4、高壓開關(guān)的試驗(yàn)與狀態(tài)分析.ppt

1、1,高壓開關(guān)設(shè)備的試驗(yàn)與狀態(tài)診斷,2,高壓開關(guān)是電力系統(tǒng)中最重要的設(shè)備之一，它擔(dān)負(fù)著控制和保護(hù)的雙重任務(wù)，即根據(jù)電網(wǎng)運(yùn)行的需要用它來可靠地投入或退出相應(yīng)的線路或電氣設(shè)備；當(dāng)線路或電氣設(shè)備發(fā)生故障時，將故障部分從電網(wǎng)中快速切除，保證電網(wǎng)無故障部分正常運(yùn)行。如果開關(guān)設(shè)備不能在電力系統(tǒng)發(fā)生故障時開斷線路、消除故障，就會使事故擴(kuò)大造成大面積的停電。因此，高壓開關(guān)設(shè)備性能的好壞、工作的可靠程度是決定電力系統(tǒng)安全供電的重要因素。在電力系統(tǒng)中工作的高壓開關(guān)設(shè)備必須滿足滅弧、絕緣、發(fā)熱和電動力方面的一般要求。,3,第一節(jié) 高壓開關(guān)設(shè)備的絕緣預(yù)防性試驗(yàn) 絕緣預(yù)防性試驗(yàn)指使用較低的試驗(yàn)電壓或用不會對被試設(shè)備絕緣產(chǎn)

2、生累積損傷效應(yīng)的方法，根據(jù)絕緣介質(zhì)中發(fā)生的各種物理過程(極化、吸收、電導(dǎo)等)，測量絕緣的各種參數(shù)(絕緣電阻和吸收比或極化指數(shù)、泄漏電流、介質(zhì)損耗角正切等)，以及與極化吸收過程有關(guān)的特性(主要表現(xiàn)為電阻時間的變化規(guī)律)和絕緣冷卻媒質(zhì)的一系列其他特性(化學(xué)成分、油中水分及氣體含量等)，從而判斷設(shè)備的絕緣能力，及時發(fā)現(xiàn)可能的劣化現(xiàn)象，還可以通過歷次試驗(yàn)積累的數(shù)據(jù)，綜合分析絕緣特性隨時間的變化趨勢，從而能顯著提高對被試設(shè)備內(nèi)部絕緣缺陷的判斷。 一、絕緣電阻測量 測量絕緣電阻是所有型式斷路器試驗(yàn)中的基本項目，對于不同型式的斷路器則有不同的要求，應(yīng)使用不同電壓等級的兆歐表。 高壓多油斷路器的絕緣部件有套管

3、、絕緣拉桿、滅弧室和絕緣油等。測量目的主要是檢查絕緣桿對地絕緣，故應(yīng)在斷路器合閘狀態(tài)下進(jìn)行測試。通過該項目能較靈敏地發(fā)現(xiàn)拉桿受潮、裂紋、表面沉積污染、弧道灼痕等貫穿性缺陷，對引出線套管的嚴(yán)重絕緣缺陷也能有所反映。,4,高壓少油斷路器的絕緣部件有瓷套、絕緣拉桿和絕緣油等。在斷路器合閘狀態(tài)下，主要檢查拉桿對地絕緣。對35kV以下包含有絕緣子和絕緣拐臂的絕緣；在斷路器分閘狀態(tài)下，主要檢查各斷口之間的絕緣以及內(nèi)部滅弧室是否受潮或燒傷。 規(guī)程對油斷路器整體絕緣電阻值未作規(guī)定，而用有機(jī)物制成的拉桿的絕緣電阻值不應(yīng)低于表61所列數(shù)值。 表61 油斷路器絕緣電阻的要求 （M）,5,對于真空斷路器、壓縮空氣斷路

4、器和SF6斷路器，主要測量支持瓷套、拉桿等一次回路對地絕緣電阻，一般使用2500V的兆歐表，其值應(yīng)大于5000 M。 輔助回路和控制回路的絕緣電阻測量時，首先要做好必要的安全措施，然后使用500V（或1000V）兆歐表進(jìn)行測試，其值應(yīng)大于2M。對于500kV斷路器，應(yīng)用1000V兆歐表測量，其值應(yīng)大于2M。 根據(jù)兆歐表測量的讀數(shù)結(jié)合絕緣材料的種類，可以初步判別其吸潮、清潔度、絕緣性能，從而可初步?jīng)Q定設(shè)備缺陷的程度。兆歐表測試合格后才允許選擇（根據(jù)設(shè)備種類、電壓高低）后面所述其他高級方法作真實(shí)性考核。 二、介質(zhì)損耗角正切測量 1. 多油斷路器 測量多油斷路器的介質(zhì)損耗角正切，其主要目的是檢查套管

5、及其它絕緣部件如滅弧室、絕緣提升桿、油箱絕緣圍屏、絕緣油等的絕緣狀態(tài)。 試驗(yàn)時，首先進(jìn)行分閘狀態(tài)下的試驗(yàn)，即將被試斷路器與外界引線脫離，并在分閘狀態(tài)下對每支套管進(jìn)行測量。若測量結(jié)果超出規(guī)定限值或與以前有顯著增大時，必須落下油箱，進(jìn)行分解試驗(yàn)，逐次縮小缺陷的可疑范圍，直到找出缺陷部位。,6,對于斷路器整體的 是建立在套管標(biāo)準(zhǔn)基礎(chǔ)上的，故非純瓷套管斷路器的 可比同型號套管單獨(dú)的 增大些，其增加值見表62。 表62 非純瓷套管斷路器的增加值 注：帶有并聯(lián)電阻斷路器的整體 （）可相應(yīng)增加1。 * 對DW1-35(D)型斷路器，其 （）值的增加數(shù)為3。 2. 少油斷路器和其它斷路器 少油斷路器一般不做此

