高壓開關(guān)機(jī)械特性試驗(yàn)的數(shù)據(jù)分析及應(yīng)用

高壓開關(guān)機(jī)械特性試驗(yàn)

開關(guān)機(jī)械特性試驗(yàn)是高壓開關(guān)的動(dòng)作特性重要試驗(yàn)，其實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)包括高壓開關(guān)的分/合閘時(shí)間、分合閘速度、剛合速度、剛分速度、三相不同期時(shí)間、三相動(dòng)作順序、三相彈跳時(shí)間（真空開關(guān)），斷口的開距，動(dòng)觸頭行程及超行程等。
一、開關(guān)觸頭行程與開距及超行程之間的關(guān)系及如何調(diào)整觸頭行程A=斷口開距L+超行程S；其中觸頭行程A與開關(guān)機(jī)構(gòu)的輸出和拐臂有關(guān)，其中機(jī)構(gòu)的輸出是定死的，不能調(diào)整，通過調(diào)整拐臂連桿可以調(diào)整開關(guān)三相的觸頭行程。斷口開距L是指開關(guān)在分閘狀態(tài)下動(dòng)觸頭與靜觸頭之間的距離，通過調(diào)整輸出拐臂的長短來調(diào)整，它反應(yīng)的是開關(guān)的開斷能力，可以通過高壓耐壓試驗(yàn)來進(jìn)行檢驗(yàn)；而超行程S是動(dòng)靜觸頭的接觸距離（如果是真空開關(guān)的時(shí)就是動(dòng)靜觸頭接觸后的接觸壓力彈簧的壓縮量），通過調(diào)整開關(guān)本體的拐臂連桿及各項(xiàng)斷口處的拐臂螺桿來調(diào)整，它反應(yīng)的是開關(guān)合閘后動(dòng)靜觸頭的接觸好壞，可以通過做接觸電阻測(cè)試來進(jìn)行檢驗(yàn)。
而我們?cè)谧龈黜?xiàng)試驗(yàn)前首先要做的就是進(jìn)開距和超行程的測(cè)量以保證開距和超行程滿足技術(shù)要求的前提條件下進(jìn)行，如果不滿足就要進(jìn)行調(diào)整。
二、如果合閘功和分閘功確定（即分合閘彈簧長度一定）的情況下：
1、分、合閘時(shí)間與開距行程之間的關(guān)系
從分閘時(shí)間即動(dòng)靜觸頭從接觸到分開是的時(shí)間，其反應(yīng)的就是超行程量（接觸行程）即動(dòng)靜觸頭接觸的量，如果分閘時(shí)間長，開關(guān)的超行程（動(dòng)靜觸頭接觸量或接觸壓力彈簧的壓縮量）就越大，反之則越小。合閘時(shí)間是動(dòng)靜觸頭從分閘時(shí)的狀態(tài)到剛接觸上的時(shí)間，其反應(yīng)的是開關(guān)的開距，如果合閘時(shí)間越長，說明分閘狀態(tài)時(shí)開關(guān)動(dòng)靜觸頭之間的距離距就越大，反之則越小。
從上面的關(guān)系中我們可以得知分閘時(shí)間和合閘時(shí)間是兩個(gè)反向的量：合閘時(shí)間長即L大開關(guān)的開斷能力強(qiáng)、分閘時(shí)間就短即S就小開關(guān)合上好接觸不良，接觸電阻就大；合閘時(shí)間短即L就小開關(guān)的開斷能力差、分閘時(shí)間就長即S就大，開關(guān)合上后動(dòng)靜觸頭接觸良好，接觸電阻就小。如果反應(yīng)到開關(guān)的每一相上就是A、B、C三相的分合閘時(shí)間的長短即三相的分合閘次序，即合閘時(shí)間短的相先合閘，其開距小、超行程（接觸行程）大，分閘時(shí)間就長，后分開；合閘時(shí)間長的相其開距大、超行程（接觸行程）小，分閘時(shí)間就短先分開。這個(gè)原則也是我們調(diào)整開關(guān)不同期的一個(gè)法寶，原則上三相不同期越小越好即不同期為零時(shí)同時(shí)分合閘是理想狀態(tài)，但是實(shí)際上很難達(dá)到，有時(shí)候甚至超出標(biāo)準(zhǔn)范圍很多，這就要求我們進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)調(diào)整。
