浅析户外高压断路器分合闸速度现场测试方法

韩彦微 沈豪华 杨冠华 黄杰辉 陈锦初

摘要：在户用外高压输配电线路的运行过程中，断路器是一项关键的安全保护设施。而在此类电路器的应用中，分合闸速度属于一项重要的性能参数。为实现此类高压断路器应用性能的良好保障，以此来确保高压输配电线路的安全性，本文特对其分合闸速度的现场测试方法进行分析。希望通过本次的分析，可以为户外高压断路器应用性能测试与保障提供科学参考。

关键词：户外;高压断路器;分合闸速度;现场测试;测试方法

前言：

在对户外高压断路器进行分合闸速度的现场测试过程中，不仅需要对传感器进行合理选择，同时也需要做好分合闸速度与位置确定、分合闸行程测量，并对分合闸速度的测量方法加以合理应用。这样才可以获得良好的测试效果，为户外高压断路器的安全稳定运行提供有效保障。

一、传感器的合理选择

（一）加速度传感器

在对户外高压断路器进行分合闸速度的现场测试过程中，加速度传感器的合理选择至关重要。因为传感器属于被测物体重量中的一个附加部分，它的重量会直接影响到被测物体的运动状态，所以在加速度传感器自身重量和被测物体动态质量不断接近的情况下，被测物体因外界影响所产生的震动就会逐渐减小。这就要求加速度传感器的质量应该远小于被测物体安装传感器位置的动态质量。同时，具有越高灵敏度的传感器，其系统的信噪比也就会越大，分辨能力与抗干扰能力也就会越强。但是在很多情况下，传感器自身的重量、量程及其频率都会对其灵敏度产生影响。因此，在具体的加速度传感器选择过程中，应该在使其质量满足实际应用需求的基础上，尽可能选用足够高灵敏度的传感器。

（二）位移传感器

就目前来看，在户外高压断路器分合闸速度现场测试的过程中，光栅传感器和精度滑动电阻传感器是最为常见的位移传感器，这些传感器可对高压断路器进行分合闸速度的测量，其中有行程与时间之间的变化曲线图，以及行程与速度之间的变化曲线图;同时也可以对速度变化进行定量分析，这些数据均可以作为最终的检测结果，被填写到高压断路器的产品性能试验报告中。具体应用中，光栅传感器可对断路器行程及其变化过程数据进行直接测得，并测出其运动时间和动触头行程的特性曲线，以及运动速度和动触头行程的具体特性。精度滑动电阻传感器则需要借助于电阻中的电流及其两端电压变化的测量来实现触头运动速度的获取，然后按照电压或电流的多段曲线实现速度和行程特性曲线的扫描[1]。通过这两种位移传感器应用步骤、精度及其可行性等方面的分析发现，光栅传感器不能在封闭状态下对动触头运动速度进行准确测量，所以在具体的现场测量中，应将精度滑动电阻传感器作为其位移传感器。

二、高压断路器分合闸速度现场测试

在对断路器进行分合闸速度的测量过程中，其本质其实是对分合闸的固有时间进行测量。因为断路器燃弧时间包含在了其分合闸时间中，且燃弧时间又很难测量，所以分闸时间指的是从分闸命令被分闸回路接收到灭弧触头分离结束这一过程中所用的时间;合闸时间指的是合闸命令被合闸回路接收到灭弧触头分离结束这一过程中所用的时间。在对其分合闸时间进行测量的过程中，其主要原理是将已有规定作为依据，将分闸速度按照快速、中速和低速进行划分，其中，快速时间是0.08s及以下;中速时间在0.08-0.12s之间;低速时间在0.12s以上。因此，在对高压断路器具体的分合闸时间进行测量时，可通过401电秒表来测量。在分合闸过程中，动触头行程以及操动机构主轴会因为旋转而产生相应的角度，假设操动机构中的主轴转过角是α，绝缘柱直线位移是X，连杆转果角是β，动触头直线位移是Y，L1、L2和L3分别为测量所取距离，则其关系如下：