6、項試驗(yàn)，因其絕緣結(jié)構(gòu)主要是瓷絕緣和環(huán)氧玻璃絲布類絕緣，不存在套管受潮問題。在少油斷路器的瓷套中雖然充有絕緣油，但由于斷路器本身電容量很小（僅十到幾十皮法），再加上接線、儀表、溫度和周圍電場等因素的影響，測量數(shù)據(jù)往往分散性很大，難以判斷其規(guī)律性。因此， 難于有效地發(fā)現(xiàn)絕緣缺陷。,7,但對于有并聯(lián)電容器的，則應(yīng)測量并聯(lián)電容器的電容值和 。測得的電容值與出廠值比較應(yīng)無明顯變化，電容值偏差在5范圍內(nèi)，10kV下的 值不大于下列數(shù)值 油紙絕緣 0.005 膜紙復(fù)合絕緣 0.0025 三、泄漏電流測量 測量泄漏電流是35kV及以上少油斷路器和壓縮空氣斷路器的重要試驗(yàn)項目之一，它能較靈敏地發(fā)現(xiàn)斷路器瓷套外表

7、危及絕緣的嚴(yán)重污穢；絕緣拉桿和絕緣受潮；少油斷路器滅弧室受潮、劣化和碳化物過多等缺陷；壓縮空氣斷路器因壓縮空氣相對濕度增高而帶進(jìn)潮氣，使管內(nèi)壁和導(dǎo)氣管凝露等缺陷。多油斷路器解體時，其拉桿可進(jìn)行該項試驗(yàn)。 對少油斷路器和壓縮空氣斷路器，在分閘位置按圖61的接線方式進(jìn)行加壓試驗(yàn)，即進(jìn)出線端接地，試驗(yàn)電壓加在中間三角箱處。若泄漏電流超標(biāo)時，則分別對每一部件進(jìn)行分解試驗(yàn)，檢查絕緣是否符合要求，從而確定缺陷部件，直流試驗(yàn)電壓見表63。 表63 直流試驗(yàn)電壓,8,9,泄漏電流一般不大于10A，但對于252kV及以上少油斷路器提升桿（含支持瓷套）的泄漏電流大于5A時，就應(yīng)引起注意。另外為使測量準(zhǔn)確可靠，各次

8、試驗(yàn)有較好的可比性和規(guī)律性，在試驗(yàn)中應(yīng)注意以下幾點(diǎn)： （1）適當(dāng)采用較大線徑的多股絕緣軟線或屏蔽線作引線，且盡量短，以減小雜散電流的影響； （2）引線連接處，選用光滑無棱角的導(dǎo)體（如小銅球）進(jìn)行連接，以減小電暈損失帶來的影響； （3）保持一定的升壓速度。對穩(wěn)定電容要充分放電，并使每次放電的時間大致相等，以減小因電容充電電流的不同，引起的泄漏電流讀數(shù)的偏差； （4）高壓直流輸出端并聯(lián)不小于0.01F的穩(wěn)壓電容，否則會引起測量值偏低。 四、交流耐壓試驗(yàn) 斷路器的交流耐壓試驗(yàn)是鑒定斷路器絕緣強(qiáng)度最有效和最直接的試驗(yàn)項目。交流耐壓試驗(yàn)應(yīng)在分、合閘狀態(tài)下分別進(jìn)行，合閘狀態(tài)下主要鑒定相對地以及相間地絕緣狀

9、況；分閘狀態(tài)下主要鑒定斷口間的絕緣狀況。,10,126kV及以上的油斷路器若因試驗(yàn)設(shè)備的限制可不做整體交流耐壓試驗(yàn)。40.5kV及以下的油斷路器在新安裝和大修后應(yīng)做交流耐壓試驗(yàn)，必要時在預(yù)防性試驗(yàn)中也應(yīng)進(jìn)行交流耐壓試驗(yàn)。對于1240.5kV電壓等級的和三相共箱式的斷路器還應(yīng)做相間耐壓試驗(yàn)，其試驗(yàn)電壓值與對地耐壓時相同。耐壓試驗(yàn)過程中，試品未發(fā)生閃絡(luò)、擊穿，耐壓后不發(fā)熱，認(rèn)為耐壓試驗(yàn)通過。交流耐壓試驗(yàn)電壓見表64。 表64 交流耐壓試驗(yàn)電壓 注：1. 當(dāng)12kV系統(tǒng)中性點(diǎn)為有效接地時，取括號中數(shù)據(jù)。 2. 分母數(shù)為根據(jù)IEC補(bǔ)充的較高耐壓水平值。,11,對126kV及以上油斷路器提升桿的交流耐壓

10、試驗(yàn)的電壓值，可參考上表64。也可進(jìn)行分段加壓試驗(yàn)，但應(yīng)進(jìn)行分段系數(shù)的修正。 對于斷路器的輔助回路和控制回路的交流耐壓試驗(yàn)，試驗(yàn)電壓為2kV。對72.5kV及以上的油斷路器，其試驗(yàn)電壓按DL/T5931966規(guī)定值的80進(jìn)行。過濾和新加油的斷路器一般需靜止3h左右，等油中氣泡全部逸出后才能進(jìn)行。氣體斷路器應(yīng)在最低允許氣壓下進(jìn)行試驗(yàn)，才容易發(fā)現(xiàn)內(nèi)部絕緣缺陷。 交流耐壓試驗(yàn)電壓測量的要求不是很嚴(yán)格的，可以直接從低壓側(cè)讀數(shù)后換算。交流耐壓試驗(yàn)前后的絕緣電阻不下降30為合格。試驗(yàn)時油箱出現(xiàn)時斷時續(xù)的輕微放電聲，應(yīng)放下油箱進(jìn)行檢查，必要時應(yīng)將油重新處理，若出沉重?fù)舸┞暬蛎盁?，則為不合格，務(wù)必重新處理。如

11、有機(jī)絕緣材料燒壞應(yīng)當(dāng)更換，并查明原因，原因未查明時，不得輕易重試，以免造成損失。 交流耐壓的試驗(yàn)電壓一般由試驗(yàn)變壓器或串聯(lián)諧振回路產(chǎn)生。為使試驗(yàn)電壓不受泄漏電流變化的影響，變壓器輸送的試品短路電流應(yīng)不小于0.1Arms。當(dāng)試品放電時，使試驗(yàn)電壓產(chǎn)生較大波動，可能會造成試品和試驗(yàn)變壓器損壞，應(yīng)在試驗(yàn)回路中串聯(lián)一些阻尼元件。串聯(lián)諧振回路主要由容性試品或容性負(fù)載和與之串聯(lián)的電感以及中壓電源組成，也可由電容器與感性試品串聯(lián)而成。改變回路參數(shù)或電源頻率使回路諧振，產(chǎn)生遠(yuǎn)大于中壓電源電壓的幅值加在試品上。在試品放電時，由于電源輸出的電流較小，從而限制了對試品絕緣的損壞。,12,五、測量導(dǎo)電回路電阻 斷路器

