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斷路器開關剛分（剛合）速度測試儀

ZSGK-9A斷路器開關剛分（剛合）速度測試儀為您解答什么是剛分(合)速度?以時間段和距離段定義開關的剛分(合)速度有何區別?

所謂剛分(合)速度是指高壓開關剛分后(剛分前)一段時間(或一段距離)的平均速度。如果以時間為定義標準，IEC標準和我國的標準一般定義為合前分后10ms的平均速度。針對某些或某些開關定義的不同，中試控股儀器可以通過電腦和配套速度定義添加程序重新定義。既可以定義為時間段，也可定義為距離段，中試控股可靈活方便地為高壓開關提供速度測試。以真空開關為例，10KV開關的開距一般為s=11mm左右，其剛合(分)速度的定義為剛合前(剛分后)6mm的平均速度.也有的定義為以下幾種：

(1)合閘取全程平均，分閘取全程平均速度;

(2)合閘取全程平均，分閘取剛分后6mm的平均速度;

有了速度定義添加程序功能，也能方便根據具體的真空開關進行速度測試.另外，對真空開關進行速度測試時，由于分閘過程中緩沖機構起作用，整個分閘過程的平均速度很低。一般定義真空開關分閘過程中緩沖機構起作用前的平均速度為整個過程的平均速度，即合閘取全程平均，分閘取剛分后6mm的平均速度較為接近真實值。

由于3 5KV真空開關開距一般為S=22mm左右，所以以上所有針對1 0KV真空開關速度定義中的數值6改為1 0或11即可。

ZSGK-9A 開關(斷路器)機械特性綜合測試儀、ZSGK-9A斷路器開關剛分（剛合）速度測試儀

簡介

交流 / 交直流兩用可選

ZSGK-9A斷路器特性測試儀ZSGK-9A斷路器開關剛分（剛合）速度測試儀（低電壓動作測試儀）是我中試控股為適應現場測試高壓開關動作特性的需要，開發研制的專用儀器。它以單片機為核心進行采樣，處理和輸出，儀器主要特點是采用漢字提示以人機對話的方式操作，漢字顯示結果并打印輸出，具有智能化、功能多、數據準確、抗干擾性強、操作簡單、體積小、重量輕、外觀美等優點，高壓開關動特性測試儀適用于各種戶內、戶外少油、多油開關、真空開關、六氟化硫開關的動特性測試。

特征

1、ZSGK-9A高壓開關動特性測試儀適用于國內外生產的所有型號的金屬觸頭的SF6開關、GIS組合電器、真空開關、油開關。

2、直線行程傳感器，旋轉傳感器,安裝極為方便，簡捷。

3、主機可存儲多組現場分、合閘試驗結果，機內實時時鐘，便于存檔保存試驗日期、時間。

4、內置快速微型打印機，打印所有數據及圖譜。

5、主機大屏幕、直透式、背景光液晶，對比度電子調節。全中文菜單提示操作，開關動作一次，顯示所有 數據及波形圖譜。

6、儀器配有與PC機聯機的《斷路器數據分析管理軟件Windows中文版》軟件，試 驗結果可直接存入硬 盤，也可輸出到各類打印機上打印試驗報告，使現場試驗計算機化。

7、儀器具有強大的數據分析功能，能對斷路器機械特性的各項指標參數進行有效分析。

8、儀器配置速度自定義添加程序，中試控股用戶可根據需要，自由添加各種剛分、剛合速度定義。

使用環境 輸入電源：220V±10% 50Hz±10% 大氣壓力：86～106kpa

溫度：－10～40℃ 濕度：≦80%RH

安全性能 絕緣電阻 ＞2MΩ

介電強度 電源對機殼工頻1.5KV耐壓1分鐘，無閃絡與飛弧

基本參數 時 間 量程：4000.0ms，分辨率：0.1ms

誤差：①100ms以內，0.1ms±1個字

②100ms以上，0.1%±1個字

③同期

速 度 量程：20.00m/s，分辨率0.01m/s

誤差：①0～2m/s以內，±0.1m/s±1個字

②2m/s以上，±0.2m/s±1個字

量 程 分辨率 誤 差

真空斷路器 50.0mm 0.1mm 1%±1個字

SF6斷路器 300.0mm 1mm

少油斷路器 600.0mm

電流 量程 20.00A，分辨率0.01A

輸出電源 DC30～250V數字可調/20A(瞬時工作)

