(机械制造行业)断路器机械特性试验报告讲义

断路器机械特性试验(讲义)

武汉市大洋新技术有限公司

断路器机械特性试验

断路器的分合闸时间，分合闸不同期程度，分合闸速度以及线圈的动作电压等，直接影响断路器的切合性能，并且对继电保护，自动重合闸装置以及系统的稳定带来极大的影响。

对于油断路器，刚分速度的降低将使触头的燃弧时间延长，特别是在切断短路故障时，可能使触头烧损，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的情况下更是如此。反之，速度过高，将使运动机械受到过度的机械应力，造成个别部件的损坏或缩短使用寿命，这是不允许的。

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。

据国内运行经验，在断路器事故中，属于机械原因造成的占第一位，故现场对此应予以足够的重视。

断路器的动作特性试验，应符合制造厂规定，否则须进行检修处理。

1、分合闸时间和同期性的测量

《中华人民共和国电力行业标准DL/T 846.3—2004》对开关的分合闸时间有详细的定义：

“合（闸）时间”：指接到合闸指令瞬间起到所有极触头都接触瞬间的时间间隔；

“分（闸）时间”从开关分闸操作起始瞬间（即接到分闸指令瞬间）起到所有极的触头分离瞬间的时间间隔。

早期的测量方法，多采用数字式电子毫秒表测量，现在此法已不被采用了。最为传统的方式是16线光线示波器，如图1中所测的结果，直接在光学感光纸上

10 20 30 40 50 60 70

图 1

得到各断口的时间跳变波形图，在感光纸的时间坐标分格上进行分析，得到试验结果。

此种方式是最传统、可靠的试验方式，但①使用较为烦琐；②操作此设备需要较有经验的人员；③设备较重；④夜晚加班操作极为不便，因为感光纸必须在较强光线下才能显现波形；⑤受环保政策的影响，感光纸较难购买。因此近十年来，将计算机技术应用于断路器机械特性试验的电子仪器渐渐地多起来，为我们的现场试验提供了方便的条件。

计算机技术应用于断路器机械特性的基本原理是：计算机同时对多个断口信号进行采样，不停地扫描计时，一旦检测到断口信号状态发生改变，即计时终止。用计算机计时，原理简单，测量准确度高，但是需对仪器有较高的抗干扰设计要求，因为仪器使用现场一般都在电磁场干扰较强的变电站内。

现场的干扰源一般有两个，一个是仪器周围的强电磁场，可直接对仪器计算机进行辐射；另一个是试验时，邻近母线带电运行，通过仪器断口线感应过来的感应电压，在500KV环境下，此感应电压往往会达到几千甚至上万伏，此感应电压如不采取措施，直接进入仪器的计算机采样回路，势必对测量结果造成影响，严重者甚至会损坏仪器。因此，这种仪器的抗干扰设计相当重要，目前市面上各种机械特性仪器良莠不齐，在一定程度上体现在抗干扰设计上。周围电磁场辐射干扰一般用金属机箱，对主机进行屏蔽，将机箱外壳接好大地，一般都能解决。

对于母线感应过来的感应电压干扰，通常的做法是采用光电隔离法，将现场断口信号（带强干扰）接入仪器的光电隔离的输入端，经过光电隔离，因为感应

电压一般能量较弱，通不过光隔器件，而真正的断口信号则通过光隔器件传输到计算机，这样就将干扰电压从有用信号中滤除掉，达到了搞干扰的目的。

当然，这里只是抗干扰设计的基本原理中的一种，真正实现起来，有许多因素和参数要考虑，这里不能一一列举，抗干扰电路设计的好坏，是衡量一台仪器优劣与成败的一个关键因素。

关于相间同期测量的一个值得注意的问题：

《中华人民共和国电力行业标准DL/T 846.3-2004》对开关的同期性定义如下： “开关合（闸）同期性”：开关合时各极间及（或）同一极各断口间的触头接触瞬间的最大时间差异；

“开关分（闸）同期性”：开关分时各极间及（或）同一极各断口间的触头分离瞬间的最大时间差异。

按以上理解及“相间同期”的顾名思义：可以指A 、B 、C 三相各相中刚合时间的最大值之差，即为合闸相间同期；刚分时间的最小值之差，即为分闸相间同期。

但是，一直以来，各开关厂及现场通用的办法是：A 、B 、C 三相总共多个断口间，时间最大与最小之差值，即为相间同期，此种定义基本上为大家所接受，在此特加以说明。

2、断路器的分合闸速度的测量

按规程要求，应对断路器进行分合闸速度特性测试，其分合闸速度应符合制造厂规定。

2．1 常用测速方法及开关测速的发展过程

① 电磁振荡测速法：

接现场断口线

（干扰电压）

图 2

电磁振荡器测速是一种传统的测速方法，由于结构简单，体积小和使用方便，早期为开关制造厂和运行部门广泛使用。它实际上是一个带铁芯的线圈，当线圈通工频电压时，铁芯上的衔铁以2倍电源频率振荡。如振荡器的线圈通以工频电流，断路器运作时，衔铁上的笔尖以每秒100周的振荡频率划出疏密不同的等幅波曲线，测速板与断路器动触头用机械方法连接在一起。如图3所示为测速板上绘制的合闸，分闸曲线。

图 3

用钢尺量出每个周波的长度L的厘米数，再根据公式

V =L/t=L(cm) /0.01(s)=L（m/s）即得出每10ms一段的平均速度。

应用振荡曲线计算断路器的刚分，刚合速度：

a a’

L

当试验电源为50Hz时，假设a为刚合点，由a点向前推一个周波在曲线上取点a’，量出距离L(cm)，刚合点前0.01s的距离L(cm)即为刚合速度。

V合=L/t=L(cm)/0.01(s)=L(m/s)

刚分速度依此原理.

振荡曲线上最疏的地方，最大波峰距离L MaX值的厘米数,就是最大速度V MaX(m/s)。

②转鼓测速仪

转鼓测速仪是由转筒，传动系统和记录笔组成，转筒的长度由断路器的行程决定，转筒周长为500mm，由同步电机带动，转速为2转/秒，线速度为1000mm/秒。