高压开关在进行试验、出厂检测或交接试验前,都必须建立机械行程特性,测试空载行程曲线,记录时间、位移、速度等参数.其次高压开关在投运使用过程中,用户必须按照试验规程和技术要求,定期进行机械特性测试,以便预防或发现高压开关故障和异常.因此机械特性测试是衡量和保障高压开关质量状况及性能指标的重要手段.

一、机械特性测试的几种方法

1、采用电磁振荡器或转鼓仪.早期的油开关进行特性测试时,用电磁振荡器连接到固定在动触头拉杆上的铅笔上,驱动其以100Hz频率的水平摆在开关分合闸过程中,随着拉杆的运动,在固定的带坐标纸板上勾画出行程时间的振荡波.另外,也有用转鼓仪进行测试的,其原理是将转鼓仪设计为转鼓面上每旋转1mm的距离用1ms时间,测量时开关动触头带动记录笔上下运动所画出的合闸或分闸曲线.这两种方法所用的记号笔本质上就相当于一种位移传感器,其特点是简单、方便,但受各种因素影响多,容易造成较大的测量误差.

2、利用滑线变阻器配合光线示波器进行特性测试.滑线变阻器由线绕电阻和滑动触头组成,滑动触头固定在动触头拉杆上,线绕电阻两端施加一定电压,通过对与动触头拉杆一起运动的滑线电阻电压的记录,配合示波器得到行程时间的波形曲线和相关行程、速度数据.这种方法的缺点是调整较麻烦,且缺乏对扩展分析机械特性曲线的充分支持.

3、采用光栅式位移传感器(光栅尺)作为位移传感器的智能式综合测试手段.随着计算机技术和传感器技术水平的不断进步,断路器机械特性测试设备已逐渐发展为智能化、数字化、图形化的综合性测试工具,而此时传感器也大多采用了光栅尺.光栅尺一般是利用刻在某种载体(如玻璃、晶态陶瓷或钢带等)上的隔栅,作为测量的基准,其工作原理是利用感知光度变化的光电池扫描的方法进行测量.光栅尺抗干扰强,灵敏度很高,但在测试或存放过程中很容易损坏,很多用户逐渐改用直线或角度传感器.

4、目前,用直线传感器(滑线变阻器)或角度传感器(转角电位器),配合微电脑式开关特性测试仪进行智能化特性检测已成为为普及的测试手段,其测试的直观性、准确性、可操作性均远远优于前期阶段的非电气型传感器.

二、传感器使用中应注意的若干问题

近年来,中高压断路器市场已被真空和S断路器所占领.其中,真空断路器多用于10kv、35kv等级,其行程开距小,适合频繁操作.而110kv以上电压等级几乎全是s断路器,由于开断后恢复电压高,要求开距大.这两类断路器中,部分(如VSI系列等)可以直接利用动触头进行位移时间测量,另外很多都难以将传感器固定在动触头连杆上,而是安装在动触头与操作机构的中间运动部件(如机构连杆或旋转主轴)上,通过特性测试仪计算机构连杆运动行程(或主轴转动角度)与时间的关系来间接测得灭弧室动触头(动导电杆)的运动行程曲线.即所谓的"体外测速法".

现在的多数开关特性测试仪,根据断路器结构的不同,都可配用直线传感器或角度传感器.但基于上述特点的断路器,选择使用传感器过程中都存在一些问题.一是机构或主轴拐臂往往是通过很多的连杆才终将动力传输至动触头,传感器与动触头实际工况会存在传动环节的间隙差,从而产生测量误差,影响测量精度.二是高压SF断路器~般工作行程较长,通常需要较大行程的直线传感器匹配,若将其直接装于拐臂上,往往会出现安装位置紧张的局面.特别是一些三相共箱式GIS中的断路器,其机构箱的空问小,结构非常紧凑,很难提供传感器的直接安装位置,此时往往只能使用角度传感器进行特性测试.