12、導(dǎo)電回路的電阻主要取決于斷路器的動、靜觸頭間的接觸電阻，接觸電阻又由收縮電阻和表面電阻兩部分組成。由于兩個導(dǎo)體接觸時，因其表面非絕對的光滑、平坦，只能在其表面的一些點(diǎn)上接觸，使導(dǎo)體中的電流線在這些接觸處劇烈收縮，實(shí)際接觸面積大大縮小，而使電阻增加，此原因引起的接觸電阻稱為收縮電阻。另由于各導(dǎo)體的接觸面因氧化、硫化等各種原因會存在一層薄膜，該膜使接觸過渡區(qū)域的電阻增大，此原因引起的接觸電阻稱為表面電阻（或膜電阻）。接觸電阻的存在，增加了導(dǎo)體在通電時的損耗，使接觸處的溫度升高，其值的大小直接影響正常工作時的載流能力，在一定程度上影響短路電流的切斷能力，也是反映安裝檢修質(zhì)量的重要數(shù)據(jù)。 由于導(dǎo)電回路

13、接觸的好壞是保證斷路器安全運(yùn)行的一個重要條件，所以在標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)程中均要求測量導(dǎo)電回路電阻。斷路器導(dǎo)電回路電阻的測量是在斷路器處于合閘狀態(tài)下進(jìn)行的，其測量接線如圖62所示。它是采用直流電壓降法進(jìn)行測量。常用的測量方式有電壓降法（電流電壓表法）和微歐儀法。,13,圖62 斷路器導(dǎo)電回路電阻的測量,14,1、電壓降法 直流壓降法的原理是，當(dāng)在被測回路中通以直流電流時，則在回路接觸電阻上將產(chǎn)生電壓降，測量出通過回路的電流及被測回路上的電壓降，即可根據(jù)歐姆定律計算出接觸的直流電阻值。 測量時，圖62的回路通以100A直流電流，電流用分流器及毫伏表1進(jìn)行測量，回路接觸電阻的電壓降用毫伏表2進(jìn)行測量，毫伏表2

14、應(yīng)接在電流接線端里側(cè)，以防止電流端頭的電壓降引起測量誤差。表計的精度應(yīng)不低于0.5級，流過電流的導(dǎo)線截面應(yīng)足夠大，一般可用截面為16mm2的銅線。 2、微歐儀法 微歐儀的工作原理仍是直流電壓降法，通常采用交流220V電壓經(jīng)整流后，通過開關(guān)電路轉(zhuǎn)換為高頻電流，最后再整流為100A的低壓直流，用作測量電源。具有自動恒流，并數(shù)顯測試電流值和回路電阻值。測量時，微歐儀內(nèi)的標(biāo)準(zhǔn)電阻分流器（Rdi）與被測回路電阻（Rx）呈串聯(lián)關(guān)系，有， 即， 所以即使測量通入的電流值稍有偏離100A，也不影響測量結(jié)果。,15,使用微歐儀時，也應(yīng)將電壓測量線（細(xì)線）接內(nèi)側(cè)，電流引線（粗線）接外側(cè)。 由前述可知，斷路器觸頭的

15、接觸電阻是由表面電阻（膜電阻）和收縮電阻組成的。當(dāng)使用雙臂電橋進(jìn)行斷路器導(dǎo)電回路電阻的測量時，由于雙臂電橋測量回路通過的是微弱的電流，難以消除電阻較大的氧化膜，測出的電阻示值偏大，但氧化膜在大電流下很容易被燒壞，不妨礙正常電流通過。又當(dāng)觸頭因調(diào)整不當(dāng)（如觸頭壓力變化）、運(yùn)行中發(fā)生變化或觸頭燒損嚴(yán)重等使有效接觸面積減小時，雙臂電橋的微弱電流，在其接觸處不會產(chǎn)生收縮，即無法測出收縮電阻，而在大電流或正常工作電流通過時，就會使該接觸處的電阻增加，引起觸頭的過度發(fā)熱和加速氧化。對此，GB76390交流高壓電器在長期工作時的發(fā)熱、DL40591進(jìn)口220500kV高壓斷路器和隔離開關(guān)技術(shù)規(guī)范等標(biāo)準(zhǔn)均已明

16、確規(guī)定：測試采用直流電壓降法，通入的電流不得小于100A。所以電橋法和直流電壓降法的測量結(jié)果是有差別的，而直流壓降法更能反映斷路器的實(shí)際工作狀況。,16,第二節(jié) 高壓開關(guān)設(shè)備的動作特性試驗(yàn) 斷路器的分、合閘速度，分、合閘時間，分、合閘不同期程度，以及分合閘線圈的動作電壓，直接影響斷路器的關(guān)合和開斷性能。斷路器只有保證適當(dāng)?shù)姆帧⒑祥l速度，才能充分發(fā)揮其開斷電流的能力，以及減小合閘過程中預(yù)擊穿造成的觸頭電磨損及避免發(fā)生觸頭燒損、噴油，甚至發(fā)生爆炸。而剛合速度的降低，若合閘于短路故障時，由于阻礙觸頭關(guān)合電動力的作用，將引起觸頭振動或使其處于停滯狀態(tài)，同樣容易引起爆炸，特別是在自動重合閘不成功情況下更

17、是如此。反之，速度過高，將使運(yùn)動機(jī)構(gòu)受到過度的機(jī)械應(yīng)力，造成個別部件損壞或使用壽命縮短。同時，由于強(qiáng)烈的機(jī)械沖擊和振動，還將使觸頭彈跳時間加長。真空和SF6斷路器的情況相似。 斷路器分、合閘嚴(yán)重不同期，將造成線路或變壓器的非全相接入或切斷，從而可能出現(xiàn)危害絕緣的過電壓。 斷路器機(jī)械特性的某些方面是用觸頭動作時間和運(yùn)動速度作為特征參數(shù)來表示的，在機(jī)械特性試驗(yàn)中一般最主要的是剛分速度、剛合速度、最大分閘速度、分閘時間、合閘時間、合分時間、分合時間以及分、合閘同期性等。,17,一、部分時間參量的定義 1、分閘時間 是指從斷路器分閘操作起始瞬間（接到分閘指令瞬間）起到所有極的觸頭分離瞬間為止的時間間隔

