高压断路器机械特性测试介绍

1、1概述高压断路器机械特性测试是开关生产、安装、调试过程中不可缺少的一项内容，对于检 测、鉴定断路器的机械特性有重要的意义。固有分（合）闸时间、速度和行程、操纵电源质 量（操动绕组的I-U曲线）是高压断路器能否可靠工作的重要参数。由于高压断路器的动 作时间短，动作时振动大，早期的检测装置由于采样技术和传感器技术的水平所限，对于这 些瞬变参数的检测，尤其是对速度和位移的检测缺乏可信的检测手段；随着现代产业技术的 发展，目前出品的新型断路器开距小、速度快，对高压断路器机械特性测试仪的要求更加苛 刻。因此，市场迫切需要一种具有先进测试原理、现场操纵方便、丈量数据可靠的新型高压 断路器测试仪器。随着计算

2、机技术和传感器技术的发展，为基于过程丈量的非接触高压断路器机械特性测 试仪的实现提供了可能。经过反复的市场调研和对位移传感器现状及发展趋势的长期跟踪， 北京合智诚技术有限公司、西安高压供电局变电修试所、焦作电厂检验分厂联合提出了基于 过程测试的非接触式高压断路器机械特性测试仪的实施方案，并经过近一年的研制、试验取 得了令人满足的效果。该仪器根据国标GB 33091989和GB 19841989标准中有关检测 项目和术语定义进行设计制造，它所能检测的项目和数据的处理均优于有关国家标准，对速 度和位移的丈量方法独特，传感器不必与断路器的动作连杆接触，使得现场丈量既方便又可 靠，并且可实现过程丈量，

3、改变了以往状态丈量法的不足。2基于特征状态丈量法状态丈量是指检测装置对被测参数的分析、处理和判定只能基于一些特定的状态数据， 而对其他非特征状态数据不作记录和响应。目前对高压断路器机械特性的测试，普遍采用的 是这种基于特征状态数据的接触式测试仪。这种测试仪原理简单，易于实现，但却只能对设 备被测参数的粗略情况作出定性的判定。它除了在固有分合闸的丈量上能够让人接受外，在 区分机械动作时间、电气响应时间方面无能为力，对其他类参数的测试也不尽人意。固然随着计算机技术的普及，目前很多电气丈量设备都已数字化，但是限于当时仪器开 发时计算机技术和传感器技术的水平，很多丈量设备的测试原理基本是从数字化的角度

4、对传 统模拟测试方法进行简单的重新解释，并没有充分挖掘数字丈量方式在数据存储、处理方面 的上风而作出适当的外延和功能扩充，传统高压断路器机械特性测试仪也不例外。基于状态丈量的高压断路器机械特性测试仪对一些动态特性测试、扰动频繁、多参数联 合衡量的测试不能很好地满足要求。（1）对断路器固有时间的测试。从定义上看，固有时间是指断路器从发出动作命令到 第一个断口分开或接触之间的时间，其曲线见图1，对于电路响应时间和装置本身的固有动 作时间不作区分。固有时间的计时出发点由操纵指令触发，计时停止由第一个状态改变的断 口信号触发，即固有时间T=t1+t2，从操纵绕组的电压曲线看，时间t1是电路响应时间，公

5、 道的讲，断路器的固有动作时间应该以最后一个断口的位置改变为结束，由于状态测试的局 限性，迫使我们在该测试中忽略了电路的响应时间和断口不同期时间，这实在是一个折衷的 妥协方案。V V荃番言科二十年电力觎设备* KA嘉忠茶专业勤钢略围财案瞰商1300空我电压230湖合切断电压21。湖-300空我电压230湖合切断电压21。湖-苗铿100-200T卯反帝电ZE-52O对速度测试。速度是个时刻量，目前多采用走完固定位移花掉多少时间的方式获 得一个均匀值，位移一时间曲线见图2。由于采用状态测试需要明确的状态标志，因此指令 发出时刻自然成了位移运动的出发点，而速度只能通过V=S1/(t1+t2)的方式获

6、得。由于， 在状态测试中，t1时刻或者说动作原点时刻的特征不明显，无法捕捉到；另外，在S1对应 的t2时间内缺乏状态测试需要给出的状态标志。所以，只好通过均匀值获得速度，这与以 运动时刻为基准定义的刚分/刚合速度的定义是相违反的。对操纵电源的性能测试。断路器是否能够正确动作，既有来自其自身的原因，也有 来自操纵电源的原因(如操纵电源容量不足、蓄电池老化或导线截面小等)。如何判定原因 来自哪个因素，用状态丈量不可能对操纵电源的性能作出测试，由于在状态测试思维中根本 不考虑操纵中发生了什么事情，但是假如我们能够基于过程测试的思维将操纵过程中操动绕 组的I-U曲线记录下来.二十年电力检测设备生产专业

