断路器机械特性试验分析

1 引言

断路器作为电力系统中*为重要的电气设备，起到通断工作电流、故障电流的重要作用，对于电力系统的稳定运行具有重要意义。断路器机械特性是检验断路器分合闸时间、分合闸同期情况的一项重要指标，对于断路器的工作状态和寿命有着重要的影响。许多专家学者对于断路器机械特性情况从不同角度进行介绍。文献[1]对断路器特性进行研究，对断路器的各种状态因素的检测理论进行了介绍；文献[2]从断路器机械特性试验数据方面展开研究，阐明了机械特性试验数据分析处理存在的主要误区及危害；文献[3]从断路器机械特性试验的要点角度出发，对机械特性试验的作用、意义、注意事项等进行了详细的介绍。本文从机械特性数据异常方面展开研究，结合自身工作经验对机械特性数据异常情况进行简单分析。

2 断路器机械特性试验介绍

断路器机械特性试验主要包括两部分，分别为机械特性试验和低电压特性试验。机械特性试验主要检测断路器的合闸时间、合闸同期、分闸时间、分闸同期以及金短时间等。我国电力规程[4]对开关的分合闸时间做出了明确的规定，“合闸时间”指接到合闸命令瞬间起到所有触头接触的瞬间为止；“分闸时间”从开关接到分闸指令起到所有触头分离瞬间为止。“分（合）闸同期”指三相触头分（合）闸时间*大的时间差值。“金短时间”在合-分操作中，从所有触头接触瞬间到分闸时刻所有触头分开瞬间的时间段。如果断路器动作过快，易造成断路器部件损坏，缩短使用寿命。断路器动作过慢，加大灭弧时间，烧坏触头，造成越级跳闸。低电压特性试验的作用是检测断路器分合闸线圈的可靠性，主要检测断路器合闸线圈在 85%给定电压下可靠合闸，分闸线圈在 65%电压下可以可靠分闸，分合闸线圈在 30%给定电压下保证不动作

3 断路器机械特性试验接线及原理

在市场上存在大量的机械特性测试仪，各厂家产品接线方式大致相同。如图 1 所示为实际断路器机械特性测试仪外观图，图 2 为在进行机械特性试验时的接线图。

如图 2 所示，电源端口接入交流 220V 的电源为仪器提供电源；内触发红线接在合闸线圈端子提供合闸触发脉冲，绿线接在分闸线圈端子上提供分闸触发脉冲，黑线接在线圈的负极公共端；测量通道接线对应 ABC 三相接在断路器的上端口，黑线接地公共端与断路器的下端口相连，形成一个闭合的回路。机械特性测试仪的测试通道通过断路器的分合闸实现回路的闭环，同时检测断路器的分合闸时间和分合闸速度。

4 断路器机械特性试验常见故障及分析

4.1 接地对机械特性试验的影响

测量通道的接线通常将一端接在断路器的上端口，断路器下端口通过短接线将三相短接直接接地。如图 2 所示，通过断路器的接地端与仪器的接地端相连来形成通路，所以与断路器接地端的隔离刀闸的接地刀可靠连接对于机械特性试验具有很大的影响。在进行断路器机械特性试验的过程中，会在机械特性仪上显示数据缺失，即某一相或几相的分合闸时间没有显示，这就有可能是接地刀合不到位有关。

在进行断路器机械特性试验的时候还可能会由于断路器两侧接地刀都处于投入状态，导致测试仪的短路，而无法检测到断路器分合闸时间数据的情况产生，接线如图 3 所示。对于电压等级较高的场所，如果断路器两侧及测试设备不接地的情况，可能会受到现场静电场的干扰，对于设备的采样过程产生强烈的数据干扰，甚至会对仪器产生破坏。通常可以采用将测试仪器装在金属盒内进行磁屏蔽的方法和光电隔离法进行强磁场的削减。

4.2 接线错误对机械特性试验的影响

接线错误主要包括两部分的情况，一种是内触发线接线错误，一种是测试通道接线错误。测试通道线的接线错误，会导致数据采集产生错误或者数据采集失败。内触发线接线错误可能会导致触发脉冲的触发失败，不能使断路器正常的分合闸，也有可能引起断路器的误动作，引起不必要的问题出现。在机械特性的测试过程中，触发线接错可能会导致测试仪器的损坏。其实质是分合闸触发脉冲直接与测试仪的公共端负极或者设备金属外壳、接地端相连，引起触发脉冲直接放电，产生“打火”现象。需注意的是在做机械特性试验时，将内部控制电源断开，否则发出分合闸触发脉冲时候，控制电源对设备返送电，影响设备安全。特性试验仪器接线的时候，要注意明确分合闸线圈对应端子，*好是具有丰富试验经验的工作人员进行导线的连接。

4.3 二次回路及转换开关对机械特性试验的影响

断路器机械特性试验的内触发线常接于分合闸回路外部端子，但是从分合闸回路的控制线圈角度出发，需要经过诸多的电气元件触点，如图 4 所示。为了保护分合闸线圈的安全，通常不会将触发脉冲直接接在线圈上，需要通过接触器的辅助触点和防跳继电器的触点避免线圈烧毁。

转换开关主要用于远方与就地的切换开关。在进行机械特性试验的时候，对于转换开关应该旋转至就地位置，通过这样的方法可以避免远方操作与现场机械特性试验之间的矛盾操作。例如，在做合闸特性试验的时候，还没有做好接线准备，而断路器有其他方面的工作进行合闸或者闭锁等操作影响机械特性试验的开展。

5 结论

断路器机械特性试验对断路器的稳定运行具有重要意义。本文针对机械特性试验中常见的问题，结合自身工作经验进行了简单的分析，并对其中的现象和解决方法进行说明，对于断路器机械特性试验的日常工作和发展具有一定的意义。