高压开关设备的动作特性试验

1、高压开关设备的动作特性试验断路器的分、合闸速度，分、合闸时间，分、合闸不同期程度，以及分合闸 线圈的动作电压，直接影响断路器的关合和开断性能。断路器只有保证适当的分、 合闸速度，才能充分发挥其开断电流的能力，以及减小合闸过程中预击穿造成的 触头电磨损及避免发生触头烧损、喷油，甚至发生爆炸。而刚合速度的降低，若 合闸于短路故障时，由于阻碍触头关合电动力的作用，将引起触头振动或使其处 于停滞状态，同样容易引起爆炸，特别是在自动重合闸不成功情况下更是如此。 反之，速度过高，将使运动机构受到过度的机械应力， 造成个别部件损坏或使用 寿命缩短。同时，由于强烈的机械冲击和振动，还将使触头弹跳时间加长。真空

2、 和SF6断路器的情况相似。断路器分、合闸严重不同期，将造成线路或变压器的非全相接入或切断， 从 而可能出现危害绝缘的过电压。断路器机械特性的某些方面是用触头动作时间和运动速度作为特征参数来 表示的，在机械特性试验中一般最主要的是刚分速度、刚合速度、最大分闸速度、 分闸时间、合闸时间、合一分时间、分一合时间以及分、合闸同期性等。一、部分时间参量的定义1、分闸时间是指从断路器分闸操作起始瞬间（接到分闸指令瞬间）起到所有极的触头分 离瞬间为止的时间间隔。应具有很短的合闸时间，减少合闸时的电弧的能量，防 止电弧使触头熔焊。2、合闸时间是指处于分位置的断路器，从合闸回路通电起到所有极触头都接触瞬间为止

3、 的时间间隔。分闸时间必须在规定的时间范围内。 分闸时间太短，则系统短路时 直流分量过大，可能会引起分闸困难；分闸时间太长，则影响系统的稳定性。3、分一合时间是断路器在自动重合闸时,从所有极触头分离瞬间起至首先接触极接触瞬间 为止的时间间隔4、合一分时间从首先接触极的是断路器在不成功重合闸的合分过程中或单独合分操作时，触头接触瞬间起到随后的分操作时所有极触头均分离瞬间为止的时间间隔。5、分闸与合闸操作同期性是指断路器在分闸和合闸操作时，三相分断和接触瞬间的时间差，以及同相 各灭弧单元触头分断和接触瞬间的时间差， 前者称为相问同期性，后者称为同相 各断口间同期性。二、测量断路器时间参量的方法在断

4、路器的现场试验中，一般应进行分闸时间、合闸时间、分合闸同期性的 测量，对丁具有重合闸操作的断路器，还需测量分一合时间和合一分时间。1、用电秒表测量时间电秒表具有测量简单、使用方便等优点。但是，电秒表难以准确测量相问或 断口间不同期性，所以已逐渐被取代。2、光线示波器测量时间使用光线示波器可以测量断路器分、 合闸时间，同期差及分、合闸电磁铁的 动作情况。这种方法具有测量准确、直观，且能同时测量多个时间参量等优点。(1) 测量基本原理。接线原理如图 6- 3所示，光线示波器的测试回路由电源 E、开关S、可调电阻R、光线示波器振子g申联组成。(2) 单相单断口断路器的时间测量，其测量接线如图 6-4

5、所示。SgE图6- 3光线示波器振子回路接线原理图QF1d/1c 2 a_L_LE S LT i图6-4用光线示波器进行断口测量接线原理图测量前，事先将电阻箱中的电阻ri、r2调节到适当值，当电路接通时，电路 中的电流值应在示波器振子允许的范围之内。(3) 电流信号。在断路器的机械试验中，通常将分闸和合闸电磁铁在操作断路器分、合闸时的电流波形，称为电流信号。它是断路器接受分闸和合闸操作指 令的标志，这个标志是断路器时间测量中不可缺少的信号，其测量原理接线如图 65所示。(4) 断路器的三相时间测量。一台断路器一般由三相组成，所以在机械试验中 必须测量三相的时间参数。图6-6示出了用光线示波器进

6、行三相时间测量的接线 图。抽取分合闸信号RiXQ图6 5抽取分、合闸线圈电流信号原理图XQ一线圈QF图6- 6用光线示波器进行三相时间测量接线图由丁光线示波器时标范围宽、精度高，且能直观反映出断路器在动作过程中有关参量的变化情况，因此，过去一直是测量断路器机械特性的主要方法。 随着 电子技术的发展，出现了应用计算机技术测量断路器机械动作各参数的仪器， 已 逐步取代了光线示波器的使用。、速度参量的定义1、触头刚分速度指开关分闸过程中，动触头与静触头分离瞬间的运动速度。 技术条件无规定 时，国家标准推荐取刚分后0.01s内平均速度作为刚分点的瞬时速度，并以名义 超程的计算点作为刚分计算点。2、触头

7、刚合速度指开关在合闸过程中，动触头与静触头接触瞬间的运动速度。技术条件无规定时，国家标准一般推荐取刚合前 0.01s内平均速度作为刚合点的瞬时速度，并 以名义超程的计算点作为刚合计算点。3、最大分闸速度指开关分闸过程中区段平均速度的最大值，但区段长短应按技术条件规定， 如无规定，按0.01s计算。四、测量断路器速度参量的方法断路器的速度参量以其分、合闸速度来表示。由丁断路器在运动过程中每 时刻的速度是不同的，一般所关心的是刚分、刚合速度和最大速度。根据以上定 义要求，下面介绍几种测量断路器运动特性的方法。1、电磁振荡器测速法电磁振荡器测速原理如图6-7所示。图6 7电磁振荡器测速原理示意图1一

