及壽命預測[D].導師：徐敏;陳慶榮.廈門理工學院，2021.

[3]晏鋒，周菊根，龔偉，沈湘于，柴仁勇.一種多功能高壓斷路器機械參數測試裝置的設計與研制[J].江西電力，2020（02）：2-4.