外形尺寸(長×寬×高) 360×280×300mm3

重量 9kg

10kV開關柜是直接面向用戶的而且數量最多的設備，ZSGK-9A斷路器開關剛分（剛合）速度測試儀廣泛應用于各個變電所和帶有直配供電的電廠，它安全可靠運行關系到整個電網的安全和供電的質量，在電力系統中占有舉足輕重的地位。隨著電網的不斷發展擴大和對供電可靠性要求的不斷提高，10kV開關柜安全可靠運行的問題越來越受到重視。從完整概念角度來說，中試控股開關柜由高壓斷路器、互感器、接地開關、隔離開關、負荷開關、高壓熔斷器、接觸器及控制、保護、測量、調整裝置，內部連接件、附件、外殼和支持件組成的成套配電裝置。因此，開關柜是一種綜合性的成套設備，型式多樣種類繁多，其中的各個環節都可能引起缺陷和故障。

1989-1997年開關柜故障統計結果

圖1為中國電科院統計1989-1997年間開關柜故障情況，可見絕緣故障和載流故障約占開光柜總故障的44%。

1992-2002年廣東電網開關柜故障統計

圖2為1992-2002年間廣東電網開關柜故障統計結果，可見絕緣故障和載流故障約占開光柜總故障的66%。

因此說明開關柜故障的主要形式是絕緣故障和載流故障，而絕緣故障和載流故障都與放電存在密切的關系。實踐表明，局部放電是導致開關柜絕緣老化和絕緣故障的主要原因，在絕緣故障的潛伏期都是通過局部放電表現出來的。

局部放電既是征兆，也是造成絕緣劣化的重要原因。電力設備在出廠之前都會進行一系列常規的試驗，但常規的非耐壓和耐壓試驗難以發現局部放電這類絕緣缺陷。設備發生局部放電時，開始只分散地發生在微小的局部范圍，并不對設備耐壓水平構成威脅，

幾乎不會引起絕緣的貫穿性擊穿。但是，在放電過程中會產生具有導電性和化學活性的物質，這些物質會使絕緣物氧化、腐蝕，繼而擴大缺陷，進一步加劇局部放電。同時局部放電還會引起放電點附近或絕緣物的異常溫升，使絕緣老化、破壞。如果在正常工作電壓下已發生小范圍的放電，久而久之，缺陷隨著時間越來越大，直至絕緣物被擊穿。因此，局部放的電將導致電力設備絕緣的劣化和缺陷的惡性循壞，嚴重時甚至會導致絕緣事故。

檢測開關柜局部放電可以避免電力設備在運行中發生突發性絕緣損壞事故。從局部放電機理出發，根本原因的介質內部或表面電場強度過高。開關柜絕緣故障主要表現為表面污穢爬電、絕緣缺陷對地或相間閃絡擊穿、雷電過電壓閃絡擊穿、套管閃絡、爆炸、瓷瓶斷裂等。導致這些故障的因素可能來自設備本身，也可能是受運行狀態和環境條件的影響，主要原因是空間間隙小、絕緣水平低、柜內潮濕等惡劣環境條件，具體原因分析如下：

1）爬距太短、空間太小，導致絕緣強度不足。絕緣強度不足是導致開關柜絕緣損壞的根本原因。開關柜內設備眾多，生產廠家又為了追求開關柜的尺寸，使得開關柜內設備越來越緊湊，導致爬距及空間間隙不夠，絕緣裕度減小，并大幅度地減小相間距離、對地距離，這就容易引起相間、對地絕緣的閃絡擊穿。

2）設備本身質量差，裝配工藝不良。由于制造廠家技術粗糙，生產的電力設備可能絕緣材料不均勻、內部存在空洞和雜質、導體表面存在凸出部等，都可能使設備發生局部放電，這在設備出廠的例行常規耐壓試驗中可能不會發現。并且開關柜內各器件、母線、支撐絕緣子等設備都是到現場后才安裝到柜內組成一個整體，單獨器件出廠時例行試驗不存在問題，但安裝成整體后，加之可能裝配過程中存在瑕疵，使其絕緣強度以及耐壓水平下降，可能造成開關柜運行一段時間后就出現絕緣方面的故障。如在安裝過程中出現尖端毛刺或刮傷，螺桿不規則緊固螺母后長出過多，這樣不僅造成電場的局部集中，而且降低了絕緣性能。再如，裝配疏忽，造成絕緣板與導電體之間固定不牢固，開關多次操作后發生松動，在操作振動沖擊后，引發間歇性放電。

