河南省高壓電器研究所有限公司 景 偉 楊葆鑫 李 智

高壓開關(guān)設(shè)備作為電力系統(tǒng)中重要的組成部分，在保障系統(tǒng)正常運行和安全性方面起著至關(guān)重要的作用。然而，受到電力行業(yè)快速發(fā)展的影響，對高壓開關(guān)設(shè)備性能和可靠性的要求也隨之提高。機械試驗作為評估開關(guān)設(shè)備性能的重要手段，不僅能夠檢測設(shè)備的耐久性和可靠性，同時也能指導(dǎo)設(shè)備的改進(jìn)和優(yōu)化。

1 機械和環(huán)境試驗概述

1.1 概述

在進(jìn)行高壓開關(guān)設(shè)備的機械和環(huán)境試驗時，需要針對不同的設(shè)備進(jìn)行相關(guān)測試。試驗內(nèi)容包括機械試驗和環(huán)境試驗兩個方面。機械試驗主要是針對開關(guān)設(shè)備中各個部位的機械運動性能進(jìn)行測試，以保證其各項性能符合標(biāo)準(zhǔn)和要求。環(huán)境試驗則是根據(jù)設(shè)備使用條件，模擬相應(yīng)的環(huán)境條件進(jìn)行測試，以保證設(shè)備在各種惡劣環(huán)境下運行效果和穩(wěn)定性。

1.2 機械特性

機械特性是指設(shè)備在正常運行狀態(tài)下的機械運動屬性，如傳感器特性曲線、分/合閘速度和分/合閘時間等，是評估設(shè)備性能的重要參考指標(biāo)之一。在進(jìn)行機械特性測試前，需要先建立設(shè)備的參考空載試驗，以此得到設(shè)備的機械特性曲線或相關(guān)參數(shù)作為基礎(chǔ)。然后，通過機械試驗，對設(shè)備的機械性能進(jìn)行檢測和驗證，包括關(guān)合、開斷、開合等試驗，以保證設(shè)備的機械性能符合標(biāo)準(zhǔn)和要求。

1.3 周圍溫度下的機械操作試驗

周圍溫度下的機械操作試驗是指設(shè)備在一定環(huán)境溫度下進(jìn)行開合、關(guān)合操作試驗，以檢驗其在正常使用條件下的機械性能和氣密性能。具體測試內(nèi)容包括開合次數(shù)、操作力度、泄漏率等，試驗過程中需要對每一臺設(shè)備進(jìn)行多次試操作，以保證其穩(wěn)定性和可靠性。此外，為了保證測試結(jié)果的準(zhǔn)確性，試驗前需要對設(shè)備進(jìn)行氣密性測量，以驗證機械操作試驗造成的影響沒有改變泄漏率[1]。

1.4 環(huán)境試驗

環(huán)境試驗針對設(shè)備所處的不同環(huán)境條件，對設(shè)備的耐久性、適應(yīng)性和穩(wěn)定性進(jìn)行測試。常見的環(huán)境試驗包括溫度試驗、濕度試驗、振動試驗和抗污試驗等。

溫度試驗是模擬設(shè)備在不同溫度條件下的工作情況，包括低溫試驗和高溫試驗。通過在極端溫度條件下進(jìn)行試驗，可以評估設(shè)備的耐溫性能和穩(wěn)定性。濕度試驗是測試設(shè)備在高濕度環(huán)境中的工作情況。在試驗過程中，設(shè)備暴露在高濕度的環(huán)境中，觀察設(shè)備的絕緣性能和穩(wěn)定性。在進(jìn)行環(huán)境試驗時，需根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范要求，選擇合適的試驗參數(shù)和試驗方法。試驗結(jié)果將提供設(shè)備在各種環(huán)境條件下，確保設(shè)備能夠在不同的工作環(huán)境中安全可靠地運行[2]。

2 高壓開關(guān)設(shè)備機械試驗方法

2.1 試驗方法選擇原則

高壓開關(guān)設(shè)備是電力系統(tǒng)中至關(guān)重要的元件，在運行過程中必須保證其可靠性和穩(wěn)定性。機械試驗是對該設(shè)備進(jìn)行生產(chǎn)質(zhì)量檢測和故障分析的必要手段。機械試驗是通過對設(shè)備的機械性能進(jìn)行檢測和驗證來保證其符合標(biāo)準(zhǔn)和要求的測試方法。在選擇機械試驗方法時，需要考慮到設(shè)備的運行環(huán)境和使用條件，以保證測試結(jié)果的準(zhǔn)確性和可靠性。

