试谈断路器机械特性试验gdhe.docx

断路器机机械特性性试验(讲义)武汉市大大洋新技技术有限限公司断路器机机械特性性试验断路器的的分合闸闸时间，分分合闸不不同期程程度，分分合闸速速度以及及线圈的的动作电电压等，直直接影响响断路器器的切合合性能，并并且对继继电保护护，自动动重合闸闸装置以以及系统统的稳定定带来极极大的影影响。对于油断断路器，刚刚分速度度的降低低将使触触头的燃燃弧时间间延长，特特别是在在切断短短路故障障时，可可能使触触头烧损损，喷油油，甚至至发生爆爆炸。而而刚合速速度的降降低，若若合闸于于短路故故障时，由由于阻碍碍触头关关合电动动力的作作用，将将引起触触头振动动或使其其处于停停滞状态态，同样样容易引引起爆炸炸，特别别是在自自动重合合闸不成成功的情情况下更更是如此此。反之之，速度度过高，将将使运动动机械受受到过度度的机械械应力，造造成个别别部件的损坏坏或缩短短使用寿寿命，这这是不允允许的。断路器分分合闸严严重不同同期，将将造成线线路或变变压器的的非全相相接入或或切断，从从而可能能出现危危害绝缘缘的过电电压。据国内运运行经验验，在断断路器事事故中，属属于机械械原因造造成的占占第一位位，故现现场对此此应予以以足够的的重视。断路器的的动作特特性试验验，应符符合制造造厂规定定，否则则须进行行检修处处理。1、分合合闸时间间和同期期性的测测量中华人人民共和和国电力力行业标标准 DLL/T 8466.320004对开开关的分分合闸时时间有详详细的定定义：“合（闸闸）时间间”：指接接到合闸闸指令瞬瞬间起到到所有极极触头都都接触瞬瞬间的时时间间隔隔；“分（闸闸）时间间”从开关关分闸操作起始瞬瞬间（即即接到分分闸指令令瞬间）起起到所有有极的触触头分离离瞬间的的时间间间隔。70605040301020图 1早期的测测量方法法，多采采用数字字式电子子毫秒表表测量，现现在此法法已不被被采用了了。最为为传统的的方式是是16线光线线示波器器，如图图1中所测测的结果果，直接接在光学学感光纸纸上得到到各断口口的时间间跳变波波形图，在在感光纸纸的时间间坐标分分格上进进行分析析，得到到试验结结果。此种方式式是最传传统、可可靠的试试验方式式，但使用较较为烦琐琐；操作此此设备需需要较有有经验的的人员；设备较较重；夜晚加加班操作作极为不不便，因因为感光光纸必须须在较强强光线下下才能显显现波形形；受环保保政策的的影响，感光光纸较难购买买。因此此近十年年来，将将计算机机技术应应用于断断路器机机械特性性试验的的电子仪仪器渐渐渐地多起起来，为为我们的的现场试试验提供供了方便便的条件件。计算机技技术应用用于断路路器机械械特性的的基本原原理是：计算机机同时对对多个断断口信号号进行采采样，不不停地扫扫描计时时，一旦旦检测到到断口信信号状态态发生改改变，即即计时终终止。用用计算机机计时，原原理简单单，测量量准确度度高，但但是需对对仪器有有较高的的抗干扰扰设计要要求，因因为仪器器使用现现场一般般都在电电磁场干干扰较强强的变电电站内。现场的干干扰源一一般有两两个，一一个是仪仪器周围围的强电电磁场，可可直接对对仪器计计算机进进行辐射射；另一一个是试试验时，邻邻近母线线带电运运行，通通过仪器断口线线感应过过来的感感应电压压，在5000KV环境下下，此感感应电压压往往会会达到几几千甚至至上万伏伏，此感感应电压压如不采采取措施施，直接接进入仪仪器的计计算机采采样回路路，势必必对测量量结果造造成影响响，严重重者甚至至会损坏坏仪器。因因此，这这种仪器器的抗干干扰设计计相当重重要，目目前市面面上各种种机械特特性仪器器良莠不不齐，在在一定程程度上体体现在抗抗干扰设设计上。周周围电磁磁场辐射射干扰一一般用金金属机箱箱，对主主机进行行屏蔽，将将机箱外外壳接好好大地，一一般都能能解决。对于母线线感应过过来的感感应电压压干扰，通通常的做做法是采采用光电电隔离法法，将现现场断口口信号（带带强干扰扰）接入入仪器的的光电隔隔离的输输入端，经经过光电电隔离，因因为感应应电压一般能能量较弱弱，通不不过光隔隔器件，而而真正的的断口信信号则通通过光隔隔器件传传输到计计算机，这这样就将将干扰电电压从有有用信号号中滤除除掉，达达到了搞搞干扰的的目的。