高壓開關(guān)的動作特性試驗方法
發(fā)布日期：2021-04-14 點擊：3182次
高壓開關(guān)的分、合閘速度，分、合閘時間，分、合閘不同期程度，以及分合閘線圈的動作電壓，直接影響高壓開關(guān)的關(guān)合和開斷性能，高壓開關(guān)只有保證適當(dāng)?shù)姆?、合閘速度，才能充分發(fā)揮其開斷電流的能力，以及減小合閘過程中預(yù)擊穿造成的觸頭電磨損及避免發(fā)生觸頭燒損、噴油，甚至發(fā)生爆炸，而剛合速度的降低，若合閘于短路故障時，由于阻礙觸頭關(guān)合電動力的作用，將引起觸頭振動或使其處于停滯狀態(tài)，同樣容易引起爆炸，特別是在自動重合閘不成功情況下更是如此，反之，速度過高，將使運(yùn)動機(jī)構(gòu)受到過度的機(jī)械應(yīng)力，造成個別部件損壞或使用壽命縮短，同時，由于強(qiáng)烈的機(jī)械沖擊和振動，還將使觸頭彈跳時間加長，真空和SF6高壓開關(guān)的情況相似，
高壓開關(guān)分、合閘嚴(yán)重不同期，將造成線路或變壓器的非全相接入或切斷，從而可能出現(xiàn)危害絕緣的過電壓，
高壓開關(guān)機(jī)械特性的某些方面是用觸頭動作時間和運(yùn)動速度作為特征參數(shù)來表示的，在機(jī)械特性試驗中一般最主要的是剛分速度、剛合速度、最大分閘速度、分閘時間、合閘時間、合－分時間、分－合時間以及分、合閘同期性等，
一、部分時間參量的定義
1.分閘時間
是指從高壓開關(guān)分閘操作起始瞬間（接到分閘指令瞬間）起到所有極的觸頭分離瞬間為止的時間間隔，應(yīng)具有很短的分閘時間，減少分閘時電弧的能量，防止電弧使觸頭熔焊，
2.合閘時間
是指處于分位置的高壓開關(guān)，從合閘回路通電起到所有極觸頭都接觸瞬間為止的時間間隔，合閘時間必須在規(guī)定的時間范圍內(nèi)，合閘時間太短，則系統(tǒng)短路時直流分量過大，可能會引起合閘困難。合閘時間太長，則影響系統(tǒng)的穩(wěn)定性，
3.分－合時間
是高壓開關(guān)在自動重合閘時，從所有極觸頭分離瞬間起至首先接觸極接觸瞬間為止的時間間隔，
4.合－分時間
是高壓開關(guān)在不成功重合閘的合分過程中或單獨合分操作時，從首先接觸極的觸頭接觸瞬間起到隨后的分操作時所有極觸頭均分離瞬間為止的時間間隔，
5.分閘與合閘操作同期性
是指高壓開關(guān)在分閘和合閘操作時，三相分?jǐn)嗪徒佑|瞬間的時間差，以及同相各滅弧單元觸頭分?jǐn)嗪徒佑|瞬間的時間差，前者稱為相間同期性，后者稱為同相各斷口間同期性，
二、測量高壓開關(guān)時間參量的方法
在高壓開關(guān)的現(xiàn)場試驗中，一般應(yīng)進(jìn)行分閘時間、合閘時間、分合閘同期性的測量，對于具有重合閘操作的高壓開關(guān)，還需測量分－合時間和合－分時間，
1.用電秒表測量時間
電秒表具有測量簡單、使用方便等優(yōu)點，但是，電秒表難以準(zhǔn)確測量相間或斷口間不同期性，所以已逐漸被取代，
2.光線示波器測量時間
使用光線示波器可以測量高壓開關(guān)分、合閘時間，同期差及分、合閘電磁鐵的動作情況，這種方法具有測量準(zhǔn)確、直觀，且能同時測量多個時間參量等優(yōu)點，
(1)測量基本原理，接線原理如圖1-1所示，光線示波器的測試回路由電源E、開關(guān)S、可調(diào)電阻R、光線示波器振子g回路串聯(lián)組成，
(2)單相單斷口高壓開關(guān)的時間測量，其測量接線如圖1-2所示，
測量前，事先將電阻箱中的電阻r1、r2調(diào)節(jié)到適當(dāng)值，當(dāng)電路接通時，電路中的電流值應(yīng)在示波器振子允許的范圍之內(nèi)，
(3)電流信號，在高壓開關(guān)的機(jī)械試驗中，通常將分閘和合閘電磁鐵在操作高壓開關(guān)分、合閘時的電流波形，稱為電流信號，它是高壓開關(guān)接受分閘和合閘操作指令的標(biāo)志，這個標(biāo)志是高壓開關(guān)時間測量中不可缺少的信號，其測量原理接線如圖1-3所示，