3）開關接觸不良或容量不足，導致發熱甚至起火。當開關接觸不良或容量不足時，會導致該處局部溫升，嚴重時燒斷該處載流部，引起對地或相間閃弧，造成絕緣閃絡。

4）環境條件的影響。開關柜運行的環境條件差是導致開關柜發生絕緣閃絡的主要原因。大氣受到污染后，空氣中含有各種酸、堿、鹽、氨、重金屬微粒、灰塵等污染物，這些污染物降落到裸露在空氣中的絕緣子、套管及母線表面，日積月累形成一件“灰衣”。在干燥情況下，絕緣子表面污層電阻仍然很大，對閃絡電壓沒多大影響，不會發生污閃。清潔水的電阻也很高，如果絕緣子沒被污染，就算空氣濕度很高，中試控股它的絕緣強度依然很高，此時也不發生污閃。因此，造成污閃事故的原因應綜合污穢和潮濕兩個因素。一般情況下，絕緣子或母線在持續較長干旱氣候下積污較多，隨著空氣濕度增高，或在雨、霧、露、雪等不利氣候條件下，污穢被充分濕潤，其表面電導劇增，使絕緣子泄漏電流急劇增加，絕緣子閃絡電壓大大降低，甚至可能在工作電壓下發生閃絡。

5）雷擊過電壓造成開關柜閃絡。運行狀態異常也常導致設備故障，如運行過電壓、諧波畸變、雷電波沖擊等。雷擊過電壓包括直擊雷過電壓和感應過電壓，直擊雷一般是負極性，感應過電壓一般是正極性的，它們的峰值很高，可達數千kV。雷擊過電壓擊中桿塔或輸電線路，可能導致導線對地或相鄰兩相間絕緣發生閃絡，且行波沿線路進入變電站還可能導致開關絕緣擊穿，產生放炮現象。在電力系統中，尤其是多雷地區，由雷云放電引起過電壓造成開關柜閃絡的事情時有發生，也是引起開關柜絕緣故障的重要原因之一。

ZSGK-9A斷路器開關剛分（剛合）速度測試儀、高壓開關故障檢測的原理及方法

電力系統對供電的可靠性和經濟性提出了越來越高的要求，高壓輸變電設備的安全運行已成為影響電力系統安全、穩定、經濟運行的重要因素。高壓開關在電網中起著控制和保護的作用，當發生故障或事故時會引起電網事故或擴大事故。國際大電網會議(CIGRE)對高壓開關及其操作機構的可靠性進行過兩次世界范圍的調查，結果表明，大多數開關故障(主要故障的70%和次要故障的86%)屬于機械性質，主要涉及操作機構、監視裝置和輔助裝置。目前國內高壓開關的問題也主要體現在機械故障上，如：絕緣拉桿脫落、斷裂、擊穿，水平拉桿斷銷等。因此，中試控股高壓開關機械故障的檢測具有十分重要的意義。

1.高壓開關機械故障檢測基本方法及原理

1.1分、合閘線圈電流的檢測

高壓開關機一般都是以電磁鐵作為操作的一級控制元件，并且大多數開關皆以直流作為控制電源。在每次分、合過程中，直流電磁線圈的電流隨時間變化，此變化波形中蘊藏著極為重要的信息。線圈電流波形可以反映的狀態有鐵心行程、鐵心卡滯、線圈狀態(如是否有短路匝)、與鐵心頂桿連接的鐵閂和閥門的狀態、合、分線圈的輔助接點狀況與轉換時間。通過對分合操作線圈動作電流的檢測，運行人員可以大致了解開關二次控制回路的工作情況及鐵心的運動有無卡滯等，為檢修提供一個輔助判據。分合閘線圈的電流是開關狀態檢測的一個重要內容。通過霍爾傳感器可以很方便的采集分合閘線圈的電流。通過實測的波形與典型波形進行比較即可判斷開關的鐵心有無卡滯等問題。

1.2高壓開關機動觸頭行程的檢測

高壓開關機的行程–時間特性是表征高壓開關機械特性的重要參數，也是計算高壓開關分、合閘速度的依據。高壓開關分合閘速度，尤其是開關合閘前、分閘后的動觸頭速度，對開關的開斷性能有至關重要的影響。因此，高壓開關機的行程–時間特性檢測，是高壓開關檢測的重要內容。由于開關動觸頭作直線運動，可以安裝一個與動觸頭一起運動的附加件，當動觸頭做分、合操作時，該附加件隨連桿做直線運動，通過光電傳感器，將連續變化的位移量變成一系列電脈沖信號。記錄該脈沖的個數，就可以實現動觸頭全行程參數的測量；同時，記錄每一個電脈沖產生的時刻值，將位移同時間相除，就可計算出動觸頭運動過程中的大速度和平均速度。目前測量高壓開關的行程–時間特性，多采用光電式位移傳感器與相應的測量電路配合進行，常用的有增量式旋轉光電編碼器或直線光電編碼器。目前市場上根據這種方法研制的產品眾多，可將測試結果直接打印，部分測試儀具備RS232/485接口，可將測試結果上傳。