18、。應(yīng)具有很短的分閘時間，減少分閘時電弧的能量，防止電弧使觸頭熔焊。 2、合閘時間 是指處于分位置的斷路器，從合閘回路通電起到所有極觸頭都接觸瞬間為止的時間間隔。合閘時間必須在規(guī)定的時間范圍內(nèi)。合閘時間太短，則系統(tǒng)短路時直流分量過大，可能會引起合閘困難；合閘時間太長，則影響系統(tǒng)的穩(wěn)定性。 3、分合時間 是斷路器在自動重合閘時，從所有極觸頭分離瞬間起至首先接觸極接觸瞬間為止的時間間隔。 4、合分時間 是斷路器在不成功重合閘的合分過程中或單獨(dú)合分操作時，從首先接觸極的觸頭接觸瞬間起到隨后的分操作時所有極觸頭均分離瞬間為止的時間間隔。,18,5、分閘與合閘操作同期性 是指斷路器在分閘和合閘操作時，三相

19、分?jǐn)嗪徒佑|瞬間的時間差，以及同相各滅弧單元觸頭分?jǐn)嗪徒佑|瞬間的時間差，前者稱為相間同期性，后者稱為同相各斷口間同期性。 二、測量斷路器時間參量的方法 在斷路器的現(xiàn)場試驗(yàn)中，一般應(yīng)進(jìn)行分閘時間、合閘時間、分合閘同期性的測量，對于具有重合閘操作的斷路器，還需測量分合時間和合分時間。 1、用電秒表測量時間 電秒表具有測量簡單、使用方便等優(yōu)點(diǎn)。但是，電秒表難以準(zhǔn)確測量相間或斷口間不同期性，所以已逐漸被取代。 2、光線示波器測量時間 使用光線示波器可以測量斷路器分、合閘時間，同期差及分、合閘電磁鐵的動作情況。這種方法具有測量準(zhǔn)確、直觀，且能同時測量多個時間參量等優(yōu)點(diǎn)。,19,(1)測量基本原理。接線原理

20、如圖63所示，光線示波器的測試回路由電源E、開關(guān)S、可調(diào)電阻R、光線示波器振子g回路串聯(lián)組成。 (2)單相單斷口斷路器的時間測量，其測量接線如圖64所示。 圖63 光線示波器振子回路接線原理圖 圖64 用光線示波器進(jìn)行斷口測量接線原理圖,20,測量前，事先將電阻箱中的電阻r1、r2調(diào)節(jié)到適當(dāng)值，當(dāng)電路接通時，電路中的電流值應(yīng)在示波器振子允許的范圍之內(nèi)。 (3)電流信號。在斷路器的機(jī)械試驗(yàn)中，通常將分閘和合閘電磁鐵在操作斷路器分、合閘時的電流波形，稱為電流信號。它是斷路器接受分閘和合閘操作指令的標(biāo)志，這個標(biāo)志是斷路器時間測量中不可缺少的信號，其測量原理接線如圖65所示。 (4)斷路器的三相時間測

21、量。一臺斷路器一般由三相組成，所以在機(jī)械試驗(yàn)中必須測量三相的時間參數(shù)。圖6-6示出了用光線示波器進(jìn)行三相時間測量的接線圖。 圖65 抽取分、合閘線圈電流信號原理圖 圖66 用光線示波器進(jìn)行三相時間測量接線圖 XQ線圈,21,由于光線示波器時標(biāo)范圍寬、精度高，且能直觀反映出斷路器在動作過程中有關(guān)參量的變化情況，因此，過去一直是測量斷路器機(jī)械特性的主要方法。隨著電子技術(shù)的發(fā)展，出現(xiàn)了應(yīng)用計算機(jī)技術(shù)測量斷路器機(jī)械動作各參數(shù)的儀器，已逐步取代了光線示波器的使用。 三、速度參量的定義 1、觸頭剛分速度 指開關(guān)分閘過程中，動觸頭與靜觸頭分離瞬間的運(yùn)動速度。技術(shù)條件無規(guī)定時，國家標(biāo)準(zhǔn)推薦取剛分后0.01s內(nèi)

22、平均速度作為剛分點(diǎn)的瞬時速度，并以名義超程的計算點(diǎn)作為剛分計算點(diǎn)。 2、觸頭剛合速度 指開關(guān)在合閘過程中，動觸頭與靜觸頭接觸瞬間的運(yùn)動速度。技術(shù)條件無規(guī)定時，國家標(biāo)準(zhǔn)一般推薦取剛合前0.01s內(nèi)平均速度作為剛合點(diǎn)的瞬時速度，并以名義超程的計算點(diǎn)作為剛合計算點(diǎn)。 3、最大分閘速度 指開關(guān)分閘過程中區(qū)段平均速度的最大值，但區(qū)段長短應(yīng)按技術(shù)條件規(guī)定，如無規(guī)定，按0.01s計算。,22,四、測量斷路器速度參量的方法 斷路器的速度參量以其分、合閘速度來表示。由于斷路器在運(yùn)動過程中每一時刻的速度是不同的，一般所關(guān)心的是剛分、剛合速度和最大速度。根據(jù)以上定義要求，下面介紹幾種測量斷路器運(yùn)動特性的方法。 1、

