韓彥微 沈豪華 楊冠華 黃杰輝 陳錦初

摘要：在戶用外高壓輸配電線路的運(yùn)行過程中，斷路器是一項(xiàng)關(guān)鍵的安全保護(hù)設(shè)施。而在此類電路器的應(yīng)用中，分合閘速度屬于一項(xiàng)重要的性能參數(shù)。為實(shí)現(xiàn)此類高壓斷路器應(yīng)用性能的良好保障，以此來確保高壓輸配電線路的安全性，本文特對(duì)其分合閘速度的現(xiàn)場測試方法進(jìn)行分析。希望通過本次的分析，可以為戶外高壓斷路器應(yīng)用性能測試與保障提供科學(xué)參考。

關(guān)鍵詞：戶外;高壓斷路器;分合閘速度;現(xiàn)場測試;測試方法

前言：

在對(duì)戶外高壓斷路器進(jìn)行分合閘速度的現(xiàn)場測試過程中，不僅需要對(duì)傳感器進(jìn)行合理選擇，同時(shí)也需要做好分合閘速度與位置確定、分合閘行程測量，并對(duì)分合閘速度的測量方法加以合理應(yīng)用。這樣才可以獲得良好的測試效果，為戶外高壓斷路器的安全穩(wěn)定運(yùn)行提供有效保障。

一、傳感器的合理選擇

（一）加速度傳感器

在對(duì)戶外高壓斷路器進(jìn)行分合閘速度的現(xiàn)場測試過程中，加速度傳感器的合理選擇至關(guān)重要。因?yàn)閭鞲衅鲗儆诒粶y物體重量中的一個(gè)附加部分，它的重量會(huì)直接影響到被測物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，所以在加速度傳感器自身重量和被測物體動(dòng)態(tài)質(zhì)量不斷接近的情況下，被測物體因外界影響所產(chǎn)生的震動(dòng)就會(huì)逐漸減小。這就要求加速度傳感器的質(zhì)量應(yīng)該遠(yuǎn)小于被測物體安裝傳感器位置的動(dòng)態(tài)質(zhì)量。同時(shí)，具有越高靈敏度的傳感器，其系統(tǒng)的信噪比也就會(huì)越大，分辨能力與抗干擾能力也就會(huì)越強(qiáng)。但是在很多情況下，傳感器自身的重量、量程及其頻率都會(huì)對(duì)其靈敏度產(chǎn)生影響。因此，在具體的加速度傳感器選擇過程中，應(yīng)該在使其質(zhì)量滿足實(shí)際應(yīng)用需求的基礎(chǔ)上，盡可能選用足夠高靈敏度的傳感器。

（二）位移傳感器

就目前來看，在戶外高壓斷路器分合閘速度現(xiàn)場測試的過程中，光柵傳感器和精度滑動(dòng)電阻傳感器是最為常見的位移傳感器，這些傳感器可對(duì)高壓斷路器進(jìn)行分合閘速度的測量，其中有行程與時(shí)間之間的變化曲線圖，以及行程與速度之間的變化曲線圖;同時(shí)也可以對(duì)速度變化進(jìn)行定量分析，這些數(shù)據(jù)均可以作為最終的檢測結(jié)果，被填寫到高壓斷路器的產(chǎn)品性能試驗(yàn)報(bào)告中。具體應(yīng)用中，光柵傳感器可對(duì)斷路器行程及其變化過程數(shù)據(jù)進(jìn)行直接測得，并測出其運(yùn)動(dòng)時(shí)間和動(dòng)觸頭行程的特性曲線，以及運(yùn)動(dòng)速度和動(dòng)觸頭行程的具體特性。精度滑動(dòng)電阻傳感器則需要借助于電阻中的電流及其兩端電壓變化的測量來實(shí)現(xiàn)觸頭運(yùn)動(dòng)速度的獲取，然后按照電壓或電流的多段曲線實(shí)現(xiàn)速度和行程特性曲線的掃描[1]。通過這兩種位移傳感器應(yīng)用步驟、精度及其可行性等方面的分析發(fā)現(xiàn)，光柵傳感器不能在封閉狀態(tài)下對(duì)動(dòng)觸頭運(yùn)動(dòng)速度進(jìn)行準(zhǔn)確測量，所以在具體的現(xiàn)場測量中，應(yīng)將精度滑動(dòng)電阻傳感器作為其位移傳感器。