7、电力钢设备I解决方案提供商3基于过程丈量法 3.1过程丈量所谓过程丈量是相对于状态丈量而言的，其核心有2个:对被测参数作全过程记录； 所有被测参数基于同一参考系，可以实现相关参数的互相关联。在过程丈量的思维里，放 弃了传统的事件标定方法（特征状态或特征数据），所有被丈量基于同一个参考系（多为时 间参考系），所有事件的处理都基于这个参考系，并且同等持续地对待整个测试中的所有状 态或数据，这即简化了测试逻辑，也为相关量之间的互相标定创造了可能。用过程丈量的思 维处理上述三个题目显得十分简单。（1）在断路器固有时间的测试中，由于我们同时全过程记录了断口的状态转变和操纵 绕组电压的变化曲线，且这两个量

8、有同一的时间坐标，因此，很轻易精确获得电路响应时间 和断路器自身的动作时间。（2）在速度测试中，我们能够精确地把计时时间出发点和位移时刻原点同一在一起， 不必象状态测试中那样把计时时间出发点定义在操纵指令发出时刻，更为重要的是可以通过 位移时间曲线切线斜率的方式求出任意时刻的即时速度，而不再是均匀速度。另外，触头的 弹跳情况也能在位移一时间曲线中再现出来。（3）通过对操纵绕组上电压、电流曲线的全过程记录及其他参数的关联记录，可以 明确区分到底是操纵电源题目还是操纵机构题目，并且还能对绕组的电气特性和操纵电源的 性能作出科学的评价。实在，电气设备在激励源的激励下达到某个状态的过度过程中会表现出很

9、多有价值的信 息，这些信息往往比稳定的状态信息更有价值，以前限于测试手段、技术水平的原因，没有 对过渡信息进行记录和利用，随着技术的发展，对过渡信息进行记录已经变成可能。3.2非接触方式利用过程丈量方式，高压断路器机械特性测试仪不仅可实现对参数的科学精确测试，还 可实现对高压断路器机械特性中位移、速度的非接触测试。目前，高压断路器机械特性测试仪在位移、速度的测试方面基本都采用接触方式来获得 高压断路器的位移、速度信息，也就是必须将位移传感器接触安装在断路器的联动部分，通 过接触断路器的运动来感受其运动信息。由于高压断路器的结构和外形各异，因此该方式在 现场的测试中十分困难，甚至不可能实现。利用

10、光反射偏移原理可实现对高压断路器速度、位移的非接触测试。光电丈量位移、速 度原理图见图4。莘雷高科X yi 莘雷高科X yi Hu 7 / an Tech二十年电力检测设备生产专业电力颔设备顷决方案提供商 HYPERLINK 图4光电丈量位移、速度原理图从图4中可以看出，被测物体在从位置h2运动到位置hl时，通过被测物体反射到测试 平面的光线从S2运行到S1，通过几何关系很轻易算出被测物体的位移h=h1-h2与测试平 面的感受位移S=S1-S2之间的关系h=S/(2tg 9 )由于。值是已知的，S是可丈量的，所以，可 以通过反射光的偏移位移得到被测物体本身的位移h。由于光的速度很快，只要测试平

11、面的 扫描速度足够快(20 kHz即50 us)即能够对运动物体的位移、速度实现非接触测试。实现位移、速度非接触测试的好处:不需现场烦琐的安装；适应所有的结构(不包 括没有外露联动机构的)；免受剧烈震动的干扰；不对断路器的动作造成任何障碍。4过程丈量仪的组成电源单元：交流电源输进，操纵电源为交直流48250 V连续可调，最大输出电 流可达20 A，当被测断路器分合闸回路的电流超过此电流值时可外接操纵电源。稳压电源(恒 压源)具有体积小、质量轻、输出电流大、精度高及稳定性能好等特点。由于操纵电源与特 性参数丈量溶为一体，可直接控制断路器合闸、分闸，同时将所有特性参数一并测出，并显 示或打印丈量结

12、果。丈量单元：丈量单元包括行程(或位移)丈量回路、计时回路、开关量(断口分 合)接进回路，断路器只需动作一次就可获得相应操纵的所有丈量数据。中心处理单元：将各丈量参数按照预先输进的程序进行运算，判定，并负责仪器 内各单元之间的通讯、联系、协调，故障诊断，接受和发出指令。输出单元：具有大屏幕显示器，可用汉字显示全部机械特性参数，打印机直接镶 进面板，可以表格形式汉字打印全部合分参数；可汉字显示接线出错、拒合和拒分、数据溢出等各种故障。5主要技术指标扫描时间范围01000ms，精度80 U s；位移范围0400mm （100500 mm）,精度 0.01mm；操纵电压输进范围DC-400+400V,精度0.5V；操纵电流输进范围0120A，精 度0.02A ；采样频率大于10kHz ；数据存储空间6MB （可扩充至1430 MB）；模拟量通 道8路（420mA、05V、010V可选）；开关量通道8路开进，6路开出；工作电源电 压AC220+10%；仪器最大功耗150W；工作环境温度-20+85C ；相对湿度不大于80%