2.2 機械試驗介紹

高壓開關(guān)設(shè)備機械試驗包括機械操作試驗和機械特性試驗兩個方面。

2.2.1 機械操作試驗

機械操作試驗是對開關(guān)設(shè)備中各個部位的機械運動性能進(jìn)行測試，其中包括關(guān)合、開斷、開合等操作試驗。該試驗旨在驗證設(shè)備可以正常運行，并滿足在正常使用條件下所需的力學(xué)性能、精度、偏差、泄漏率等要求。在操作試驗中需要檢驗設(shè)備的氣密性能、機械穩(wěn)定性和動作精度，以保證設(shè)備的可靠性和安全性。

2.2.2 機械特性試驗

機械特性試驗是針對設(shè)備的機械運動屬性進(jìn)行測試的過程，其中包括記錄行程曲線、速度、力等參數(shù)，并將這些參數(shù)與標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范要求進(jìn)行比對，來驗證設(shè)備的機械特性是否符合標(biāo)準(zhǔn)和要求。在進(jìn)行機械特性試驗時，需要進(jìn)行各種機械性能測試，以保證設(shè)備的性能和功能。

2.3 高壓開關(guān)設(shè)備機械試驗部分參量的定義

在進(jìn)行高壓開關(guān)設(shè)備機械試驗時，需要對試驗中涉及的各種參量進(jìn)行定義和標(biāo)準(zhǔn)化，以確保測試結(jié)果可重復(fù)、可比較和可靠。這些參量包括操作速度、旋轉(zhuǎn)角度、加速度、泄漏率等。

2.4 測量斷路器時間參量的方法

測量斷路器時間參量是機械試驗中的重要內(nèi)容之一，該參量的測量對于檢測設(shè)備的機械特性和穩(wěn)定性較為關(guān)鍵。常用的測試方法包括電流互感器和電容式傳感器等。在測試過程中需要對設(shè)備進(jìn)行多次測量，以驗證試驗數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和可靠性。

2.5 試驗前后應(yīng)記錄的斷路器的特性和整定值

在進(jìn)行機械試驗前后，需要記錄斷路器的特性和整定值等相關(guān)數(shù)據(jù)，以便后續(xù)對設(shè)備進(jìn)行故障分析和處理。特性記錄包括設(shè)備的電氣和機械參數(shù)，例如行程曲線、速度、力等，整定值記錄則包括設(shè)備的動作速度、壓力調(diào)整等參數(shù)，以便對設(shè)備進(jìn)行后續(xù)的監(jiān)控和管理。

在機械試驗中，一些重要的參量需要進(jìn)行定義和標(biāo)準(zhǔn)化，以確保測試的可重復(fù)性和可比性。例如，操作速度可以定義為開關(guān)設(shè)備在進(jìn)行機械操作時的運動速度，旋轉(zhuǎn)角度可以定義為開關(guān)設(shè)備在旋轉(zhuǎn)過程中的角度變化，加速度可以定義為開關(guān)設(shè)備在機械運動過程中的加速度變化，泄漏率則是指設(shè)備在機械操作過程中泄漏的氣體量。

測量斷路器時間參量是機械試驗中的重要內(nèi)容。常用的測量方法包括使用電流互感器和電容式傳感器等。這些測量方法可以對開關(guān)設(shè)備進(jìn)行動作時間、關(guān)斷時間和閉鎖時間等參數(shù)的測量，以驗證設(shè)備的機械特性和穩(wěn)定性，并判斷其是否符合要求。

在進(jìn)行機械試驗前后，應(yīng)當(dāng)記錄設(shè)備的特性和整定值等相關(guān)數(shù)據(jù)。特性記錄包括設(shè)備的電氣和機械參數(shù)，如傳感器特性曲線、分/合閘速度和分/合閘時間等，而整定值記錄則包括設(shè)備的動作速度、壓力調(diào)整等參數(shù)。這些記錄對于后續(xù)的設(shè)備監(jiān)控、故障分析和維護(hù)管理較為重要，有助于評估設(shè)備的性能和健康狀況。