将其中的X以及cosβ消除，便可获得动触头直线位移Y的关系式：

通过光电编码器自身精度和电路计算，便可求出α。

旋转光电编码器，将轴角位移输入到传感器中，借助于光电传感器和光栅相对运动，让正交光信号从编码器中输出，也就是让A、B两路存在900的相位差。在完成了光电转换后，便可实现A、B两路方波信号的获取。通过相应的信号处理电路对A、B信号进行处理，使其转换为关于行程特性的数字信号，再将其送入到微处理器内进行相应处理，这样便实现了断路器触头的科学测量[2]。

（一）刚分合闸速度及其位置确定

假设A点为波峰点，这一点属于超行程，且刚好位于分闸速度曲线上。选择动触头、静触头钢合闸或钢分闸之后的10ms以内，动触头所移动的距离用S10和S1c表示;在动触头和静触头钢合闸之前与之后各选择5ms以内，或刚分闸之前和之后的5ms以内，动触头所移动的距离分别用S20和S2C表示，测试中明显发现这与分合闸速度并不相等。在分合闸时，动触头行程改变导致其速度变化，因此计算出的刚分、刚合闸速度差越大，位置偏差程度也会越高。所以在具体的位置计算中，应通过多组数据取平均值的方式来进行合理的偏差控制。

（二）分合闸行程测量

如果对断路器进行分断或电流关合，便会出现电弧燃烧现象，而其燃烧区域处在超行程计算点后，所以在对刚分闸与刚合闸位置进行确定的过程中，可以将超行程位置作为其位置确定的基础，选择刚分闸之前或者是刚分闸之后的10s以内，通过动触头具体的移动距离对刚分闸以及刚合闸速度进行确定。这样便可让高压断路器刚分闸以及刚合闸情况下的电流回路短路状态得到更好的体现，根据其具体状态，便可对高压断路器的分合闸速度及其灭弧之间的关系进行合理推算。

（三）分合闸速度测量方法

高压断路器的分合闸速度其实是按照其生产厂家所制定的某个区间段上的平均分合闸速度。这个速度所体现的是高压断路器分合闸中的预击穿段及其灭弧的速度特性。按照相关规定，在户外用高压断路器出厂前，一定要对其机械特性进行检验，这样才可以合理判断出断路器的实际性能。在对其机械性能进行检验的过程中，主要有机械寿命试验、机械特征试验以及机械操作试验。在通过上述方法对高压断路器的刚分闸以及刚合闸点位置进行确定之后，将其行程和时间的特性曲线作為依据，便可对其刚分闸、刚合闸速度以及分合闸的平均速度实现准确获取[3]。

结束语：

综上所述，在户外用的高压断路器出厂测试过程中，分合闸速度的现场测试是一项关键内容，只有确保分合闸速度满足实际应用需求，才可以确保高压断路器的应用效果，避免因分合闸不及时对高压输配电线路的不利影响。因此，技术人员一定要对此项测试做到充分重视，并通过合理的技术措施来做好其分合闸速度的现场测试与计算，然后将具体的测试结果填写到高压断路器性能检验报告单中。通过这样的方式，才可以让户外用的高压断路器具体性能得到科学判定，为其生产质量提供良好保障，并为使用者的选择与应用提供足具科学性的参考依据，以此来满足户外高压输配电线路的实际保护需求，使其安全稳定运行得以良好保障，并进一步促进社会供电需求的满足与电力行业的良好发展。

参考文献：

[1]刘建寅，刘亚南，王常龄，常泽洲，都晨，蒋琛，严鹏志，孟国栋.高压断路器操动机构典型故障模拟及其特征参量变化分析[J].高压电器，2021（02）：7-13.

[2]高淇.高压断路器的机械特性劣化趋势分析及寿命预测[D].导师：徐敏;陈庆荣.厦门理工学院，2021.

[3]晏锋，周菊根，龚伟，沈湘于，柴仁勇.一种多功能高压断路器机械参数测试装置的设计与研制[J].江西电力，2020（02）：2-4.