接现场断断口线接仪器器计算机机（干扰电电压）图2当然，这这里只是是抗干扰扰设计的的基本原原理中的的一种，真真正实现现起来，有有许多因因素和参参数要考考虑，这这里不能能一一列列举，抗抗干扰电电路设计计的好坏坏，是衡衡量一台台仪器优优劣与成成败的一一个关键键因素。关于相间间同期测量的一一个值得得注意的的问题：中华人人民共和和国电力力行业标标准DL/T 8846.3-220044对开开关的同同期性定定义如下下：“开关合合（闸）同同期性”：开关关合时各各极间及及（或）同同一极各各断口间间的触头头接触瞬瞬间的最最大时间间差异；“开关分分（闸）同同期性”：开关关分时各各极间及及（或）同同一极各各断口间间的触头头分离瞬瞬间的最最大时间间差异。按以上理理解及“相间同同期”的顾名名思义：可以指指A、B、C三相各各相中刚刚合时间间的最大值之之差，即即为合闸闸相间同同期；刚刚分时间间的最小小值之差差，即为为分闸相相间同期期。但是，一一直以来来，各开开关厂及及现场通通用的办办法是：A、B、C三相总总共多个个断口间，时时间最大与最最小之差差值，即即为相间间同期，此此种定义义基本上上为大家家所接受受，在此此特加以以说明。2、断路路器的分分合闸速速度的测测量按规程要要求，应应对断路路器进行行分合闸闸速度特特性测试试，其分分合闸速速度应符符合制造造厂规定定。21 常用测测速方法法及开关关测速的的发展过过程 电磁振荡荡测速法法：电磁振荡荡器测速速是一种种传统的的测速方方法，由由于结构构简单，体体积小和和使用方方便，早早期为开开关制造造厂和运运行部门门广泛使使用。它它实际上上是一个个带铁芯芯的线圈圈，当线线圈通工工频电压压时，铁铁芯上的的衔铁以以2倍电源源频率振振荡。如如振荡器器的线圈圈通以工工频电流流，断路路器运作作时，衔衔铁上的的笔尖以以每秒100周的振荡荡频率划划出疏密密不同的的等幅波波曲线，测测速板与与断路器器动触头头用机械械方法连连接在一一起。如如图3所示为为测速板板上绘制制的合闸闸，分闸闸曲线。图3用钢尺量量出每个个周波的的长度L的厘米米数，再再根据公公式V =LL/t=L(ccm) /0.01(s)=L（m/s）即得得出每10mms一段的的平均速速度。应用振荡荡曲线计计算断路路器的刚刚分，刚刚合速度度：Laa当试验电电源为50HHz时，假假设a为刚合合点，由由a点向前前推一个个周波在在曲线上上取点a，量出出距离L(cmm)，刚合合点前0.001s的距离L(ccm)即为刚刚合速度度。V合=LL/t=L(ccm)/0.001(ss)=LL(m/s) 刚分速度度依此原原理.振荡曲线线上最疏疏的地方方，最大大波峰距距离LMaXX值的厘厘米数,就是最最大速度度VMaXX(m/s)。 转鼓测速速仪转鼓测速速仪是由由转筒，传传动系统统和记录录笔组成成，转筒筒的长度度由断路路器的行行程决定定，转筒筒周长为为5000mm，由同同步电机机带动，转转速为2转/秒，线线速度为为10000mmm/秒。测量时，在在转筒上上履以直直角坐标标纸，其其纵坐标标表示断断路器的的实际行行程，横横坐标每每mm代表1ms，记录录笔在测测速杆上上，测速速杆与动动触头用用机械方方法连接接在一起起，开关关动作时时，测速速杆上的的记录笔笔在坐标标纸上画画出了行行程与时时间的关关系曲线线，如图图：图4断路路器动触触头时间间-行程曲曲线根据绘制制的动触触头行程程与时间间的关系系曲线，在在曲线上上根据给给出的超超行程值值，即可可根据速速度定义义直接读读出分合合闸速度度，(在时间间行程程曲线上上测出刚刚合点前前10mms所对应应的纵坐坐标数，厘厘米数，即即为刚合合速度，m/ss)。根据曲线线，能直直观判断断断路器器动触头头在整个个运动过过程中有有无机械械卡滞和和缓冲不不良等异异常现象象。曲线上斜斜率最大大处的速速度即为为最大速速度。 图5光栅尺尺测速仪仪测速测试基本本原理是是在一根根钢尺上上打上很很多间隔隔1mm.宽度为1mm的光栅栅孔，光光栅尺与与动触头头机械相相连，光光栅尺随随动触头头在光对对管中运运动，光光对管在在光栅有有孔时呈呈导通状状态；隔隔断时呈呈截止状状态。将将光对管管导通和和截止的的一系列列方波信信号输入入到计算算机进行行处理，就就很容易易算出光光栅(即动触触头)运动的的速度了了。这种方法法由于光光栅尺的的现场安安装也不不方便，光光栅尺逐逐渐被旋旋转光电电编码器器所取代代，其原原理相同同。