總之，高壓開關(guān)設(shè)備的機械試驗是確保設(shè)備安全可靠運行的重要環(huán)節(jié)。通過機械操作試驗和機械特性試驗，可以對設(shè)備的氣密性能、機械穩(wěn)定性和動作精度等進(jìn)行驗證，以確保設(shè)備符合標(biāo)準(zhǔn)和要求。在進(jìn)行試驗前后應(yīng)當(dāng)記錄設(shè)備的特性和整定值等數(shù)據(jù)，以便后續(xù)的設(shè)備監(jiān)控和維護(hù)管理。

綜上所述，針對高壓開關(guān)設(shè)備進(jìn)行機械試驗，是確保設(shè)備運行可靠性和穩(wěn)定性的重要手段之一。通過機械操作試驗和機械特性試驗對設(shè)備進(jìn)行檢測和驗證，可以保證其各項機械性能符合標(biāo)準(zhǔn)和要求。在進(jìn)行機械試驗前后，需要對設(shè)備的各種參數(shù)和特性進(jìn)行記錄和標(biāo)準(zhǔn)化，以確保測試結(jié)果的準(zhǔn)確性和可靠性。在機械操作試驗中，需要驗證設(shè)備的氣密性能、機械穩(wěn)定性和動作精度，以確保設(shè)備的可靠性和安全性。而在機械特性試驗中，如傳感器特性曲線、分/合閘速度和分/合閘時間等，將其與標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范要求進(jìn)行比對，以驗證設(shè)備的機械特性是否符合要求。

3 高壓開關(guān)設(shè)備機械試驗結(jié)果分析與評價

3.1 測試數(shù)據(jù)分析方法

在進(jìn)行高壓開關(guān)設(shè)備的機械試驗后，需要對試驗數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，以評估設(shè)備的性能和可靠性。以下是常用的測試數(shù)據(jù)分析方法：一是統(tǒng)計分析。使用統(tǒng)計學(xué)方法對試驗數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，計算平均值、標(biāo)準(zhǔn)差、相關(guān)系數(shù)等統(tǒng)計指標(biāo)。這些指標(biāo)可以反映試驗結(jié)果的整體分布和相關(guān)程度，幫助理解試驗數(shù)據(jù)的特征和規(guī)律。

二是圖表繪制。通過繪制圖表，直觀地展示試驗數(shù)據(jù)的趨勢和關(guān)系。繪制合適的圖表有助于觀察數(shù)據(jù)的變化和趨勢，提取有效的信息。

三是數(shù)學(xué)模型擬合。根據(jù)試驗數(shù)據(jù)的特點和分布規(guī)律，選擇合適的數(shù)學(xué)模型進(jìn)行擬合。通過擬合分析，可以更準(zhǔn)確地描述和預(yù)測試驗數(shù)據(jù)的變化趨勢，幫助評估設(shè)備的性能和可靠性。

3.2 試驗結(jié)果分析與討論

在高壓開關(guān)設(shè)備的機械試驗中，對試驗數(shù)據(jù)的分析是為了評估設(shè)備的性能和可靠性。通過對試驗數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計分析、圖表繪制和數(shù)學(xué)模型擬合，可以獲得更全面的試驗結(jié)果分析和討論[3-4]。

首先，統(tǒng)計分析是對試驗數(shù)據(jù)進(jìn)行基本的描述和總結(jié)?？梢杂嬎愠鲈囼灁?shù)據(jù)的平均值、標(biāo)準(zhǔn)差、相關(guān)系數(shù)等統(tǒng)計指標(biāo)。平均值反映了試驗結(jié)果的中心趨勢；標(biāo)準(zhǔn)差反映了試驗數(shù)據(jù)的離散程度；相關(guān)系數(shù)可以用于評估變量之間的相關(guān)性。這些統(tǒng)計指標(biāo)可以幫助人們理解試驗數(shù)據(jù)的整體分布和相關(guān)程度，從而對設(shè)備的性能進(jìn)行初步評估。

其次，圖表繪制是對試驗數(shù)據(jù)進(jìn)行可視化展示。通過繪制合適的圖表，可以直觀地觀察試驗數(shù)據(jù)的趨勢和關(guān)系。常用的圖表包括折線圖、柱狀圖、散點圖等。