小結(jié)：根據(jù)上述法寶，分合閘不同期偏大，以時(shí)間的中間值相為基準(zhǔn)調(diào)整Z大、Z小相來降低不同期，當(dāng)合閘不同期偏大時(shí)，調(diào)整合閘時(shí)間Z大相或時(shí)間Z小相（哪一相偏離中間值大就調(diào)整哪一相或兩相同時(shí)調(diào)整）來使其開距減小或增大，從而縮短或增加時(shí)間使其三相不同期在標(biāo)準(zhǔn)值范圍內(nèi)；（分閘正好和合閘相反）。有時(shí)候出現(xiàn)悖逆情況即合閘時(shí)間大（或?。┑南喾珠l時(shí)間也大（或），這就說明機(jī)構(gòu)有卡澀現(xiàn)象，適當(dāng)?shù)臐櫥幌聶C(jī)構(gòu)傳動(dòng)部分就可以了。
2、分合閘速度
高壓開關(guān)的分合閘速度至關(guān)重要，當(dāng)其分、合閘功（分合閘彈簧）做好的情況下，它的大小由開具和行程與時(shí)間決定，而其重點(diǎn)是剛合、剛分速度，其直接反映了開關(guān)的閉合和開斷能力，如果開關(guān)的分合閘時(shí)間一定，開距和行程一定其速度可以用下列公式即：
V=x/t=Δx/Δt=dx/dt
其中V 是速度，x是行程 ， t是時(shí)間
分、合閘平均速度v就是接觸行程（開距）與分、合閘時(shí)間之比，剛分、合速度V（t）就是動(dòng)、靜觸頭剛分開（合上）時(shí)的行程Δx與其所用的時(shí)間Δt之比。
小結(jié)：由上可見開關(guān)動(dòng)作速度是反應(yīng)在時(shí)間（t）上的，因?yàn)楦鱾€(gè)距離量（x）是定的，因此只要合、分閘時(shí)間（t）合格平均速度就一定合格，剛合、剛分速度是大于平均合、分閘速度的，因此合、分閘速度滿足要求其剛合、分速度也能滿足要求。加速度不能直接測(cè)量到，是個(gè)間接量，它通過測(cè)量Δx與Δt，通過其比值來獲得，由于受現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)條件及各種開關(guān)的動(dòng)觸頭形式不一所限制，開關(guān)動(dòng)作的剛合、分速度的測(cè)量比較困難的，一般情況下只測(cè)量開距行程（滿足技術(shù)要求）和分合閘時(shí)間，只要幾個(gè)量都滿足要求即可，現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行剛分合速度測(cè)試（特殊情況例外）。
三、當(dāng)行程及開距、超行程一定時(shí)
前面分析了開關(guān)特性試驗(yàn)中各個(gè)距離量與時(shí)間之間的關(guān)系，我們分析的前提條件是開關(guān)的分、合閘功是一定的，下面我們將反過來分析：開關(guān)動(dòng)觸頭總行程一定的情況下，彈簧機(jī)構(gòu)開關(guān)分合閘時(shí)間與分合閘功之間的關(guān)系。也就是說開關(guān)的各個(gè)距離量在標(biāo)準(zhǔn)值范圍內(nèi)，開關(guān)的分合閘時(shí)間只能通過調(diào)整合閘功來實(shí)現(xiàn)，這對(duì)我們處理一些故障有很大的幫助。
1、 分、合閘時(shí)間與速度
