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10kV真空断路器机械特性的测试方法改进
日期:2018-03-08 09:53:01 | 来源:中国电器工业协会 | 点击率:531
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讨论高压真空断路器(开关)机械特性测试方法的发展过程及测试仪器的选择原则,论述该测试的接线方式和触头的固定办法,以提高测试效率并保证测试安全工作。

为了保证断路器的可靠工作,10kV真空断路器需要在投运前及投运后定期进行机械特性测试。本文在论述10kV断路器机械特性测试方法的发展过程及选择原则基础上,通过两方面对该方法进行改进。

一是通过改善接线方法,减少操作程序,从而提高操作效率。并且由于接线方法的改进,对工作的安全方面也有很大的提高,保证测试在安全的条件下进行。二是通过试验选用先进的固定方法,保证测试断路器分合速度的快速性和准确性,进一步提高了测试效率。

1 真空断路器机械特性测试方法的发展过程

由于10kV真空断路器触头行程(开距)很短,在10mm左右,采用常规的测试装置难以准确测出真空断路器的机械特性参数,在真空断路器问世初期采用附加接点方法测量动触头的分合闸速度,到1990年初开始采用光栅传感器和有接点的滑动电阻传感器来测量真空断路器的速度。

目前配用高精密度传感器,具有微机接收和处理功能、屏幕显示、打印输出综合功能的高压断路器机械特性测试仪已经很普及,各地发供电部门已普遍使用这种特性测试仪。

2 断路器机械特性测试仪的选择

目前国内生产高压断路器机械特性仪的厂家很多,型号也不少,性能方面各有特点,主要区别在测量速度的传感器有所不同。

2.1 光栅传感器与滑动电阻传感器的特点

光栅传感器的特点是光栅尺可以直接测得断路器的行程及行程变化过程,还可以直接测得动触头行程(纵坐标)与动触头运动时间(横坐标)的特性曲线,以及以动触头行程(横坐标)与动触头运动速度(纵坐标)的特性。

滑动电阻传感器的特点是通过测量电阻的电流或者电阻两端电压变化来反映出断路器的动触头运动速度,不能直接测得断路器的行程数值,只能间接地采用定标方法获得行程值。

因此,只要光栅传感器测量行程的准确度能够满足真空断路器行程测量的误差要求,则以选择光栅传感器为好。只有在光栅传感器不能满足断路器测量要求,如测量某些型号SF6断路器外露的传动拐臂转动来表示处在封闭状态的动触头运动速度时,采用旋转滑动电阻传感器就比较理想。

2.2 测试仪防高电场干扰性能的选择

由于变电站内电磁环境复杂而强烈,设备在极短的时间里即可产生较高的感应电势,从而影响测试仪的正常工作,甚至还可通过引线反击烧坏测试仪。目前已经有一些仪器的内部增设了光电隔离装置,防止感应电势进入测试仪内部。根据现场测试,在110kV变电站内,不管被试断路器上带有多高的感应电势,测试仪都能正常工作。

在220kV变电站,必须拆除被测断路器上的两侧引线(因为引线愈长,感应电势愈高)再进行测试,否则就会导致测试数据不准,甚至烧坏测试仪。在500kV变电站内,电磁感应强烈,即使使用带光电隔离装置的测试仪,也应使被测断路器上的感应电势降得越低越好。

2.3 新式速度传感器

还有一种应用加速度来测量速度的技术,该技术原来是军用技术,用来测量飞机的飞行速度。应用此技术做成的感应器很小巧,把感应器装在被测设备的任意运动部位,即可测出相应的速度。此技术接法灵活,但是准确性还不高,应用较少,在此不赘述。

3 测试接线方法的改进

KC-98H型断路器机械特性测试仪操作简单、接线方便、界面全汉化、抗干扰能力强、测量过程全自动化,很适合用于10kV真空断路器的机械特性测试。

3.1 传统接法

图1 传统接法

在传统接法中,要拉开上侧隔离开关的接地刀闸,不仅增加操作,还影响测试工作的安全性。为了测出A、B、C各项的分合闸时间,需要将断路器上侧的接地刀闸拉开。为了防止用户倒供电,线路的临时接地线一般装设在线路侧,这样需要在断路器的下侧接一组短接线,才能顺利测出A、B、C各项的分合闸时间。

工作地点的上侧隔离开关一旦合闸,工作地点立即带电,在这样的操作下不合上接地刀闸,不符合《电业安全工作规程》的规定,使得工作处于危险隐患中。传统接法如图1所示。

3.2 改进接法

经过研究分析,并参考该测试仪的工作原理,将接线方法进行改进,就是将测试短路路器分合时间的黄绿红三条连接线接在断路器的下侧,接地的黑色联系接在断路器上侧的任意一相即可(因为断路器上侧的接地刀闸已经三相连接接地,所以不用加接短接线)。

在这种接法中,断路器上侧的接地刀闸不用拉开,工作可能有来电的地方都装设了接地,符合《电业安全工作规程》的规定,保证了工作的安全。并且少接了一组短接线,接线更加简洁,提高了工作效率,如图2所示。

图2 改进接法

在这种接法中,开关的上侧接地刀不用拉开,工作可能有来电的地方都装设了接地,符合安规的规定,保证了工作的安全。并且少接了一组短接线,接线更加简洁,提高了工作效率。

3.3 可行性分析

那么改进的接法可行吗,会不会影响测试的准确性?通过在同一组断路器进行测试,得出下表的数据,表1是用传统接法测出的参数,表2是用改进接法测出的参数。

表1 传统接法测得的参数

表2 改进接法测得的参数

对比两表,可见分合闸时间和分合闸速度相差甚小,故改进的接法是可行的。

4 触头固定方法的改进

应用KC-98H型开关机械特性测试仪进行测试经常出现速度为零的情况,原因是解码器触头松动,需要重新固定。解码器一般装设在真空泡的下侧,解码器触头有一个凹槽,工作人员要钻进开关柜里面,把真空泡的动触头运动杆插进凹槽,再用螺丝紧固好。但是开关分合操作的震动很大,固定螺丝很容易松动。

一旦螺丝松动,解码器就不能正常工作,需要工作人员再次钻进开关柜里面重新固定触头,既费力又费时。如果有一种办法能使解码器和真空泡的动触头运动杆紧紧连接,就能减少甚至消除重新固定工作,从而提高工作效率并保证测量的准确性。

图3 加装强力永磁铁的效果图

经过思考各种办法,得出一个方案,就是将解码器的凹槽触头换成一个强力永磁铁,真空泡的动触头运动杆是铁质材料,通过强力永磁铁就可以将解码器和真空泡的动触头运动杆紧紧连接在一起,如图3所示。

加装强力永磁铁后,通过和上述一样的比较测试,测试参数几乎没有改变,证明此方法是可行的。

5 结束语

通过改进接线方法和加装强力永磁铁来固定的方式,可提高测试的效率,保证测试工作在安全的条件下进行。在生产实践中非常注重方法的实用性和广泛性,通过小改小革的工作,可以有效地解决日常生产工作中遇到的仪器、设备等方方面面的问题,对提高我们工作效率和保证设备安全运行起到积极的作用。

(摘编自《电气技术》,原文标题为“改进10kV真空断路器机械特性测试方法”,作者为姚积坤。) 中国电器工业协会

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