断路器速度特性测试

电器测试技术报告（一）检测真空断路器的速度特性
班级：电气工程1001班
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检测真空断路器的速度特性
一、绪论
断路器的分、合闸速度，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。

因此，准确计算该参数对断路器的设计及性能分析有着重要意义。

二、相关理论概念基础及定义
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。

三、测量断路器速度参量的方法
本文的测量方法主要通过随着计算机加以辅助设备及整形电路实现。

全套设备能够在测试过程中，将开关的时间、速度等多项特性参数同时进行测量，从而极大地提高了工作效率。

其主要原理及工作过程如下：
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1中示出了光电测速结构示意图。

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图1 光电测速结构示意图
1－传感头；2－光栅尺；3－测速杆；4－动触头；
5－发光管；6－光敏接收管；7－整形电路
图1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。

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2示出了利用该类仪器对少油断路器进行测试的接线图。

图3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于仪器背面的插孔中。

图2 少油断路器测试接线示意图
FQ－分闸线圈；HQ－合闸线圈
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图3 少油断路器测速传感器安装示意图
1－传感头；2－光尺；3－光尺接头；4－管状支架；
5－测速杆；6－动触头；7－绝缘板；8－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。

对于真空断路器，应注意其合闸弹跳时间不大于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4(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4(b)则为用于安装辅助触点的夹具的结构示意图。

夹具1用于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，断路器处于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)(b)
图4 真空断路器测试示意图
（a）真空断路器测试接线示意图；（b）真空断路器测试示意图
FQ－分闸线圈；HQ－合闸线圈
1－夹具；2－绝缘薄板；3－辅助触头；4－断路器动触头
四、结论
在本文所设计中，采用光电测速法测量断路器的速度特性时采用光电传感器，与断路器之间没有直接的电气连接，加装方便。

另外，采用该方法测量灵敏度高，测得的速度特性误差小，而且原理简单，实用经济，与其他测量方式相比，有着相当的优势。

五、参考文献：
[1] 李玉生:高压断路器可靠性统计分析,中国电力, V ol.33,No.5,7-14,2000
[2] 要焕年:电气设备两种检测方式的比较, 电网技术, V ol.21,No.5,55-61,1997
[3] 许婧,王晶:高压断路器状态检修技术研究综述, 电网技术,V ol.24,No.8,48-52,2000
[4] 郭莉鸿:电气设备状态的检测体系,电力学报,V ol.15,No.3,180-183,2000
[5] 清华大学编著:高压断路器的在线监测和故障诊断,清华大学出版社,152-171,1996。