浅谈断路器机械特性的测试

2015-12-25林明星庄建煌

科技视界 2015年1期

林明星庄建煌黄伟

（1.国网福建省电力有限公司莆田供电公司，福建莆田 351100；2.国网福建仙游供电公司，福建仙游 351200）

0 概述

高压断路器是电力系统的重要设备之一，其最大特点是能断开电路中负荷电流和短路电流。断路器的机械特性直接影响断路器的开断性能。对断路器进行机械方面的测试的目的是：第一，保证断路器的技术参数符合规程要求，以使断路器能可靠地投入运行；第二，在检修过程中通过测试可以掌握开关的机械性能，以便确定检修重点，有目的地进行调整，保证检修质量。

1 定义

1.1 分闸时间

指处于合闸位置的断路器从接到分闸指令瞬间起到所有触头分开瞬间为止的时间间隔。

1.2 合闸时间

指处于分闸位置的断路器从接到合闸指令瞬间到所有触头接触瞬间的时间间隔。

1.3 合分时间

从接到合(分)闸指令瞬间起到所有极触头都接触(分离)瞬间的时间间隔。

1.4 三相不同期

指断路器三相分（合）闸时间之间的最大及最小值差值。

1.5 弹跳时间

指断路器的动、静触头在合闸过程中发生的所有接触、分离（即弹跳）的累计时间差值（即第一次接触到完全接触的时间）。

1.6 弹跳幅度

开关动触头运动过程中，动触头的最大反弹值。

1.7 速度

各制造厂对速度的定义各不相同，因此，《电力设备交接及预防性试验规程实施细则》规定分闸速度和合闸速度的测试要按照制造厂的要求进行。一般，断路器的速度是指其在单分、单合动作时的平均速度，而不是行程中的最大速度。

1.8 刚合(分)速度

开关合(分)闸过程中，动触头与静触头接触(分离)瞬间的运动速度。

1.9 平均速度

开关合(分)闸操作中，动触头在整个运动过程中的行程与时间的比值。

1.10 行程

指断路器动触头由静止到开关动作完成之后动触头的整个位移量。

1.11 超行程

指断路器在合闸过程中动、静触头已经接触之后动触头再移动的位移量。

1.12 开距

分位置时，开关一极的各触头之间或其连接的任何导电部分之间的总间隙。

1.13 金短时间

在合-分操作中，从所有极各触头都接触瞬间起到随后的分操作时在所有极中弧触头都分离瞬间的时间间隔。

2 机械特性的测量

2.1 动作电压的测试

图1 动作电压测量

如图1 所示，将可变电阻调到最大阻值，接通电源，减小可变电阻值，使电磁线圈所加电压为额定电压的30%，电磁铁不应动作。

断开电源，可变电阻值不变，再接通电源，电磁铁亦不应动作。

继续减小可变电阻至电磁铁吸合，此时，分闸电磁铁应完成脱扣动作，合闸接触器的接点应可靠地闭合（在液压机构上的电磁铁应能可靠地完成分、合闸阀的起动动作）。读取电压值，即为最低动作电压，电压值不应高于额定电压的65%。

2.2 动作时间的测量

2.2.1 电秒表法测分、合闸时间

图2 分闸时间接线图

测量分闸动作时间，合上电源开关，电秒表与分闸线圈同时带电，电秒表开始记录，当分闸过程结束后，电秒表的电源被断路器切断，秒表停止。秒表上记录的时间即为固有分闸时间。如图2 所示，一般应重复测三次，取其平均值。

图3 合闸时间接线图

测量合闸动作时间，合上电源开关，电秒表与合闸接触器同时带电，电秒表开始计时。当合闸过程结束后，电秒表的动作线圈被断路器的触头短接，秒表停止计时。电秒表记录的时间即为合闸时间。如图2所示，同样重复三次，取其平均值。

此方法比较简便，但测量误差较大，对于110kV 及以上电压的断路器不宜采用，应用示波器法测试。

2.2.2 示波器法测量分、合闸时间

图4 测分、合闸时间接线图

此法测量精度高，但设备、操作都比较复杂。如图4 所示，当断路器分闸或合闸时，示波器分别录出各相动作的时间曲线。根据录波图中曲线波形的变化来确定分、合闸命令发出的瞬间和动静触头分开、接触的瞬间，通过时间的换算即可得各相的分、合闸动作时间。

各相分、合闸时间差（同期性）以及真空开关的弹跳时间也可以简单地计算出来。

2.2.3 断路器三相动作的同期性测量

上面已提到用示波器可以比较精确地测得断路器的同期性（时间）差，也可以用同期灯测得断路器同相各断口和异相各断口的同期性（行程）差，这是较简单的方法，对调整断路器的同期性很方便。

2.3 速度的测量

断路器分、合闸速度可用电磁振荡器或示波器来测量。

图5 用同期灯测量断路器三相动作同期性

油断路器的触头可通过测速杆与测量工具相连，因此可直接测得触头的运动速度，而SF6 断路器目前沿无法直接测量触头的机械运动速度，一般在断路器操动机构上安装测速器，并向绕组两端施加直流电压，测量时同断路器机械传动元件带动触点或绕组运动，绕组两端产生一个变化的电压△U，用示波器或其它设备将其记录下来，就可以得到一条时间-行程曲线。根据速度定义就可计算出分闸、合闸速度。

现在开关种类千差万别，每种开关给出的速度定义都不一样，当然，根据速度定义计算出的刚分(合)速度值也不一样，因此在测速前，我们必须知道开关制造厂的速度定义情况，方能得到正确的速度值。当然，现在有些仪器生产厂家已经收集到一些较常用的开关型号的速度定义固化在仪器程序中，便于现场试验人员选用。

2.4 行程的测量

图6 断路器的行程测量

如图6 所示，对断路器进行行程测量时，应先切断所有控制电源，电机电源，并在断路器灭弧室上、下接线端子之间接一校验灯（或蜂鸣器），手动操作断路器到分闸位置，再手动操作断路器合闸，当校验灯刚亮（或蜂鸣器刚响时）时刻，即为断路器的刚合位置。分别测出A1、A2、A3 并进行有关计算，即可得触头的行和超行程。为准确测定，可反复测量。

对于SW6 型等型号的断路器，可采用测量杆测量行程，采用测量管测量超行程。选定基准面，分别量出分、合闸时基准面以上的测量杆和测量管的长度，两数之差即为行程和超行程。一般测3 次，取其平均值。

2.5 高压开关机械特性测试仪

高压开关机械特性测试仪是为适应现场测试高压开关动作特性的需要，开发研制的专用仪器，以单片机为核心进行采样，处理和输出，优点是具有智能化、功能多、接线简单，信号数字化处理，数据准确度高、抗干扰性强，试验结果可长期保存。配以制造厂家根据不同型号开关设计的辅助支架，可用于各种电压等级的真空、SF6、少油、多油、空气负荷等开关的机械特性测量。缺点是断路器采用石墨触头时，不易准确测定合闸时间，同时参数设置上必须事先知道操作机构运动距离与触头行程之间的传动比。某些国产测试仪抗干扰能力差。但由于开关机械特性测试仪的种种优点，它将广泛应用于开关的机械特性的测试中。