二、高壓斷路器分合閘速度現(xiàn)場測試

在對(duì)斷路器進(jìn)行分合閘速度的測量過程中，其本質(zhì)其實(shí)是對(duì)分合閘的固有時(shí)間進(jìn)行測量。因?yàn)閿嗦菲魅蓟r(shí)間包含在了其分合閘時(shí)間中，且燃弧時(shí)間又很難測量，所以分閘時(shí)間指的是從分閘命令被分閘回路接收到滅弧觸頭分離結(jié)束這一過程中所用的時(shí)間;合閘時(shí)間指的是合閘命令被合閘回路接收到滅弧觸頭分離結(jié)束這一過程中所用的時(shí)間。在對(duì)其分合閘時(shí)間進(jìn)行測量的過程中，其主要原理是將已有規(guī)定作為依據(jù)，將分閘速度按照快速、中速和低速進(jìn)行劃分，其中，快速時(shí)間是0.08s及以下;中速時(shí)間在0.08-0.12s之間;低速時(shí)間在0.12s以上。因此，在對(duì)高壓斷路器具體的分合閘時(shí)間進(jìn)行測量時(shí)，可通過401電秒表來測量。在分合閘過程中，動(dòng)觸頭行程以及操動(dòng)機(jī)構(gòu)主軸會(huì)因?yàn)樾D(zhuǎn)而產(chǎn)生相應(yīng)的角度，假設(shè)操動(dòng)機(jī)構(gòu)中的主軸轉(zhuǎn)過角是α，絕緣柱直線位移是X，連桿轉(zhuǎn)果角是β，動(dòng)觸頭直線位移是Y，L1、L2和L3分別為測量所取距離，則其關(guān)系如下：

將其中的X以及cosβ消除，便可獲得動(dòng)觸頭直線位移Y的關(guān)系式：

通過光電編碼器自身精度和電路計(jì)算，便可求出α。

旋轉(zhuǎn)光電編碼器，將軸角位移輸入到傳感器中，借助于光電傳感器和光柵相對(duì)運(yùn)動(dòng)，讓正交光信號(hào)從編碼器中輸出，也就是讓A、B兩路存在900的相位差。在完成了光電轉(zhuǎn)換后，便可實(shí)現(xiàn)A、B兩路方波信號(hào)的獲取。通過相應(yīng)的信號(hào)處理電路對(duì)A、B信號(hào)進(jìn)行處理，使其轉(zhuǎn)換為關(guān)于行程特性的數(shù)字信號(hào)，再將其送入到微處理器內(nèi)進(jìn)行相應(yīng)處理，這樣便實(shí)現(xiàn)了斷路器觸頭的科學(xué)測量[2]。

（一）剛分合閘速度及其位置確定

假設(shè)A點(diǎn)為波峰點(diǎn)，這一點(diǎn)屬于超行程，且剛好位于分閘速度曲線上。選擇動(dòng)觸頭、靜觸頭鋼合閘或鋼分閘之后的10ms以內(nèi)，動(dòng)觸頭所移動(dòng)的距離用S10和S1c表示;在動(dòng)觸頭和靜觸頭鋼合閘之前與之后各選擇5ms以內(nèi)，或剛分閘之前和之后的5ms以內(nèi)，動(dòng)觸頭所移動(dòng)的距離分別用S20和S2C表示，測試中明顯發(fā)現(xiàn)這與分合閘速度并不相等。在分合閘時(shí)，動(dòng)觸頭行程改變導(dǎo)致其速度變化，因此計(jì)算出的剛分、剛合閘速度差越大，位置偏差程度也會(huì)越高。所以在具體的位置計(jì)算中，應(yīng)通過多組數(shù)據(jù)取平均值的方式來進(jìn)行合理的偏差控制。