这种方法法的优点点是：计计算机直直接参与与了测试试与运算算，准确确度可靠靠。缺点点是随着着开关种种类的越越来越多多，运动动机械千千差万别别，给光光电编码码传感器器的安装装带来了了很大的的问题。滑线变变阻器测测速目前这是是使用较较多的一一种测速速方法，包包括很多多进口仪仪器和国国内的较较高档的的仪器一一般都使使用这种种方法。基基本原理理如图所所示：信号地VCCA/D转换后直接输入到计算机采样与动触头的提升杆机械相连滑线电阻器根据断路路器的总总行程的的长度，选选配一根根适当长长度，线线性度良良好的滑滑线变阻阻器，一一端接地地，一端端接电源源，中间间滑动端端直接坚坚固地连连接到开开关动触触头(或提升升杆)上，随随动触头头的运动动而滑动动，变阻阻器滑片片采样变变动的电电压值，经经A/D转换后后输入到到计算机机采样，进进行数据据处理，绘绘制成时时间电压(即是时时间行程)特性曲曲线，此此曲线与与转鼓绘绘制出的的曲线基基本相似似，再经经计算机机处理得得出试验验结果。这是目前前使用较较广的一一种测速速方法，直直观，计计算机可可直接读读取结果果，也可可对时间间行程曲曲线进行行分析，缺缺点是需需要针对对不同的的开关制制作不同同的安装装支架，并并且现场场使用也也需要有有较强的的安装使使用经验验。旋转轴轴方法测测速有很多种种类的SF6开关，现现场可以以用来安安装测速速支架的的地方较较少或没没有(尤其是GIS组合电电器)，以前前讲的几几种方式式都是直直型方法法测速，因因为找不不到传感感器安装装的地方方，对这这些开关关测速就就困难了了。因此，有有些开关关制造厂厂采用在在动触头头传动杆杆的旋转转轴上测测速，也也可以相相应地绘绘制出时时间行程曲曲线。旋转传感感器分为为两种，一一种是旋旋转光电电编码器器，其基基本原理理同光栅栅测速；另一种种是旋转转变阻器器，基本本原理与与直型变变阻器相相同，这这就是我我们通常常所说的的角速度度传感器器了。测速的的未来发发展及展展望以上介绍绍的几种种测速方方法及传传感器，不不管计算算机是否否参与了了工作，都都存在现现场安装装不便的的问题，开开关的检检修现场场一般停停电时间间有限，试试验项目目较多，不不可能有有很多时时间供试试验人员员反复安安装，调调整测速速支架。这这样就给给现场测测速工作作带来了了很大的的难度。寻寻找一种种现场安安装方便便，测试试快捷的的万能通通用传感感器是仪仪器制造造单位努努力的方方向。加速度传传感器：积分变换积分变换行程速度加速度顾名思义义：此种种传感器器所测的的是动触触头运动动时的加加速度信信号，需需对其进进行一系系列数学学换算，最最终得到到所需的的时间行程特特性曲线线。此种传感感器主要要表现在在现场安安装方便便，只有有运动部部分，无无静止部部分，安安装和拆拆卸都很很方便，适适用于各各种类型型的开关关。目前，此此种传感感器的关关键部件件还依赖赖进口，技技术难度度较高，国国内只有有少数个个别厂家家掌握了了该技术术，该技技术的现现场使用用还在推推广阶段段。22 测速时时两个值值得注意意的问题题 刚分(合合)位置对对刚分(合)速度的影影响顾名思义义，断路路器刚分分(合)位置是是动、静静触头刚刚开始分分开(或接通)瞬间的的位置，但但目前尚尚无明确确规定。目前确定定刚分(合)位置的的方法有有两种：一种是是以引弧弧环端面面为准，即即以超行行程尺寸寸来确定定刚分(合)点，如如使用电电磁振荡荡器，转转筒测速速仪等；另一种种是用电电气分断断或接通通来确定定刚分(合)点，如如使用光光栅，滑滑线变阻阻器，加加速度传传感器等等计算机机参与的的测速方方法。由由于实际际上不能能作到动动触头绝绝对沿一一直线运运动，因因此不能能保证刚刚分(合)点的位位置不变变。由于于刚分(合)点位置置发生了了变化，则则据此计计算出的的速度值值也会不不同。刚分(合)速度的的定义：现在开关关种类千千差万别别，每种种开关给给出的速速度定义义都不一一样，当当然，根根据速度度定义计计算出的的刚分(合)速度值值也不一一样，因因此在测测速前，我我们必须须知道开开关制造造厂的速速度定义义情况，方方能得到到正确的的速度值值。当然，现现在有些些仪器生生产厂家家已经收收集到一一些较常常用的开开关型号号的速度度定义固固化在仪仪器程序序中，便便于现场场试验人人员选用用。