原則上分閘時(shí)間越短，分閘速度越快就越好，由于分閘速度直接影響電流過零后觸頭間介質(zhì)強(qiáng)度恢復(fù)的速度，如果電弧熄滅后，觸頭間介質(zhì)強(qiáng)度恢復(fù)速度小于恢復(fù)電壓，將造成電弧重燃，為了防止電弧重燃，以及縮短燃弧時(shí)間，必須滿足分閘速度。分閘速度的大小主要取決分閘彈簧的彈力，當(dāng)彈力系數(shù)一定的情況下也就是彈簧的長短。但實(shí)際并非如此，分閘時(shí)間越短、分閘速度越大，引起的分閘彈振越歷害，過沖也就越歷害，這樣對(duì)開關(guān)管波紋管的振動(dòng)、壓縮也就越嚴(yán)重，容易造成波紋管提早損壞而漏氣，對(duì)速機(jī)的振動(dòng)也越大，容易造成零部件的損壞，同時(shí)，不能滿足合閘時(shí)間與速度的要求。因此能夠在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)分閘就行了，一般小于60毫秒。 
開關(guān)的合閘時(shí)間及合閘速度要求較分閘相對(duì)低些。只要具備一定的合閘時(shí)間和速度，盡量減小觸頭在合閘過程中由于予擊穿造成的電磨損，以及避免發(fā)生觸頭熔焊，因此，沒必要要求過高的合閘速度，因?yàn)楹祥l時(shí)間太短，合閘速度太快不僅增加操作機(jī)構(gòu)的合閘功，同時(shí)使開關(guān)管受到的合閘沖擊增大，大大降低其使用壽命，因此只要在滿足要求的情況下實(shí)現(xiàn)順利合閘就行一般要求小于100毫秒。
2、分合閘功的關(guān)系
合閘功的要求是提供足夠的功來實(shí)現(xiàn)開關(guān)的合閘，其大小應(yīng)不小于分閘功和合閘緩沖能量（如果是真空開關(guān)的話還有超行程彈力；如果是插入式接頭的話還有接觸阻力）之和。而分閘功的要求是提供足夠的能量保證開關(guān)在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)以一定的速度可靠分閘。從上面可知分閘功的大小決定合閘功（儲(chǔ)能彈簧的能量）的大小，而分閘功由分閘彈簧的能量確定。而分、合閘能量彈簧是出廠安裝好的，在我們的實(shí)際工作中只能通過調(diào)整儲(chǔ)能彈簧的長短來調(diào)整合閘功的大小，從而調(diào)整合閘時(shí)間與合閘能量。調(diào)整分閘彈簧的長短來同時(shí)改變分閘時(shí)間（速度）和合閘時(shí)間（速度）。同時(shí)通過調(diào)整儲(chǔ)能彈簧及分閘彈簧的長短來保證順利合閘。實(shí)際案例分析：
（一）110千伏錦界變錦大開關(guān)，戶外110千伏六氟化硫開關(guān)合閘后，合閘彈簧能量不能*釋放，必須經(jīng)儲(chǔ)能電機(jī)在儲(chǔ)能的過程中將合閘凸輪頂?shù)胶祥l位置，這時(shí)彈簧能量*釋放，開關(guān)二次合閘到位，后經(jīng)調(diào)緊合閘彈簧和適當(dāng)?shù)姆潘煞珠l簧后開關(guān)合閘正常。
（二）某110千伏煤礦變電站，戶內(nèi)組合電器開關(guān)，開關(guān)合閘后無位置指示紅、綠燈及開關(guān)儲(chǔ)能指示燈都不亮，儲(chǔ)能電機(jī)空轉(zhuǎn)了一會(huì)過熱保護(hù)啟動(dòng)使儲(chǔ)能電機(jī)斷電。經(jīng)查開關(guān)分合閘指示牌無指示，手動(dòng)不能跳閘，開關(guān)拒動(dòng)。給儲(chǔ)能電源后，儲(chǔ)能電機(jī)一直空轉(zhuǎn)，不會(huì)儲(chǔ)能。