23、電磁振蕩器測速法 電磁振蕩器測速原理如圖67所示。 圖67 電磁振蕩器測速原理示意圖 1運(yùn)動紙板；2振動筆；3銜鐵；4振動簧片； 5線圈；A剛分、剛合點(diǎn),23,運(yùn)動紙板通過測速桿與動觸頭連接。當(dāng)振蕩電磁鐵線圈中通入50Hz交流電時，振動筆以100次s的頻率振動，在運(yùn)動的紙板上繪出周期為0.01s的振蕩波形。紙板上波形長度就是觸頭總行程，行程間對應(yīng)的周波數(shù)，就是觸頭總運(yùn)動時間。在觸頭運(yùn)動過程中，由于每相鄰波峰間時間間隔為0.01s，振動曲線最大波峰間的厘米數(shù)就是觸頭的最大速度值vmax。剛分(合)點(diǎn)位置的確定如圖68所示。 圖68 振蕩器測速波形圖 （a）分閘速度曲線；（b）合閘速度曲線,24,

24、在振蕩波形圖上，首先要分清楚分(合)閘曲線的兩個端頭中哪一端是分閘位置S1，哪一端是合閘位置S2，然后以合閘位置S2為起始點(diǎn)，向分閘方向量取一段等于斷路器超行程值的長度S0，以這一線段終點(diǎn)位置為動靜觸頭剛分(合)時刻。按國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，取觸頭分離后(接觸前)10ms內(nèi)的速度為剛分(合)速度，所以視超行程終點(diǎn)落在曲線的什么相位，再取同相位的一個波長，即為所求剛分速度vF或剛合速度vH。 2、轉(zhuǎn)鼓式、電位器式測速儀 轉(zhuǎn)鼓式測速儀是以連接在動觸頭系統(tǒng)上的記錄筆，沿以恒定角速度轉(zhuǎn)動的轉(zhuǎn)筒上所畫的曲線來反映其運(yùn)動情況的。而電位器式測速儀則是以其滑動觸點(diǎn)在電阻桿上的不同位置所反映的電壓值來測量斷路器的動作狀

25、況。這兩種測量方法能直觀判斷斷路器觸頭在整個運(yùn)動過程中有無卡澀和緩沖不良等異?，F(xiàn)象，能夠粗略測出斷路器的固有分、合閘時間，速度測量精度較高。這兩種方法較為簡單，缺點(diǎn)是較為笨重，功能單一，已很少使用。,25,五、高壓開關(guān)綜合測試儀 隨著計算機(jī)技術(shù)的廣泛應(yīng)用，出現(xiàn)了高壓開關(guān)綜合測試儀。它能夠在測試過程中，將開關(guān)的時間、速度等多項特性參數(shù)同時進(jìn)行測量，提高了工作效率，這是開關(guān)測試的方向。 1、光電測速原理 由于光電測速方式結(jié)構(gòu)簡單、可靠，大多數(shù)開關(guān)測試儀都采用光電傳感器進(jìn)行開關(guān)的測速。光電測試是利用對檢測到的光信號進(jìn)行計數(shù)(或計時)來實(shí)現(xiàn)對觸頭行程和速度的測量的。圖69中示出了光電測速結(jié)構(gòu)示意圖。

26、圖69 光電測速結(jié)構(gòu)示意圖 1傳感頭；2光柵尺；3測速桿；4動觸頭； 5發(fā)光管；6光敏接收管；7整形電路,26,圖69中，開有光孔的光柵尺通過測速桿與開關(guān)動觸頭連接。動觸頭運(yùn)動時，帶動光柵尺上下運(yùn)動。發(fā)光管5發(fā)出的光線可通過光柵尺上的光孔照射到光敏接收管6上，或被光柵尺不透光部分遮擋。被檢測到的光信號，經(jīng)整形電路7轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的方波信號，送入測試儀進(jìn)行計算處理。 下面，以國產(chǎn)的某開關(guān)測試儀為例，來說明這類儀器的使用。該儀器除能給出測試數(shù)據(jù)外，還能給出詳細(xì)的波形圖，并將開關(guān)行程曲線和斷口波形繪制在同一張圖上，從而可較直觀地了解各量的情況和彼此間的相互關(guān)系，幫助分析開關(guān)的狀態(tài)和工作情況，及時發(fā)現(xiàn)可能

27、存在的某些缺陷和隱患。 2、連接和接線 圖610示出了利用該類儀器對少油斷路器進(jìn)行測試的接線圖。圖611示出了油斷路器測速傳感器的安裝示意圖，其測速傳感器通過管狀支架固定在開關(guān)的上部。光柵尺穿過傳感器，井通過測速桿與開關(guān)的動觸頭連接。測速信號電纜通過插頭接于儀器背面的插孔中。,27,圖610 少油斷路器測試接線示意圖 FQ分閘線圈；HQ合閘線圈,28,圖611 少油斷路器測速傳感器安裝示意圖 1傳感頭；2光尺； 3光尺接頭；4管狀支架； 5測速桿；6動觸頭； 7絕緣板；8夾具,29,接線完成后，儀器即進(jìn)入準(zhǔn)備狀態(tài)，斷路器一旦操作，儀器自動判斷該次操作是分、合、合分或分合操作，并對有關(guān)參數(shù)進(jìn)行測

28、試。技顯示或打印按鈕，即可進(jìn)行數(shù)據(jù)顯示或打印輸出。 3、真空斷路器的測試 真空斷路器的時間特性的測試方法與其他斷路器相同。對于真空斷路器，應(yīng)注意其合閘彈跳時間不大于2ms。合閘彈跳時間過長，將加劇觸頭的燒損，甚至導(dǎo)致動靜觸頭間的熔焊。真空斷路器的速度是按一定行程的平均值進(jìn)行測試，通常采用一特制的輔助觸點(diǎn)安裝在真空斷路器的動觸頭端，利用其與真空斷路器的動觸頭的接觸或分離來作為計時的起點(diǎn)或終點(diǎn)。 圖612(a)示出了用該類斷路器測試儀對真空斷路器機(jī)械特性進(jìn)行測試的原理接線圖。圖中的箭頭表示測速的輔助觸點(diǎn)。,30,圖612(b)則為用于安裝輔助觸點(diǎn)的夾具的結(jié)構(gòu)示意圖。夾具1用于將其固定在斷路器動觸頭