(4)高壓開關(guān)的三相時間測量，一臺高壓開關(guān)一般由三相組成，所以在機(jī)械試驗中必須測量三相的時間參數(shù)，圖1-4示出了用光線示波器進(jìn)行三相時間測量的接線圖，
由于光線示波器時標(biāo)范圍寬、精度高，且能直觀反映出高壓開關(guān)在動作過程中有關(guān)參量的變化情況，因此，過去一直是測量高壓開關(guān)機(jī)械特性的主要方法，隨著電子技術(shù)的發(fā)展，出現(xiàn)了應(yīng)用計算機(jī)技術(shù)測量高壓開關(guān)機(jī)械動作各參數(shù)的儀器，已逐步取代了光線示波器的使用，
三、速度參量的定義
1.觸頭剛分速度
指開關(guān)分閘過程中，動觸頭與靜觸頭分離瞬間的運(yùn)動速度，技術(shù)條件無規(guī)定時，國家標(biāo)準(zhǔn)推薦取剛分后0.01s內(nèi)平均速度作為剛分點的瞬時速度，并以名義超程的計算點作為剛分計算點，
2.觸頭剛合速度
指開關(guān)在合閘過程中，動觸頭與靜觸頭接觸瞬間的運(yùn)動速度，技術(shù)條件無規(guī)定時，國家標(biāo)準(zhǔn)一般推薦取剛合前0.01s內(nèi)平均速度作為剛合點的瞬時速度，并以名義超程的計算點作為剛合計算點，
3.最大分閘速度
指開關(guān)分閘過程中區(qū)段平均速度的最大值，但區(qū)段長短應(yīng)按技術(shù)條件規(guī)定，如無規(guī)定，按0.01s計算，
四、測量高壓開關(guān)速度參量的方法
高壓開關(guān)的速度參量以其分、合閘速度來表示，由于高壓開關(guān)在運(yùn)動過程中每一時刻的速度是不同的，一般所關(guān)心的是剛分、剛合速度和最大速度，根據(jù)以上定義要求，下面介紹幾種測量高壓開關(guān)運(yùn)動特性的方法，
1.電磁振蕩器測速法
電磁振蕩器測速原理如圖1-5所示，
運(yùn)動紙板通過測速桿與動觸頭連接，當(dāng)振蕩電磁鐵線圈中通入50Hz交流電時，振動筆以100次／s的頻率振動，在運(yùn)動的紙板上繪出周期為0.01s的振蕩波形，紙板上波形長度就是觸頭總行程，行程間對應(yīng)的周波數(shù)，就是觸頭總運(yùn)動時間，在觸頭運(yùn)動過程中，由于每相鄰波峰間時間間隔為0.01s，振動曲線最大波峰間的厘米數(shù)就是觸頭的最大速度值vmax，剛分(合)點位置的確定如圖6－8所示，
在振蕩波形圖上，首先要分清楚分(合)閘曲線的兩個端頭中哪一端是分閘位置S1，哪一端是合閘位置S2，然后以合閘位置S2為起始點，向分閘方向量取一段等于高壓開關(guān)超行程值的長度S0，以這一線段終點位置為動靜觸頭剛分(合)時刻，按國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，取觸頭分離后(接觸前)10ms內(nèi)的速度為剛分(合)速度，所以視超行程終點落在曲線的什么相位，再取同相位的一個波長，即為所求剛分速度vF或剛合速度vH，
2.轉(zhuǎn)鼓式、電位器式測速儀
轉(zhuǎn)鼓式測速儀是以連接在動觸頭系統(tǒng)上的記錄筆，沿以恒定角速度轉(zhuǎn)動的轉(zhuǎn)筒上所畫的曲線來反映其運(yùn)動情況的，而電位器式測速儀則是以其滑動觸點在電阻桿上的不同位置所反映的電壓值來測量高壓開關(guān)的動作狀況，這兩種測量方法能直觀判斷高壓開關(guān)觸頭在整個運(yùn)動過程中有無卡澀和緩沖不良等異?，F(xiàn)象，能夠粗略測出高壓開關(guān)的固有分、合閘時間，速度測量精度較高，這兩種方法較為簡單，缺點是較為笨重，功能單一，已很少使用，
五、SFGK-6高壓開關(guān)特性測試儀
隨著計算機(jī)技術(shù)的廣泛應(yīng)用，我公司研發(fā)生產(chǎn)了HZGK-6 高壓開關(guān)動特性測試儀，它能夠在測試過程中，將開關(guān)的時間、速度等多項特性參數(shù)同時進(jìn)行測量，提高了工作效率，這是開關(guān)測試的方向，
1.光電測速原理