經(jīng)檢查儲(chǔ)能機(jī)構(gòu)棘輪夠不到傳動(dòng)輪的輪齒上，整個(gè)傳動(dòng)輪只有一半齒輪。經(jīng)分析屬于開關(guān)合閘功不夠，開關(guān)不能一次性合到位，合閘簧不能*釋放，而且由于傳動(dòng)輪只有一半有齒使得合不到位時(shí)儲(chǔ)能機(jī)構(gòu)棘輪夠不到輪齒，不能使開關(guān)通過儲(chǔ)能機(jī)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)*合閘，從而導(dǎo)致開關(guān)合到一半后，拒動(dòng)（合不上，跳不開），儲(chǔ)能電機(jī)空轉(zhuǎn)。后通過擰緊合閘彈簧長度控制螺絲，和給分閘簧加裝墊片后，開關(guān)動(dòng)作正常。
（三）10千伏柱上開關(guān)在合閘后幾秒鐘內(nèi)又聽到“噔”的一聲，其原因就是合閘后合閘功不夠、儲(chǔ)能彈簧在合閘后不能*釋放，不能一次將開關(guān)合到位，通過儲(chǔ)能電機(jī)在儲(chǔ)能過程中將合閘凸輪頂?shù)胶祥l位置，才又聽到儲(chǔ)能彈簧*釋放的聲音，然后才是開關(guān)的正常儲(chǔ)能。 
上述三個(gè)案例就是典型的開關(guān)合閘功不夠?qū)е麻_關(guān)不能一次性合閘，只能通過儲(chǔ)能電機(jī)電機(jī)儲(chǔ)能來實(shí)現(xiàn)二次*合閘。我們只要通過拉長合閘簧或更換新的合閘簧后就能實(shí)現(xiàn)一次性*合閘。上述故障情況輕則引起合閘線圈燒毀、如果是儲(chǔ)能齒盤是半齒盤（儲(chǔ)能齒盤只有一部分有齒）可能導(dǎo)致儲(chǔ)能電機(jī)的燒損，重則如果帶大負(fù)荷合閘因?yàn)楹喜坏轿?，接觸電阻大，觸頭瞬間發(fā)熱嚴(yán)重引起觸頭燒損或氣體受熱膨脹引起開關(guān)爆炸，如果在合閘過程中遇到故障（合在故障點(diǎn)上）會(huì)導(dǎo)致開關(guān)拒動(dòng)導(dǎo)致越級(jí)跳閘擴(kuò)大事故范圍等嚴(yán)重后果。
小結(jié)：我們?cè)诎惭b調(diào)試做機(jī)械特性試驗(yàn)時(shí)，只要分合閘時(shí)間都在規(guī)定范圍內(nèi)就對(duì)機(jī)構(gòu)不做調(diào)整，對(duì)分合閘時(shí)間之間的關(guān)系不做對(duì)比。雖然新安裝調(diào)試的時(shí)候，開關(guān)分合閘動(dòng)作靈活，但經(jīng)過一段時(shí)間的運(yùn)行就出現(xiàn)上述現(xiàn)象。因此在做機(jī)械特性試驗(yàn)時(shí)我們要重視分合閘時(shí)間數(shù)據(jù)的分析滿足要求的情況下分閘時(shí)間不能太短，而合閘時(shí)間不能太長，根據(jù)本人多年了的總結(jié)分析得出合閘時(shí)間大概是1.5~2倍的分閘時(shí)間，這個(gè)比例關(guān)系比較合理可靠，如果超出這個(gè)范圍就應(yīng)該對(duì)分合閘簧的長度適當(dāng)?shù)恼{(diào)整。因?yàn)榉珠l時(shí)間太短、合閘時(shí)間太長說明分閘彈簧彈力大，有效合閘功就小，合閘時(shí)間就要長一些，在設(shè)備運(yùn)行后，分、合閘簧一直在拉伸狀態(tài)，再加上一些開關(guān)儲(chǔ)能簧在選材上的因素，使得彈簧過早疲勞，致使彈簧彈力不夠，合閘功不足，出現(xiàn)合閘功不足的情況，導(dǎo)致開關(guān)不能一次性可靠合閘到位，從而導(dǎo)致零部件損壞或機(jī)構(gòu)拒動(dòng)或設(shè)備爆炸等事故。