高壓開(kāi)關(guān)的動(dòng)作特性試驗方法

高壓開(kāi)關(guān)的分、合閘速度，分、合閘時(shí)間，分、合閘不同期程度，以及分合閘線(xiàn)圈的動(dòng)作電壓，直接影響高壓開(kāi)關(guān)的關(guān)合和開(kāi)斷性能。高壓開(kāi)關(guān)只有保證適當的分、合閘速度，才能充分發(fā)揮其開(kāi)斷電流的能力，以及減小合閘過(guò)程中預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(shí)，由于阻礙觸頭關(guān)合電動(dòng)力的作用，將引起觸頭振動(dòng)或使其處于停滯狀態(tài)，同樣容易引起爆炸，特別是在自動(dòng)重合閘不成功情況下更是如此。反之，速度過(guò)高，將使運動(dòng)機構受到過(guò)度的機械應力，造成個(gè)別部件損壞或使用壽命縮短。同時(shí)，由于強烈的機械沖擊和振動(dòng)，還將使觸頭彈跳時(shí)間加長(cháng)。真空和SF6高壓開(kāi)關(guān)的情況相似。

高壓開(kāi)關(guān)分、合閘嚴重不同期，將造成線(xiàn)路或變壓器的非全相接入或切斷，從而可能出現危害絕緣的過(guò)電壓。

高壓開(kāi)關(guān)機械特性的某些方面是用觸頭動(dòng)作時(shí)間和運動(dòng)速度作為特征參數來(lái)表示的，在機械特性試驗中一般*主要的是剛分速度、剛合速度、*大分閘速度、分閘時(shí)間、合閘時(shí)間、合－分時(shí)間、分－合時(shí)間以及分、合閘同期性等。

一、部分時(shí)間參量的定義

1.分閘時(shí)間

是指從高壓開(kāi)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(shí)間間隔。應具有很短的分閘時(shí)間，減少分閘時(shí)電弧的能量，防止電弧使觸頭熔焊。

2.合閘時(shí)間

是指處于分位置的高壓開(kāi)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(shí)間間隔。合閘時(shí)間必須在規定的時(shí)間范圍內。合閘時(shí)間太短，則系統短路時(shí)直流分量過(guò)大，可能會(huì )引起合閘困難；合閘時(shí)間太長(cháng)，則影響系統的穩定性。

3.分－合時(shí)間

是高壓開(kāi)關(guān)在自動(dòng)重合閘時(shí)，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(shí)間間隔。

4.合－分時(shí)間

是高壓開(kāi)關(guān)在不成功重合閘的合分過(guò)程中或單獨合分操作時(shí)，從首先接觸極的觸頭接觸瞬間起到隨后的分操作時(shí)所有極觸頭均分離瞬間為止的時(shí)間間隔。

5.分閘與合閘操作同期性

是指高壓開(kāi)關(guān)在分閘和合閘操作時(shí)，三相分斷和接觸瞬間的時(shí)間差，以及同相各滅弧單元觸頭分斷和接觸瞬間的時(shí)間差，前者稱(chēng)為相間同期性，后者稱(chēng)為同相各斷口間同期性。

二、測量高壓開(kāi)關(guān)時(shí)間參量的方法

在高壓開(kāi)關(guān)的現場(chǎng)試驗中，一般應進(jìn)行分閘時(shí)間、合閘時(shí)間、分合閘同期性的測量，對于具有重合閘操作的高壓開(kāi)關(guān)，還需測量分－合時(shí)間和合－分時(shí)間。

1.用電秒表測量時(shí)間

電秒表具有測量簡(jiǎn)單、使用方便等優(yōu)點(diǎn)。但是，電秒表難以準確測量相間或斷口間不同期性，所以已逐漸被取代。

2.光線(xiàn)示波器測量時(shí)間

使用光線(xiàn)示波器可以測量高壓開(kāi)關(guān)分、合閘時(shí)間，同期差及分、合閘電磁鐵的動(dòng)作情況。這種方法具有測量準確、直觀(guān)，且能同時(shí)測量多個(gè)時(shí)間參量等優(yōu)點(diǎn)。