8、运动纸板；2 一振动笔；3一衔铁；4一振动簧片；5 一线圈；A 一刚分、刚合点运动纸板通过测速杆与动触头连接。当振荡电磁铁线圈中通入 50Hz交流电 时，振动笔以100次/s的频率振动，在运动的纸板上绘出周期为 0.01s的振荡 波形。纸板上波形长度就是触头总行程， 行程问对应的周波数，就是触头总运动 时间。在触头运动过程中，由丁每相邻波峰问时间间隔为 0.01s,振动曲线最大 波峰间的厘米数就是触头的最大速度值 vmax。刚分（合）点位置的确定如图6 8 所示。图6- 8振荡器测速波形图（a）分闸速度曲线；（b）合闸速度曲线在振荡波形图上，首先要分活楚分（合）闸曲线的两个端头中哪一端是分闸位

9、 置Si,哪一端是合闸位置S2,然后以合闸位置S2为起始点，向分闸方向量取一 段等于断路器超行程值的长度 So，以这一线段终点位置为动静触头刚分（合）时 刻。按国家标准规定，取触头分离后（接触前）10ms内的速度为刚分（合）速度，所 以视超行程终点落在曲线的什么相位， 再取同相位的一个波长，即为所求刚分速 度VF或刚合速度VH。2、转鼓式、电位器式测速仪转鼓式测速仪是以连接在动触头系统上的记录笔， 沿以恒定角速度转动的转 筒上所画的曲线来反映其运动情况的。而电位器式测速仪则是以其滑动触点在电 阻杆上的不同位置所反映的电压值来测量断路器的动作状况。这两种测量方法能直观判断断路器触头在整个运动过程

10、中有无卡涩和缓冲不良等异常现象，能够粗略测出断路器的固有分、合闸时间，速度测量精度较高。这两种方法较为简单， 缺点是较为笨重，功能单一，已很少使用。五、高压开关综合测试仪随着计算机技术的广泛应用，出现了高压开关综合测试仪。它能够在测试过 程中，将开关的时间、速度等多项特性参数同时进行测量，提高了工作效率，这 是开关测试的方向。1、光电测速原理由于光电测速方式结构简单、可靠，大多数开关测试仪都采用光电传感器进 行开关的测速。光电测试是利用对检测到的光信号进行计数（或计时）来实现对触 头行程和速度的测量的。图6-9中示出了光电测速结构示意图。4图6-9光电测速结构示意图1一传感头；2一光栅尺；3一

11、测速杆；4一动触头；5一发光管;6一光敏接收管;7整形电路图6-9中，开有光孔的光栅尺通过测速杆与开关动触头连接。动触头运动 时，带动光栅尺上下运动。发光管5发出的光线可通过光栅尺上的光孔照射到光 敏接收管6上，或被光栅尺不透光部分遮挡。被检测到的光信号，经整形电路7转换成相应的方波信号，送入测试仪进行计算处理。下面，以国产的某开关测试仪为例，来说明这类仪器的使用。该仪器除能给 出测试数据外，还能给出详细的波形图，并将开关行程曲线和断口波形绘制在同 一张图上，从而可较直观地了解各量的情况和彼此间的相互关系，帮助分析开关的状态和工作情况，及时发现可能存在的某些缺陷和隐患。2、连接和接线图6-10

12、示出了利用该类仪器对少油断路器进行测试的接线图。 图6-11示 出了油断路器测速传感器的安装示意图，其测速传感器通过管状支架固定在开关 的上部。光栅尺穿过传感器，井通过测速杆与开关的动触头连接。 测速信号电缆 通过插头接丁仪器背面的插孔中。图6 10少油断路器测试接线示意图FQ 一分闸线圈；HQ一合闸线圈图6- 11少油断路器测速传感器安装示意图1一传感头；2 一光尺；3一光尺接头；4一管状支架；5一测速杆；6 一动触头；7 一绝缘板；8一夹具接线完成后，仪器即进入准备状态，断路器一旦操作，仪器自动判断该次操 作是分、合、合分或分合操作，并对有关参数进行测试。技显示或打印按钮，即 可进行数据显

13、示或打印输出。3、真空断路器的测试真空断路器的时间特性的测试方法与其他断路器相同。对丁真空断路器，应注意其合闸弹跳时间不大丁 2ms。合闸弹跳时间过长，将加剧触头的烧损，甚至 导致动静触头间的熔焊。真空断路器的速度是按一定行程的平均值进行测试，通常采用一特制的辅助触点安装在真空断路器的动触头端， 利用其与真空断路器的 动触头的接触或分离来作为计时的起点或终点。图6- 12(a)示出了用该类断路器测试仪对真空断路器机械特性进行测试的 原理接线图。图中的箭头表示测速的辅助触点。图6- 12(b)则为用丁安装辅助触点的夹具的结构示意图。夹具1用丁将其固定在断路器动触头端附近合适的位置，当需要测合闸特性的时候，应让辅助触点 刚好与断路器动触头侧的动触头接触。这样测得的合闸平均速度即为该断路器全 部合闸行程的平均速度。当需要测分闸特性的时候,断路器处丁合闸位置则应使 辅助触点放在离动触头运动方向上 6mm处。这样测得的分闸平均速度，即为刚 分6mm内的平均速度。a n RiHQ1 " J=43注2(b)接传感器(a)图6- 12真空断路器测试示意图(a)真空断路器测