高压断路器机械特性试验的分析

高压断路器机械特性试验的分析

肖家雄

国网福建省电力有限公司长汀县供电公司，福建 龙岩市 366300

摘要：在社会发展脚步日益加快背景下人们对电能的需求不断增加，但同时也对其安全运行提出更高标准。做好高压断路器的机械特性试验工作，更好地保障高压断路器的安全稳定运行，介绍断路器主要机械特性参数，分析断路器机械特性试验的目的及意义，探析试验前的主要准备工作与试验的内容及方法，分析试验结果，总结试验安全注意事项。

关键词：高压断路器;机械特性;试验

引言

高压断路器是电力系统的重要设备，它可以根据电力系统运行及检修需要，将线路或其他设备投入或退出运行。此外，在电力系统设备发生故障时，与保护自动装置配合，将故障设备从系统中切除。因此，高压断路器除应能承载并切除负载电流，还需具备切除故障电流的能力。为保证安全可靠运行，高压断路器除必须满足的绝缘及其他电气性能外，其机械性能也同样重要。

1试验的作用和意义

高压断路器发生的缺陷故障中，在某些地区机械类缺陷故障已超过绝缘类缺陷，成为造成断路器功能失灵、影响电网安全运行的最主要因素。如高压断路器曾发生操作机构卡涩、拒动、误动，机构弹簧疲劳，传动连杆断裂、变形，机构箱内二次元件损坏等缺陷或故障;用于投切无功设备的开关柜内断路器发生拒动、分(合)闸速度降低、合闸弹跳或分闸反弹指标不合格等缺陷。断路器停电状态下定期开展的机械特性试验，是检查断路器操作机构性能是否良好的重要试验项目。特别是断路器行程特性曲线与分(合)闸速度特性试验项目，对于及时发现断路器操作机构卡涩、弹簧疲软、传动连杆变形松动等机械类缺陷具有重要意义。国家电网公司《输变电设备状态检修试验规程》《十八项电网重大反事故措施》等标准，均要求断路器交接、大修后以及必要时必须开展该项试验。通过开展断路器机械特性试验，能够鉴定断路器本身的工作状况，检验安装或检修的质量能否满足系统要求，及时发现和消除隐患。

2高压断路器机械特性的试验要点

2.1试验准备工作

在还未试验前就要做好准备，这是为了形成条件，主要如下。充分了解被试品，尤其是在分合闸时，完成对应动作的原理，方面进行内部的检测，不会损伤其机构。工具要齐备，其中的仪器是关键的，要做好确认。此外，还有其他必需品，这要逐一落实，还应明确原理，妥善地使用，保证其作用的发挥。被用在试验中的断路器必须与图纸中给出的要求在各方面均一致，同时为了防止中间发生爆炸，要向其中充以额定压力的灭弧和绝缘气体，这样不会因为摩擦而起燃。通过万用表或借助别的设备来检验控制线路，主要确认其与图纸有否不一致。借助兆欧表测量绝缘电阻，并覆盖全局，涵盖设备、线路等，这才能有效地对绝缘性能有准确判别。对操动机构的电气线路及元件进行工频低电压耐受试验。为了防止在过程中出现问题，要事先调试开关，务必要使用正常。

2.2试验内容及方法

断路器机构特性试验包括分合闸时间和同期性、分合闸速度及分合闸动作电压的测试。试验方法如下:(1)使用仪器前，先将仪器可靠接地，依次连接测试线、控制线和电源线;(2)打开仪器电源，进行特性试验;(3)试验完成后，及时读取和保存试验结果;(4)关闭仪器电源，依次拆除电源线、控制线、测试线和接地线。需要注意的是速度特性试验项目，分、合闸速度是断路器的一项重要参数，直接影响断路器分合短路电流的能力。如果已知断路器合、分闸时间及触头的行程，可以算出触头运动的平均速度，但这个速度有很大波动，因为影响断路器工作性能最重要的是刚分、刚合速度及最大速度。因此，必须对断路器触头运动速度进行实际测量。该试验项目现场实施专业性较高，不同厂家不同型号断路器对于测速传感器的类型、安装方法等要求不同，以及对于速度的定义也存在差异，相关试验人员需要先经过必要的培训，才能在现场正确安装使用仪器并获得准确的测试结果。

2.3试验结果分析与处理

（1）将测试结果与相关说明书中的标准值进行对比，应当实现厂家的标准要求。（2）如果检测项目中存在与厂家标准规范不相符的测试数据时，首先应当对接线及仪器的状况、参数设置等进行检查，明确其是否与测试要求相符合。（3）当合闸的时间及速度、行程曲线等各个参数与标准要求不相符时，应当对以上原因进行综合分析，根据厂商的技术要求来调整各个相关的设备。（4）分合闸电磁铁发生动作的电压无法满足相应的标准要求，可以对动静铁芯之间存在的距离进行检查，明确其是否具备灵活性，是否存在卡涩问题，或者可以通过对分合闸电磁铁与动铁芯间存在的间隙距离进行调整来调整动作电压，减小间隙，提升动作电压，反之则会降低;当对间隙进行调节之后，应当对分合闸的时间进行检测，避免因间隙的调整而影响到机械的特性。

3高压断路器机械特性状态监测系统

3.1数据采集设计

利用光电轴角编码器监测断路器主轴的分合闸速度特性。由于断路器动触头在分合闸过程中的运动行程与主轴转角之间的关系曲线近似为直线，所以，测得断路器主轴的分合闸速度特性也可得到其动触头的速度特性。光电轴角编码器是一种数字式传感器，它采用圆光栅，通过光电转换原理将断路器主轴的旋转角位移转换成电脉冲信号。主轴的转动通过一套专门设计的传动机构带动光电编码器的轴转动。断路器分合闸是一个变速运动的过程，通过测量分合闸过程中光电编码器输出的各个电脉冲信号的脉宽即可得到断路器的分合闸速度特性。

3.2测试方法

断路器速度测试的方法主要有旋转传感器法、直线传感器法以及加速度传感器法，其中加速度传感器测试数据的准确性还有待研究。旋转传感器法和直线传感器法本质上是一样的，在断路器机械特性测试仪中输入断路器的行程参数，传感器的输出电压与断路器行程自动匹配，并以电信号的形式绘制出行程曲线。因为分合闸速度测量原理相同，以合闸行程曲线为例进行分析。其中坐标横轴为时间轴，纵轴为断路器行程，t1为合闸掣子脱扣时刻。

结语

高压断路器应当根据我国的相关规定来开展机械特性试验，因为每一个断路器都有可能存在一定的问题，要对这些问题进行避免和修复，我们只有充分掌握试验的核心要素及方法，这样才可以借助试验来避免事故的发生。通常，对其机械特性试验是关键一环，必须细致地对其性能做出全方位探析，只有确认达到了使用标准后才能被用于电力系统中。这是因为它的性能，对系统的安全有着直接的影响。断路器操作方面的故障也是造成其失灵的关键原因之一。

参考文献

[1]郭皎,王毅,张明志.高压断路器机械特性检测装置的研究[J].电子设计工程,2017,25(21):86-89+95

[2]郭皎，王毅，张明志．高压断路器机械特性检测装置的研究［J］．电子设计工程，2017(21):33－35.