(1)測量基本原理。接線(xiàn)原理如圖1-1所示，光線(xiàn)示波器的測試回路由電源E、開(kāi)關(guān)S、可調電阻R、光線(xiàn)示波器振子g回路串聯(lián)組成。

(2)單相單斷口高壓開(kāi)關(guān)的時(shí)間測量

測量前，事先將電阻箱中的電阻r1、r2調節到適當值，當電路接通時(shí)，電路中的電流值應在示波器振子允許的范圍之內。

(3)電流信號。在高壓開(kāi)關(guān)的機械試驗中，通常將分閘和合閘電磁鐵在操作高壓開(kāi)關(guān)分、合閘時(shí)的電流波形，稱(chēng)為電流信號。它是高壓開(kāi)關(guān)接受分閘和合閘操作指令的標志，這個(gè)標志是高壓開(kāi)關(guān)時(shí)間測量中不可缺少的信號，其測量原理接線(xiàn)如圖1-3所示。

(4)高壓開(kāi)關(guān)的三相時(shí)間測量。一臺高壓開(kāi)關(guān)一般由三相組成，所以在機械試驗中必須測量三相的時(shí)間參數。圖1-4示出了用光線(xiàn)示波器進(jìn)行三相時(shí)間測量的接線(xiàn)圖。

XQ－線(xiàn)圈

由于光線(xiàn)示波器時(shí)標范圍寬、精度高，且能直觀(guān)反映出高壓開(kāi)關(guān)在動(dòng)作過(guò)程中有關(guān)參量的變化情況，因此，過(guò)去一直是測量高壓開(kāi)關(guān)機械特性的主要方法。隨著(zhù)電子技術(shù)的發(fā)展，出現了應用計算機技術(shù)測量高壓開(kāi)關(guān)機械動(dòng)作各參數的儀器，已逐步取代了光線(xiàn)示波器的使用。

三、速度參量的定義

1.觸頭剛分速度

指開(kāi)關(guān)分閘過(guò)程中，動(dòng)觸頭與靜觸頭分離瞬間的運動(dòng)速度。技術(shù)條件無(wú)規定時(shí)，國家標準推薦取剛分后0.01s內平均速度作為剛分點(diǎn)的瞬時(shí)速度，并以名義超程的計算點(diǎn)作為剛分計算點(diǎn)。

2.觸頭剛合速度

指開(kāi)關(guān)在合閘過(guò)程中，動(dòng)觸頭與靜觸頭接觸瞬間的運動(dòng)速度。技術(shù)條件無(wú)規定時(shí)，國家標準一般推薦取剛合前0.01s內平均速度作為剛合點(diǎn)的瞬時(shí)速度，并以名義超程的計算點(diǎn)作為剛合計算點(diǎn)。

3.*大分閘速度

指開(kāi)關(guān)分閘過(guò)程中區段平均速度的*大值，但區段長(cháng)短應按技術(shù)條件規定，如無(wú)規定，按0.01s計算。

四、測量高壓開(kāi)關(guān)速度參量的方法

高壓開(kāi)關(guān)的速度參量以其分、合閘速度來(lái)表示。由于高壓開(kāi)關(guān)在運動(dòng)過(guò)程中每一時(shí)刻的速度是不同的，一般所關(guān)心的是剛分、剛合速度和*大速度。根據以上定義要求，下面介紹幾種測量高壓開(kāi)關(guān)運動(dòng)特性的方法。

1.電磁振蕩器測速法

1－運動(dòng)紙板；2－振動(dòng)筆；3－銜鐵；4－振動(dòng)**；

5－線(xiàn)圈；A－剛分、剛合點(diǎn)