此外，數(shù)學(xué)模型擬合是對試驗數(shù)據(jù)進(jìn)行更準(zhǔn)確描述和預(yù)測的方法之一。根據(jù)試驗數(shù)據(jù)的特點和分布規(guī)律，選擇合適的數(shù)學(xué)模型進(jìn)行擬合分析。擬合分析可通過選擇合適的函數(shù)來描述試驗數(shù)據(jù)的變化趨勢，并得到變化趨勢的數(shù)學(xué)表達(dá)式。通過數(shù)學(xué)模型的擬合，可以準(zhǔn)確地預(yù)測試驗數(shù)據(jù)的變化，并進(jìn)一步評估設(shè)備的性能和可靠性。

通過對試驗結(jié)果的分析與討論，可以比較試驗結(jié)果與設(shè)計要求、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)或制造商規(guī)定的相關(guān)規(guī)范的一致性。通過評估設(shè)備的性能是否滿足要求，可以得出設(shè)備當(dāng)前的狀態(tài)和存在的問題。

4 總結(jié)與未來展望

4.1 研究總結(jié)

本文主要探討了高壓開關(guān)設(shè)備機械試驗的過程、要點以及結(jié)果分析與評價。在試驗設(shè)備和工具準(zhǔn)備方面，需要確保試驗設(shè)備的正常運行并校準(zhǔn)調(diào)整。試驗樣品的制備和選擇要具有代表性，能夠模擬實際工作條件下的情況。確定適當(dāng)?shù)脑囼瀰?shù)，如分合閘速度、分合閘時間和同期性等，可以確保試驗結(jié)果的可靠性和實用性。試驗過程中需注意穩(wěn)定性與一致性以及安全事項和防護(hù)措施的執(zhí)行。數(shù)據(jù)記錄與分析方法包括統(tǒng)計分析、圖表繪制和數(shù)學(xué)模型擬合等。試驗結(jié)果的評價指標(biāo)可涵蓋結(jié)構(gòu)強度、耐久性、變形和破壞情況以及數(shù)據(jù)可靠性等。

4.2 不足與改進(jìn)方向

在高壓開關(guān)設(shè)備機械試驗的研究中，仍存在一些不足之處。首先，在試驗設(shè)備準(zhǔn)備方面，可以進(jìn)一步提高設(shè)備的精度和自動化程度，以減少人為操作錯誤和數(shù)據(jù)記錄誤差。在數(shù)據(jù)記錄與分析方面，可以探索更多的數(shù)據(jù)分析方法，如機器學(xué)習(xí)和人工智能等，以提高數(shù)據(jù)處理的效率和準(zhǔn)確性。最后，試驗結(jié)果的可靠性與有效性驗證可以通過與更多實際情況的對比和驗證，以提高評估結(jié)果的可信度。

4.3 未來研究方向的展望

高壓開關(guān)設(shè)備機械試驗是一個復(fù)雜而重要的研究領(lǐng)域，未來仍有許多值得探索的方向。首先，可以進(jìn)一步研究設(shè)備的耐久性和可靠性，結(jié)合數(shù)值模擬方法進(jìn)行分析與預(yù)測。其次，可以開展高壓開關(guān)設(shè)備機械試驗與電氣特性的聯(lián)合研究，以更綜合地評估設(shè)備在工作條件下的性能。最后，在數(shù)據(jù)分析與評價方面，可以借鑒大數(shù)據(jù)和人工智能的方法，構(gòu)建更精確的數(shù)據(jù)模型和預(yù)測模型，以輔助決策和優(yōu)化設(shè)計。

通過對機械試驗方法的選擇、試驗過程的規(guī)范和數(shù)據(jù)分析的評價，提出了改進(jìn)設(shè)備性能和優(yōu)化試驗方案的建議。未來的研究可以進(jìn)一步探索自動化試驗技術(shù)和應(yīng)用，以提高試驗效率和準(zhǔn)確性。隨著電力行業(yè)的發(fā)展和需求的不斷變化，高壓開關(guān)設(shè)備機械試驗方法的研究仍然具有重要的應(yīng)用價值和研究意義。