（二）分合閘行程測量

如果對(duì)斷路器進(jìn)行分?jǐn)嗷螂娏麝P(guān)合，便會(huì)出現(xiàn)電弧燃燒現(xiàn)象，而其燃燒區(qū)域處在超行程計(jì)算點(diǎn)后，所以在對(duì)剛分閘與剛合閘位置進(jìn)行確定的過程中，可以將超行程位置作為其位置確定的基礎(chǔ)，選擇剛分閘之前或者是剛分閘之后的10s以內(nèi)，通過動(dòng)觸頭具體的移動(dòng)距離對(duì)剛分閘以及剛合閘速度進(jìn)行確定。這樣便可讓高壓斷路器剛分閘以及剛合閘情況下的電流回路短路狀態(tài)得到更好的體現(xiàn)，根據(jù)其具體狀態(tài)，便可對(duì)高壓斷路器的分合閘速度及其滅弧之間的關(guān)系進(jìn)行合理推算。

（三）分合閘速度測量方法

高壓斷路器的分合閘速度其實(shí)是按照其生產(chǎn)廠家所制定的某個(gè)區(qū)間段上的平均分合閘速度。這個(gè)速度所體現(xiàn)的是高壓斷路器分合閘中的預(yù)擊穿段及其滅弧的速度特性。按照相關(guān)規(guī)定，在戶外用高壓斷路器出廠前，一定要對(duì)其機(jī)械特性進(jìn)行檢驗(yàn)，這樣才可以合理判斷出斷路器的實(shí)際性能。在對(duì)其機(jī)械性能進(jìn)行檢驗(yàn)的過程中，主要有機(jī)械壽命試驗(yàn)、機(jī)械特征試驗(yàn)以及機(jī)械操作試驗(yàn)。在通過上述方法對(duì)高壓斷路器的剛分閘以及剛合閘點(diǎn)位置進(jìn)行確定之后，將其行程和時(shí)間的特性曲線作為依據(jù)，便可對(duì)其剛分閘、剛合閘速度以及分合閘的平均速度實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確獲取[3]。

結(jié)束語：

綜上所述，在戶外用的高壓斷路器出廠測試過程中，分合閘速度的現(xiàn)場測試是一項(xiàng)關(guān)鍵內(nèi)容，只有確保分合閘速度滿足實(shí)際應(yīng)用需求，才可以確保高壓斷路器的應(yīng)用效果，避免因分合閘不及時(shí)對(duì)高壓輸配電線路的不利影響。因此，技術(shù)人員一定要對(duì)此項(xiàng)測試做到充分重視，并通過合理的技術(shù)措施來做好其分合閘速度的現(xiàn)場測試與計(jì)算，然后將具體的測試結(jié)果填寫到高壓斷路器性能檢驗(yàn)報(bào)告單中。通過這樣的方式，才可以讓戶外用的高壓斷路器具體性能得到科學(xué)判定，為其生產(chǎn)質(zhì)量提供良好保障，并為使用者的選擇與應(yīng)用提供足具科學(xué)性的參考依據(jù)，以此來滿足戶外高壓輸配電線路的實(shí)際保護(hù)需求，使其安全穩(wěn)定運(yùn)行得以良好保障，并進(jìn)一步促進(jìn)社會(huì)供電需求的滿足與電力行業(yè)的良好發(fā)展。

參考文獻(xiàn)：

[1]劉建寅，劉亞南，王常齡，常澤洲，都晨，蔣琛，嚴(yán)鵬志，孟國棟.高壓斷路器操動(dòng)機(jī)構(gòu)典型故障模擬及其特征參量變化分析[J].高壓電器，2021（02）：7-13.

[2]高淇.高壓斷路器的機(jī)械特性劣化趨勢分析及壽命預(yù)測[D].導(dǎo)師：徐敏;陳慶榮.廈門理工學(xué)院，2021.

[3]晏鋒，周菊根，龔偉，沈湘于，柴仁勇.一種多功能高壓斷路器機(jī)械參數(shù)測試裝置的設(shè)計(jì)與研制[J].江西電力，2020（02）：2-4.