運動(dòng)紙板通過(guò)測速桿與動(dòng)觸頭連接。當振蕩電磁鐵線(xiàn)圈中通入50Hz交流電時(shí)，振動(dòng)筆以100次／s的頻率振動(dòng)，在運動(dòng)的紙板上繪出周期為0.01s的振蕩波形。紙板上波形長(cháng)度就是觸頭總行程，行程間對應的周波數，就是觸頭總運動(dòng)時(shí)間。在觸頭運動(dòng)過(guò)程中，由于每相鄰波峰間時(shí)間間隔為0.01s，振動(dòng)曲線(xiàn)*峰間的厘米數就是觸頭的*大速度值vmax。剛分(合)點(diǎn)位置的確定如圖6－8所示。

（a）分閘速度曲線(xiàn)；（b）合閘速度曲線(xiàn)

在振蕩波形圖上，首先要分清楚分(合)閘曲線(xiàn)的兩個(gè)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(diǎn)，向分閘方向量取一段等于高壓開(kāi)關(guān)超行程值的長(cháng)度S0，以這一線(xiàn)段終點(diǎn)位置為動(dòng)靜觸頭剛分(合)時(shí)刻。按國家標準規定，取觸頭分離后(接觸前)10ms內的速度為剛分(合)速度，所以視超行程終點(diǎn)落在曲線(xiàn)的什么相位，再取同相位的一個(gè)波長(cháng)，即為所求剛分速度vF或剛合速度vH。

2.轉鼓式、電位器式測速儀

轉鼓式測速儀是以連接在動(dòng)觸頭系統上的記錄筆，沿以恒定角速度轉動(dòng)的轉筒上所畫(huà)的曲線(xiàn)來(lái)反映其運動(dòng)情況的。而電位器式測速儀則是以其滑動(dòng)觸點(diǎn)在電阻桿上的不同位置所反映的電壓值來(lái)測量高壓開(kāi)關(guān)的動(dòng)作狀況。這兩種測量方法能直觀(guān)判斷高壓開(kāi)關(guān)觸頭在整個(gè)運動(dòng)過(guò)程中有無(wú)卡澀和緩沖**等異?，F象，能夠粗略測出高壓開(kāi)關(guān)的固有分、合閘時(shí)間，速度測量精度較高。這兩種方法較為簡(jiǎn)單，缺點(diǎn)是較為笨重，功能單一，已很少使用。

五、高壓開(kāi)關(guān)特性測試儀

隨著(zhù)計算機技術(shù)的廣泛應用，出現了高壓開(kāi)關(guān)特性測試儀。它能夠在測試過(guò)程中，將開(kāi)關(guān)的時(shí)間、速度等多項特性參數同時(shí)進(jìn)行測量，提高了工作效率，這是開(kāi)關(guān)測試的方向。

1.光電測速原理

由于光電測速方式結構簡(jiǎn)單、可靠，大多數高壓開(kāi)關(guān)特性測試儀都采用光電傳感器進(jìn)行開(kāi)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(或計時(shí))來(lái)實(shí)現對觸頭行程和速度的測量的。圖1-7中示出了光電測速結構示意圖。

1－傳感頭；2－光柵尺；3－測速桿；4－動(dòng)觸頭；

5－發(fā)光管；6－光敏接收管；7－整形電路

開(kāi)有光孔的光柵尺通過(guò)測速桿與開(kāi)關(guān)動(dòng)觸頭連接。動(dòng)觸頭運動(dòng)時(shí)，帶動(dòng)光柵尺上下運動(dòng)。發(fā)光管5發(fā)出的光線(xiàn)可通過(guò)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轉換成相應的方波信號，送入到高壓開(kāi)關(guān)測試儀進(jìn)行計算處理。

下面，以GKC高壓開(kāi)關(guān)動(dòng)特性測試儀為例，來(lái)說(shuō)明這類(lèi)儀器的使用。該儀器除能給出測試數據外，還能給出詳細的波形圖，并將開(kāi)關(guān)行程曲線(xiàn)和斷口波形繪制在同一張圖上，從而可較直觀(guān)地了解各量的情況和彼此間的相互關(guān)系，幫助分析開(kāi)關(guān)的狀態(tài)和工作情況，及時(shí)發(fā)現可能存在的某些缺陷和隱患。

