高压开关设备的动作特性试验

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－分时间、分－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－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－分时间

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，从首先接触极的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，前者称为相间同期性，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，对于具有重合闸操作的断路器，还需测量分－合时间和合－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间或断口间不同期性，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串联组成。

(2)单相单断口断路器的时间测量，其测量接线如图6—4所示。

图6－3 光线示波器振子回路接线原理图

g

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r1、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6—5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行三相时间测量的接线图。

XQ

图6－5 抽取分、合闸线圈电流信号原理图

XQ－线圈

E QF

QF

QF

R 2

抽取三相信号R 2R 2R 3R 3R 3

图6－6 用光线示波器进行三相时间测量接线图

由于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。

三、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。由于断路器在运动过程中每一

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。 1

2

3

5A

4

图6－7 电磁振荡器测速原理示意图

1－运动纸板；2－振动笔；3－衔铁；4－振动簧片；

5－线圈；A －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，行程间对应的周波数，就是触头总运动时间。在触头运动过程中，由于每相邻波峰间时间间隔为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v max 。刚分(合)点位置的确定如图6－8所示。

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