由于光電測速方式結(jié)構(gòu)簡單、可靠，大多數(shù)高壓開關(guān)特性測試儀都采用光電傳感器進(jìn)行開關(guān)的測速，光電測試是利用對檢測到的光信號進(jìn)行計數(shù)(或計時)來實現(xiàn)對觸頭行程和速度的測量的，圖1-7中示出了光電測速結(jié)構(gòu)示意圖，
圖1-7中，開有光孔的光柵尺通過測速桿與開關(guān)動觸頭連接，動觸頭運(yùn)動時，帶動光柵尺上下運(yùn)動，發(fā)光管5發(fā)出的光線可通過光柵尺上的光孔照射到光敏接收管6上，或被光柵尺不透光部分遮擋，被檢測到的光信號，經(jīng)整形電路7轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的方波信號，送入到SFGK-III 高壓開關(guān)動特性測試儀進(jìn)行計算處理，
下面，以SFGK-6 高壓開關(guān)動特性測試儀為例，來說明這類儀器的使用，該儀器除能給出測試數(shù)據(jù)外，還能給出詳細(xì)的波形圖，并將開關(guān)行程曲線和斷口波形繪制在同一張圖上，從而可較直觀地了解各量的情況和彼此間的相互關(guān)系，幫助分析開關(guān)的狀態(tài)和工作情況，及時發(fā)現(xiàn)可能存在的某些缺陷和隱患，
2.連接和接線
圖1-8示出了使用SFGK-6 高壓開關(guān)動特性測試儀對少油高壓開關(guān)進(jìn)行測試的接線圖，圖1-9示出了油高壓開關(guān)測速傳感器的安裝示意圖，其測速傳感器通過管狀支架固定在開關(guān)的上部，光柵尺穿過傳感器，井通過測速桿與開關(guān)的動觸頭連接，測速信號電纜通過插頭接于儀器背面的插孔中，
接線完成后，儀器即進(jìn)入準(zhǔn)備狀態(tài)，高壓開關(guān)一旦操作，儀器自動判斷該次操作是分、合、合分或分合操作，并對有關(guān)參數(shù)進(jìn)行測試，技顯示或打印按鈕，即可進(jìn)行數(shù)據(jù)顯示或打印輸出，
3.真空高壓開關(guān)的測試
真空高壓開關(guān)的時間特性的測試方法與其他高壓開關(guān)相同，對于真空高壓開關(guān)，應(yīng)注意其合閘彈跳時間不大于2ms，合閘彈跳時間過長，將加劇觸頭的燒損，甚至導(dǎo)致動靜觸頭間的熔焊，真空高壓開關(guān)的速度是按一定行程的平均值進(jìn)行測試，通常采用一特制的輔助觸點安裝在真空高壓開關(guān)的動觸頭端，利用其與真空高壓開關(guān)的動觸頭的接觸或分離來作為計時的起點或終點，
圖1-10(a)示出了用SF-300B高壓開關(guān)特性測試儀對真空高壓開關(guān)機(jī)械特性進(jìn)行測試的原理接線圖，圖中的箭頭表示測速的輔助觸點，
圖1-10(b)則為用于安裝輔助觸點的夾具的結(jié)構(gòu)示意圖，夾具1用于將其固定在高壓開關(guān)動觸頭端附近合適的位置，當(dāng)需要測合閘特性的時候，應(yīng)讓輔助觸點剛好與高壓開關(guān)動觸頭側(cè)的動觸頭接觸，這樣測得的合閘平均速度即為該高壓開關(guān)全部合閘行程的平均速度，當(dāng)需要測分閘特性的時候，高壓開關(guān)處于合閘位置則應(yīng)使輔助觸點放在離動觸頭運(yùn)動方向上6mm處，這樣測得的分閘平均速度，即為剛分6mm內(nèi)的平均速度，
4.SF6高壓開關(guān)的測試
由于SF6高壓開關(guān)滅弧室不能打開，不能直接對動觸頭進(jìn)行測試，通常是對SF6高壓開關(guān)機(jī)構(gòu)的可動部分進(jìn)行測速，當(dāng)對SF6高壓開關(guān)測速時，可根據(jù)高壓開關(guān)的具體結(jié)構(gòu)，將傳感頭固定在適當(dāng)位置，并將光柵尺通過某種方式與高壓開關(guān)的運(yùn)動部分連接，即可實現(xiàn)測速，其測速結(jié)果應(yīng)滿足該高壓開關(guān)的技術(shù)條件的要求。
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