29、端附近合適的位置，當(dāng)需要測合閘特性的時候，應(yīng)讓輔助觸點(diǎn)剛好與斷路器動觸頭側(cè)的動觸頭接觸。這樣測得的合閘平均速度即為該斷路器全部合閘行程的平均速度。當(dāng)需要測分閘特性的時候，斷路器處于合閘位置則應(yīng)使輔助觸點(diǎn)放在離動觸頭運(yùn)動方向上6mm處。這樣測得的分閘平均速度，即為剛分6mm內(nèi)的平均速度。 圖612 真空斷路器測試示意圖 （a）真空斷路器測試接線示意圖；（b）真空斷路器測試示意圖 FQ分閘線圈；HQ合閘線圈 1夾具；2絕緣薄板；3輔助觸頭；4斷路器動觸頭,31,4、SF6斷路器的測試 由于SF6斷路器滅弧室不能打開，不能直接對動觸頭進(jìn)行測試，通常是對SF6斷路器機(jī)構(gòu)的可動部分進(jìn)行測速。當(dāng)對SF6斷

30、路器測速時，可根據(jù)斷路器的具體結(jié)構(gòu)，將傳感頭固定在適當(dāng)位置，并將光柵尺通過某種方式與斷路器的運(yùn)動部分連接，即可實(shí)現(xiàn)測速，其測速結(jié)果應(yīng)滿足該斷路器的技術(shù)條件的要求。,32,第三節(jié) SF6斷路器的檢查與診斷,采用SF6氣體作為絕緣和滅弧介質(zhì)的斷路器稱為SF6斷路器。由于SF6氣體具有優(yōu)良的絕緣性能和電弧下的滅弧能力，無可燃、爆炸的特點(diǎn)，使其在高壓和超高壓斷路器中獲得廣泛的應(yīng)用，并成為發(fā)展方向。目前500kV電網(wǎng)幾乎全部采用SF6斷路器。 SF6斷路器具有下列特點(diǎn)：（1）SF6斷路器以SF6氣體為絕緣滅弧介質(zhì)，耐電強(qiáng)度高，滅弧能力強(qiáng)。（2）允許斷路次數(shù)多，檢修周期長。（3）檢修維護(hù)方面，SF6斷路器

31、比油斷路器省時省力。（4）SF6斷路器所配用機(jī)構(gòu)為彈簧儲能型，優(yōu)于油斷路器所用電磁或液壓機(jī)構(gòu)。 對于SF6斷路器中的SF6氣體檢測試驗(yàn)請參閱第七章中的相關(guān)內(nèi)容，本節(jié)只介紹SF6斷路器現(xiàn)場耐壓試驗(yàn)與電阻試驗(yàn)。,33,一、現(xiàn)場耐壓試驗(yàn) SF6斷路器按結(jié)構(gòu)可分為落地罐式和瓷柱式。落地罐式SF6斷路器的充氣外殼是接地的金屬體，一般在運(yùn)抵現(xiàn)場后組裝充氣，如有雜物或因運(yùn)輸中內(nèi)部零件發(fā)生位移，將改變原設(shè)計的電場分布。組裝后進(jìn)行現(xiàn)場耐壓試驗(yàn)?zāi)軌虬l(fā)現(xiàn)隱形缺陷。相關(guān)規(guī)程規(guī)定，對落地罐式SF6斷路器在現(xiàn)場要進(jìn)行合閘對地及斷口間的耐壓試驗(yàn)。斷口試驗(yàn)時，應(yīng)在分閘狀態(tài)兩端輪流加壓，另一端接地。瓷柱式SF6斷路器外殼是瓷套

32、，對地絕緣強(qiáng)度高。對變開距的瓷柱式SF6斷路器，其斷口開距大，可不做耐壓試驗(yàn)；對定開距的瓷柱式SF6斷路器，其斷口間隙較短，如有雜質(zhì)或毛刺存在，會在耐壓試驗(yàn)時被清除，所以要進(jìn)行現(xiàn)場耐壓試驗(yàn)。具體試驗(yàn)方法請參照本章第一節(jié)的交流耐壓試驗(yàn)部分。,34,二、電阻檢測 SF6斷路器的電阻檢測可以對設(shè)備是否老化，是否存在內(nèi)部設(shè)備腐蝕、內(nèi)部溫度過高和機(jī)械性能是否良好等狀況進(jìn)行推斷，與SF6氣體純度檢測、微水檢測等方法結(jié)合，可以更準(zhǔn)確地對SF6電氣設(shè)備工作狀態(tài)進(jìn)行診斷。 電阻檢測用直流壓降法測量，電流不小于100A。具體試驗(yàn)方法請參照本章第一節(jié)的測量導(dǎo)電回路電阻部分。,35,第四節(jié) 高壓開關(guān)的綜合分析與診斷,

33、開關(guān)設(shè)備上不同部位、不同類型的故障，引起設(shè)備功能的不同變化，導(dǎo)致開關(guān)設(shè)備整體及個部位狀態(tài)和運(yùn)行參數(shù)的不同變化。故障診斷的任務(wù)，就是當(dāng)設(shè)備上某一部位出現(xiàn)某種故障時，要從這些狀態(tài)及其參數(shù)的變化推斷出導(dǎo)致這些變化的故障及其所在部位。由于狀態(tài)參數(shù)的數(shù)量浩大，必須找出其中的特征信息，提取特征量，才便于對故障進(jìn)行診斷。由某一故障引起的設(shè)備狀態(tài)的變化稱為故障的征兆。故障診斷的過程就是從已知征兆判定設(shè)備上存在的故障的類型及其所在部位的過程。因此故障診斷的方法實(shí)質(zhì)上是一種狀態(tài)識別方法。 對高壓開關(guān)的狀態(tài)識別依據(jù)是使用前幾節(jié)所述的方法對其進(jìn)行試驗(yàn)所得到的試驗(yàn)數(shù)據(jù)。在得到試驗(yàn)數(shù)據(jù)后，首先要進(jìn)行試驗(yàn)結(jié)果正確性判斷，排

