介绍了操动机构电气动态特性的专用测试装置,并对测试实例进行了分析。

1 引言

配电磁机构的高压断路器,由于二次直流系统操作电源的问题,以往时常发生断路器关合失败或关合爆炸事故。所以,国标及历次修订的部颁《高压开关检修工艺》及《高压开关反事故技术措施》中,对合闸操作电压值均保留有具体规定,国标规定:“当合闸机构的动力源的电压或压力处于表4 规定的下限时(表4 为85 %～110 %额定电压) ,应能关合其额定短路关合电流。” ,国标规定的下限电压值(习惯称“刚合电压”) ,由于“刚合电压”是合闸动态过程中某一点的瞬时值,没有专用测试装置时较难确定,所以国标至今未对测试方法作出规定[2 ] 。

高压、超高压断路器大多配液压、弹簧、气动等操动机构,这类机构的分合闸脱扣电磁铁,在长期运行中常发生弯曲变形、锈涩或脏污粘滞使电磁铁动作不畅而导致断路器拒动,此类故障每年约占全国开关拒动、误动总事故率的26. 1 % 。而电磁铁铁芯的动作状况, 可以通过铁芯运动与电流特性的关系反映出来,如果能记录分合闸脱扣电磁铁的电流波形,便可掌握铁芯的动作状况,预先发现问题,对这类故障起到预防作用。

2 测试装置

本文所研制的测试装置可记录、打印分、合闸操作电压、电流动态波形;记录打印刚合、最低操作电压及空载操作电压值;输出打印各动态波形及数据;另外,还可记录合闸辅助接点断开与触头刚接触时的时间差值。可为合闸辅助接点断开时刻的调整提供依据。

3 装置的采点密度

高压开关操动机构分、合闸时间较短,如合闸时间一般小于200 ms ,分闸时间一般小于60 ms ,快速开关甚至要小于20 ms。直流脱扣器的电流特性如图1 所示,当铁芯因卡涩等动作不正常时,图1 波形可能出现尖波甚至多个尖波,所以采点密度要考虑不丢失尖波。在这较短的分、合闸时间内,按快速断路器的分闸时间20 ms 计算,假设20 ms 内采点400 个时,则每毫秒应采点20 ,每点采样时间50μs。

按2 ms 记录一个尖波计算, 每个尖波采点40 , 每点采样时间为50μs ,20 ms 可记录10 次尖波,这样完全可以真实地再现电磁铁的动作波形,实际上,电磁铁的动作波形一旦偏离图1 波形时,就应判断为电磁铁动作不正常,记录更多的尖波已经意义不大,所以将装置的采点密度定为20 ms 内采点不少于400。

由于高压开关的种类较多,分、合闸时间的长短差别较大,对于动作时间较长的,打印波形过长,对于动作时间较短的,又会因打印波形太短清晰度较差,为使各种高压开关的动作时间曲线波形按要求的清晰度完整地打印出来,本装置针对不同开关的分、合闸时间设置了不同区段的打印控制。分闸时间的波形打印控制分为30、80ms 和120 ms 三档;合闸时间的波形打印控制分为50、100、200 ms 和400 ms四档。

以上时间区段的划分分别对应快速开关、一般开关和仍在运行的老、旧开关,由于合闸时间一般大于分闸时间,所以合闸时间多设了400 ms 一档,如SN4 - 10 少油开关的合闸时间基本在400 ms 范围内。这样,基本上覆盖了所有开关的分、合闸动作时间。控制方式采用拨码控制方式,即多路开关。

4 实验结果分析

4. 1 分闸动态波形分析

图2 为实测的CD10 Ⅱ型电磁操动机构分闸线圈操作电压、电流的动态特性波形。

由图2 可读出分闸线圈的通电时间,根据分闸线圈的通电时间,一旦断路器分闸出现异常时,可帮助专业人员进行辅助分析,如区分电气回路问题还是电磁铁铁芯动作时的机械问题。从图2 看出,分闸线圈的通电时间约为60 ms ,属正常范围[5 ] 。

在分闸线圈断开时刻,线圈两端都会出现一个反向过电压,但这个反向过电压的幅值已超出装置坐标的最大刻度,估计约为- 350 V。

图2 是小电流电磁铁较为典型的电流波形。当铁芯的速度最大时,电流降到最低。从电流波形看曲线平滑,没有出现锯齿波现象,表明铁芯动作正常。根据以上分析可知,图2 波形是正常波形。