1.3振動信號的檢測

高壓開關機是一種瞬動式機械，在其分合過程中，有一系列運動構件的起動、制動、撞擊的出現，這些運動形態的改變都在其構架上引起多個沖擊振動，每個振動對應著開關分、合過程中特定的動作事件。這些沖擊振動的波形呈上升和衰減過程，其峰值點在時間上具有很好的辨認性。但是，從振動發生到振動傳感器測量到的峰值時間之間，總會由于振動波的傳播帶來一定的誤差，因此峰值時間較振動發生時間有一定的時間延遲。不過，檢測系統只是根據振動信號來求取各個振動事件之間的時間差，并不一定需要知道其發生的準確時刻。所以只要每個事件均進行了相似的簡化，時間差的計算誤差不受影響，可以利用振動信號的峰值時間作為各個振動事件的發生時刻，并將它們相減后得到動觸頭運動過程中各個振動事件之間的時間差。此外，對于某一臺特定的開關而言，在健康狀態下它的分、合操作的振動信號具有較強的相似性。對于實時測量得到的振動信號，可在離線實驗數據(振動信號波形和機械特性曲線)的基礎上，并結合考慮該次動作的機械特性曲線來粗略確定各個振動事件發生的先后次序和時間區段，然后將各個區段的峰值時間作為該振動事件的發生時刻。各時間相差后得到各事件之間的相對時間，以接到分、合電脈沖時間為基準計算各事件的發生時間，就能找到動靜觸頭間的合、分時刻。將動觸頭的行程信號同該合、分時刻結合，并根據相應的定義，就可以計算出剛分(合)速度、行程、超行程；將三相的分合時刻相差就可獲得該次動作的不同期參數。 傳動機構系統的檢測和診斷對保證高壓開關安全運行有重要的意義。而基于振動信號的開關機械狀態診斷方法作為一種間接的、不拆卸的診斷方法、目前已經成為國內外的研究熱點。

對于高壓開關機，在分合閘操作過程中，內部主要機構不見得運動、撞擊和摩擦都會引起表面的振動，中試控股振動是內部多種現象激勵的響應，這些激勵包括機械操作、電動力或靜電力作用、局部放電以及SF6氣體中的微粒運動等。振動信號中包含豐富的機械狀態信息，甚至機械系統結構上某些細微變化也可以從振動信號上發現出來。因此，以外部振動信號為特征信號，可以對高壓開關的這些狀態進行檢測。具體做法是在開關適當部位，如具有較大的振動強度，較高信噪比的部分，安裝振動傳感器，當開關進行分合閘操作時。采集振動信號經處理后作為診斷的根據。

檢測振動信號的突出優點是振動信號的采集不涉及電氣測量，振動信號受電磁干擾小，傳感器安裝于外部，對開關無任何影響。同時，振動傳感器尺寸小，工作可靠，價格低廉，靈敏度高，抗干擾好，特別適用于動作頻繁的高壓開關的在線檢測及不拆卸檢修。振動檢測的難點在于信號的一致性較差及如何提取特征量。目前主要的分析方法有以下幾種：

①振動信號出現的時間及幅值；

②時域、頻域復合分析；

③“狀態圖”，均值、方差、過零次數，翻轉次數等；

④動態時間規整法；

⑤偏差測試法；

⑥指數衰減振蕩子波分解法；

⑦人工神經網絡法。

目前開關振動的測量研究是熱點，但還沒有較成熟的產品問世。

2.高壓開關機械故障檢測存在的主要問題

目前高壓開關機械故障的檢測方法基本上成熟，ZSGK-9A斷路器開關剛分（剛合）速度測試儀產品眾多，大部分具有分、合閘線圈電流及行程測試的功能。其有效性已被開關生產廠商和供電部門所認可。存在的主要問題在于缺乏有效的數據管理及分析診斷平臺。大部分的測試儀都可將測試結果打印出來，但無法存儲；對于故障的判斷，中試控股大多采用閾值的方法，對某個斷路器的多次測試結果無法通過數學統計分析等手段進行有效的“縱比”，更無法對各地同一型號斷路器的測試結果進行“橫比”，不利于故障的診斷。因而，設計和開發高壓開關機械故障分析和診斷平臺十分必要的。