34、除試驗(yàn)方法原則上的錯誤和環(huán)境、人為因素等的影響；然后把試驗(yàn)結(jié)果與規(guī)程、標(biāo)準(zhǔn)相比較，與歷史資料相比較，與其它同類產(chǎn)品相比較，綜合利用多個試驗(yàn)方法的試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行聯(lián)合分析；最后根據(jù)分析對高壓開關(guān)的狀態(tài)進(jìn)行判斷。,36,一、試驗(yàn)結(jié)果正確性判斷 1、檢查試驗(yàn)方法、接線是否正確 在得到試驗(yàn)數(shù)據(jù)后，首先要檢查試驗(yàn)方法是否合理，有無原則性錯誤，其次是檢查接線是否正確。如進(jìn)行泄漏電流試驗(yàn)時，需要注意以下幾點(diǎn)： （1）由于接往被測設(shè)備的高壓導(dǎo)線是暴露在空氣中的，當(dāng)其表面場強(qiáng)高于約20kV/cm時（決定于導(dǎo)線直徑、形狀等），沿導(dǎo)線表面的空氣發(fā)生電離，對地有一定的泄漏電流，這一部分電流會結(jié)果回來而流過微安表，因而影響

35、測量結(jié)果的準(zhǔn)確度。一般都把微安表固定在升壓變壓器的上端，這時就必須用屏蔽線作為引線，也要用金屬外殼把微安表屏蔽起來。 （2）泄漏電流可分為體積泄漏電流和表面泄漏電流兩種。在泄漏電流測量中（如圖613所示），所要測量的只是體積電流。但是在實(shí)際測量中，表面泄露電流往往大于體積泄漏電流，因而必須消除表面泄漏電流對真實(shí)測量結(jié)果的影響。消除的辦法實(shí)施被試設(shè)備表面干燥、清潔、且高壓端導(dǎo)線與接地端要保持足夠的距離；另一種是采用屏蔽環(huán)將表面泄漏電流直接短接，使之不流過微安表。,37,圖613 通過被試設(shè)備的體積泄漏電流和表面泄漏電流及消除示意圖 （a）未屏蔽 （b）屏蔽,38,（3）在進(jìn)行泄漏電流測量時，供給

36、整流設(shè)備的交流高壓應(yīng)該是正弦波形。如果供給整流設(shè)備的交流低壓不是正弦波，則對測量結(jié)果是有影響的。影響電壓波形的主要是三次諧波。必須指出，在泄漏電流測量中，調(diào)壓器對波形的影響也是很多的。實(shí)踐證明，自耦變壓器畸變小，損耗也小，故應(yīng)盡量選用自耦變壓器調(diào)壓。另外，在選擇電源時，最好用線電壓而不用相電壓，因相電壓的波形易畸變。如果電壓是直接在高壓直流側(cè)測量的，則上述影響可以消除。 2、檢查試驗(yàn)儀器、儀表是否合格 試驗(yàn)中使用的儀器、儀表是試驗(yàn)數(shù)據(jù)的直接來源，因此必須嚴(yán)格按照試驗(yàn)要求選擇量程、內(nèi)阻等合格的，經(jīng)過有關(guān)部門校核過的儀器、儀表。如對于真空斷路器、壓縮空氣斷路器和SF6斷路器，主要測量支持瓷套、拉桿

37、等一次回路對地絕緣電阻，一般使用2500V的兆歐表，其值應(yīng)大于5000 M。輔助回路和控制回路的絕緣電阻測量時，使用500V（或1000V）兆歐表進(jìn)行測試，其值應(yīng)大于2M。對于500kV斷路器，應(yīng)用1000V兆歐表測量，其值應(yīng)大于2M。,39,3、外部環(huán)境條件分析 溫濕度、氣壓等環(huán)境條件和設(shè)備外部的積污、受潮都會對試驗(yàn)數(shù)據(jù)造成影響。一般來說溫濕度、氣壓和試驗(yàn)數(shù)據(jù)之間都有關(guān)系曲線，在不同的環(huán)境條件下試驗(yàn)數(shù)據(jù)會有不同的限值。而設(shè)備外部的積污、受潮可用人工的方法擦除干凈。如柳州變電站500kVSF6斷路器，復(fù)測微水含量值均達(dá)到460106左右。由于當(dāng)時現(xiàn)場技術(shù)人員不懂用“環(huán)境溫度與水分含量的關(guān)系曲線

38、”進(jìn)行修正，誤判460106含水量超標(biāo)(大于150106)，決定放氣再充氣，造成了一定的經(jīng)濟(jì)損失。 4、換算到標(biāo)準(zhǔn)狀況 最后，要把試驗(yàn)結(jié)果換算到標(biāo)準(zhǔn)狀況下的數(shù)據(jù)。排除了這些外部環(huán)境干擾因素的影響后，就可以對試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析判斷了。,40,二、試驗(yàn)結(jié)果分析 一般地說，如果電氣設(shè)備各項預(yù)防性試驗(yàn)結(jié)果（也包括破壞性試驗(yàn)）能全部符合規(guī)定，則認(rèn)為該設(shè)備絕緣狀況良好，能投入運(yùn)行。但是對非破壞性試驗(yàn)而言，有些項目往往不作具體規(guī)定，有的雖有規(guī)定，然而，試驗(yàn)結(jié)果卻又在合格范圍內(nèi)出現(xiàn)“異?！?，即測量結(jié)果合格，增長率很快。對這些情況如何作出正確判斷，則是每個試驗(yàn)人員非常關(guān)心的問題。根據(jù)現(xiàn)場試驗(yàn)經(jīng)驗(yàn)，現(xiàn)將電氣設(shè)備絕緣

39、預(yù)防性試驗(yàn)結(jié)果的綜合分析判斷概括為比較法。 1、試驗(yàn)結(jié)果與規(guī)程、標(biāo)準(zhǔn)相比較 試驗(yàn)結(jié)果首先要與電力設(shè)備預(yù)防性試驗(yàn)規(guī)程規(guī)定的“允許值”相互比較。規(guī)程、導(dǎo)則和規(guī)定是實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的總結(jié)和理論科學(xué)的結(jié)晶，但也要看到，僅靠現(xiàn)行的規(guī)程、導(dǎo)則和規(guī)定，還是不完全的，因?yàn)楝F(xiàn)行的規(guī)程、導(dǎo)則和規(guī)定，并沒有包括隨著科學(xué)發(fā)展而采用新技術(shù)、新材料、新工藝生產(chǎn)的新設(shè)備，所以還必須對照新設(shè)備的新標(biāo)準(zhǔn)。 2、試驗(yàn)結(jié)果與歷史數(shù)據(jù)相比較 與設(shè)備歷年（次）試驗(yàn)結(jié)果相互比較，將它作為對照規(guī)程的有效補(bǔ)充。因?yàn)橐话愕碾姎庠O(shè)備都應(yīng)定期地進(jìn)行預(yù)防性試驗(yàn)，如果設(shè)備絕緣在運(yùn)行過程中沒有什么變化，則歷次的試驗(yàn)結(jié)果都應(yīng)當(dāng)比較接近。在兩個試驗(yàn)間隔之間的試驗(yàn)測