2.連接和接線(xiàn)

利用該類(lèi)儀器對少油高壓開(kāi)關(guān)進(jìn)行測試的接線(xiàn)圖。圖1-9示出了油高壓開(kāi)關(guān)測速傳感器的安裝示意圖，其測速傳感器通過(guò)管狀支架固定在開(kāi)關(guān)的上部。光柵尺穿過(guò)傳感器，井通過(guò)測速桿與開(kāi)關(guān)的動(dòng)觸頭連接。測速信號電纜通過(guò)插頭接于儀器背面的插孔中。

FQ－分閘線(xiàn)圈；HQ－合閘線(xiàn)圈

1－傳感頭；2－光尺；

3－光尺接頭；4－管狀支架；

5－測速桿；6－動(dòng)觸頭；

7－絕緣板；8－夾具

接線(xiàn)完成后，儀器即進(jìn)入準備狀態(tài)，高壓開(kāi)關(guān)一旦操作，儀器自動(dòng)判斷該次操作是分、合、合分或分合操作，并對有關(guān)參數進(jìn)行測試。技顯示或打印按鈕，即可進(jìn)行數據顯示或打印輸出。

3.真空高壓開(kāi)關(guān)的測試

真空高壓開(kāi)關(guān)的時(shí)間特性的測試方法與其他高壓開(kāi)關(guān)相同。對于真空高壓開(kāi)關(guān)，應注意其合閘彈跳時(shí)間不大于2ms。合閘彈跳時(shí)間過(guò)長(cháng)，將加劇觸頭的燒損，甚至導致動(dòng)靜觸頭間的熔焊。真空高壓開(kāi)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(diǎn)安裝在真空高壓開(kāi)關(guān)的動(dòng)觸頭端，利用其與真空高壓開(kāi)關(guān)的動(dòng)觸頭的接觸或分離來(lái)作為計時(shí)的起點(diǎn)或終點(diǎn)。

用該類(lèi)高壓開(kāi)關(guān)測試儀對真空高壓開(kāi)關(guān)機械特性進(jìn)行測試的原理接線(xiàn)圖。圖中的箭頭表示測速的輔助觸點(diǎn)。

則為用于安裝輔助觸點(diǎn)的夾具的結構示意圖。夾具1用于將其固定在高壓開(kāi)關(guān)動(dòng)觸頭端附近合適的位置，當需要測合閘特性的時(shí)候，應讓輔助觸點(diǎn)剛好與高壓開(kāi)關(guān)動(dòng)觸頭側的動(dòng)觸頭接觸。這樣測得的合閘平均速度即為該高壓開(kāi)關(guān)全部合閘行程的平均速度。當需要測分閘特性的時(shí)候，高壓開(kāi)關(guān)處于合閘位置則應使輔助觸點(diǎn)放在離動(dòng)觸頭運動(dòng)方向上6mm處。這樣測得的分閘平均速度，即為剛分6mm內的平均速度。

FQ－分閘線(xiàn)圈；HQ－合閘線(xiàn)圈

1－夾具；2－絕緣薄板；3－輔助觸頭；4－高壓開(kāi)關(guān)動(dòng)觸頭

4.SF6高壓開(kāi)關(guān)的測試

由于SF6高壓開(kāi)關(guān)滅弧室不能打開(kāi)，不能直接對動(dòng)觸頭進(jìn)行測試，通常是對SF6高壓開(kāi)關(guān)機構的可動(dòng)部分進(jìn)行測速。當對SF6高壓開(kāi)關(guān)測速時(shí)，可根據高壓開(kāi)關(guān)的具體結構，將傳感頭固定在適當位置，并將光柵尺通過(guò)某種方式與高壓開(kāi)關(guān)的運動(dòng)部分連接，即可實(shí)現測速，其測速結果應滿(mǎn)足該高壓開(kāi)關(guān)的技術(shù)條件的要求。