测量仪器输入阻抗对断路器分合闸速度的影响

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(辽宁高压电器产品质量检测有限公司，辽宁 沈阳 110025)

1 引言

按照国家标准GB 1984-2003对断路器进行试验时，要求测量断路器的机械特性，包括分、合闸时间，分、合闸速度特性[1]。其中对断路器分、合闸速度的测量一般采用滑动电阻器的方法，主要有直线型和旋转型线性滑动电阻器。将电阻器可靠地连接于能反映断路器的分、合闸速度特性的部件上，使其与该部件同步动作，在电阻器的两端加一直流电压，测量滑动触点与某一端的电压变化，按照一定的比例关系折算出断路器的分、合闸速度。通过对速度的分析可以有助于分析断路器的开断特性，从而利于断路器的优化设计。

2 计算模型

2.1 用理想的测量设备测量

采用滑动电阻器对断路器分、合闸速度的测量原理，如图1所示。

Rh：滑动电阻器A、B、C：滑动电阻器的端子(B为滑动端子) U0：直流电压(内阻很小，可忽略) 虚框内为测量设备的输入阻抗Rin

测量断路器的分、合闸速度时，将滑动电阻器固定，滑动端子即B与断路器的可动部件连接，这样AB、BC的电压都将线性的反映断路器的运动过程，可动部件的运动与断路器的分、合闸运动保持一定比例的关系，从而可以折算出分、合闸速度。

以测量AB端子的电压来分析，则：

(1)

理想的测量设备的输入阻抗为无穷大，则：

(2)

RAB为线性变化，RAC为滑动电阻器的总电阻值，为恒定值，U0为恒定值，可见UAB与RAB保持了线性关系，能真实的反映出断路器的分、合闸速度。

2.2 用非理想的测量设备测量

采用非理想的测量设备对RAB的电压进行测量时，由于测量设备有一定的输入阻抗，式(1)的Rin会对UAB的输出产生影响，使UAB与RAB不再保持线性关系，从而反映不出断路器的真实分、合闸速度。

3 测量设备的输入阻抗对测量精度影响的讨论分析

若采用理想的测量设备对RAB的电压进行测量时UAB与RAB保持了线性关系，不再详述。当测量设备的Rin不大时会对测量结果产生一定的影响。按照式(1)、式(2)进行编程，使结果图形化，可以方便的看出各种状况下的影响。

一般用于测量断路器分、合闸速度的滑动电阻器的阻值为5kΩ，有些测量设备的输入阻抗在1MΩ以上，这时两种情况下的输出对比如图2所示。

图2 滑动电阻器的阻值为5kΩ，输入阻抗1MΩ的对比图

如图可以看到，这时的最大误差在0.1248%，满足标准要求。

如果测量设备的输入阻抗为10kΩ时，则两种情况下的输出对比如图3所示。

如图可知，最大误差在5.8823%，已经超出标准的要求。

图3 滑动电阻器的阻值为10kΩ，输入阻抗1MΩ的对比图

其他常见值的对比见表1。

表1 Rin、Rh不同时最大误差表

可见当Rin大于23.75kΩ时，最大误差百分数就会小于5%，满足要求。其它各种值都可以通过程序计算出最大误差百分数。

4 结语

通过对测量断路器分、合闸速度的分析，导出实际的数学模型，并根据该公式进行编程，可以方便的计算出各种情况下的最大误差百分数，并选择适当设备以满足测量要求。也可以根据公式和测量结果反推，导出实际的断路器分、合闸速度。测量设备的输入阻抗应尽可能的大，减小其对测量断路器分、合闸速度的影响，提高测量的准确度。

[1] 标准：GB 1984-2003 高压交流断路器[S]。