40、量值不應(yīng)該有顯著的增加或降低，如果有明顯的差異，則說明絕緣可能有缺陷。,41,對照歷史資料，包括對照歷史測試數(shù)據(jù)及靜態(tài)狀態(tài)量，即進(jìn)行縱向比較，以便考察設(shè)備狀態(tài)的變化趨勢和變化速率。如SF6斷路器的微水檢測。SF6斷路器內(nèi)表面，在安裝或運(yùn)行中都會吸附水分子，而吸附或釋放水分子，又都和溫度有關(guān)，從表65列出的測量結(jié)果不難看出，SF6斷路器其氣體中微量水的測量結(jié)果均與環(huán)境濕度有關(guān)，即微量水測量值隨環(huán)境溫度升高而增大，隨環(huán)境溫度降低而減小。 表65 330kV、FX22DL型斷路器微量水分測量數(shù)據(jù),42,3、試驗(yàn)結(jié)果與同型號、同類設(shè)備相比較 與同一設(shè)備相間的試驗(yàn)結(jié)果相互比較。因?yàn)橥辉O(shè)備，各相的絕緣情

41、況應(yīng)當(dāng)基本一樣，如果三相試驗(yàn)結(jié)果相互比較差異明顯，則說明有異常的絕緣可能有缺陷。如在分析泄漏電流測量結(jié)果時，還常采用不對稱系數(shù)（即三相之中的最大值和最小值的比）進(jìn)行分析、判斷。 對照同類設(shè)備的測試數(shù)據(jù)和資料，以考慮同類設(shè)備因結(jié)構(gòu)、制造工藝方面的差異而帶來的影響，即進(jìn)行橫向比較。對同一類型的設(shè)備而言，其絕緣結(jié)構(gòu)相同，在相同的運(yùn)行和氣候條件下，考慮上述影響因素后其測試結(jié)果應(yīng)大致相同。若懸殊很大，則說明絕緣可能有缺陷。 4、多種試驗(yàn)數(shù)據(jù)的聯(lián)合分析 每一項預(yù)防性試驗(yàn)項目對反映不同絕緣介質(zhì)的各種缺陷的特點(diǎn)及靈敏度各不相同，因此對各項預(yù)防性試驗(yàn)結(jié)果不能孤立地、單獨(dú)地對絕緣介質(zhì)做出試驗(yàn)結(jié)論，而必須將各項試驗(yàn)

42、結(jié)果全面地聯(lián)系起來，進(jìn)行系統(tǒng)地、全面地分析、比較，并結(jié)合各種試驗(yàn)方法的有效性及設(shè)備的歷史情況，才能對被試設(shè)備的絕緣狀態(tài)和缺陷性質(zhì)做出科學(xué)的結(jié)論。例如，當(dāng)利用兆歐表和電橋分別對變壓器絕緣進(jìn)行測量時，如果值不高，其絕緣電阻、吸收比較低，則往往表示絕緣中有集中性缺陷；如果值也高，則往往說明絕緣整體受潮。,43,一般來說故障和征兆之間不存在簡單的一一對應(yīng)的關(guān)系：一種故障可能對應(yīng)多種征兆，而一種征兆也可能對應(yīng)著多種故障。還有許多其他故障也多對應(yīng)這一征兆。這就為故障診斷增加了難度。因此通常故障診斷有一個反復(fù)實(shí)驗(yàn)的過程：先按已知信息提取征兆，進(jìn)行診斷，得出初步結(jié)論，提出處理對策，對設(shè)備進(jìn)行調(diào)整和實(shí)驗(yàn)，甚至停

43、機(jī)維修，再啟機(jī)進(jìn)行驗(yàn)證，檢查設(shè)備是否已恢復(fù)正常。如尚未恢復(fù)，則需補(bǔ)充新的信息，進(jìn)行新一輪的診斷和提出處理對策，直至狀態(tài)恢復(fù)正常。 三、設(shè)備狀態(tài)判斷 高壓開關(guān)在運(yùn)行時，可能會發(fā)生的故障是機(jī)械部分和滅弧的絕緣介質(zhì)絕緣能力下降。國際大電網(wǎng)會議對高壓斷路器可靠性所作的2次世界范圍的調(diào)查，以及國家電力科學(xué)研究院對高壓開關(guān)事故的統(tǒng)計分析均表明，80%的高壓斷路器故障是由于機(jī)械特性不良所造成的，且大多數(shù)故障是操動機(jī)構(gòu)的問題，如拒分、拒合或不能開斷。高壓斷路器機(jī)械故障所造成的事故無論是次數(shù)、還是事故本身所造成的停電時間都占事故總量的60%以上。高壓斷路器大多配有液壓、彈簧、氣動等操動機(jī)構(gòu)，這類機(jī)構(gòu)的分合閘電磁鐵在長期運(yùn)行中常發(fā)生彎曲變形、銹澀或臟污粘滯等故障，使其動作不暢而導(dǎo)致斷路器拒動或誤動。,44,對高壓開關(guān)進(jìn)行診斷首先是利用各種物理的和化學(xué)的原理和手段，通過伴隨故障出現(xiàn)的各種物理和化學(xué)現(xiàn)象，直接檢測故障。例如：可以利用振動、聲、光、熱、電、磁、射線、化學(xué)等多種手段，觀測其變化規(guī)律和特征，用以直接檢測和診斷故障。這種方法形象、快速，十分有效，但只能檢測部分故障。 其次，利用故障所對應(yīng)的征兆來診斷故障是最常用、最成熟的方法。以旋轉(zhuǎn)機(jī)械為例，振動及其頻譜特性的征兆是最能反映故障特點(diǎn)、最有利于進(jìn)行故障診斷的手段。為此，要深入研究各種信號，提取信號中的各