高壓開關在進行試驗、出廠檢測或交接試驗前,都必須建立機械行程特性,測試空載行程曲線,記錄時間、位移、速度等參數.其次高壓開關在投運使用過程中,用戶必須按照試驗規程和技術要求,定期進行機械特性測試,以便預防或發現高壓開關故障和異常.因此機械特性測試是衡量和保障高壓開關質量狀況及性能指標的重要手段.

一、機械特性測試的幾種方法

1、采用電磁振蕩器或轉鼓儀.早期的油開關進行特性測試時,用電磁振蕩器連接到固定在動觸頭拉桿上的鉛筆上,驅動其以100Hz頻率的水平擺在開關分合閘過程中,隨著拉桿的運動,在固定的帶坐標紙板上勾畫出行程時間的振蕩波.另外,也有用轉鼓儀進行測試的,其原理是將轉鼓儀設計為轉鼓面上每旋轉1mm的距離用1ms時間,測量時開關動觸頭帶動記錄筆上下運動所畫出的合閘或分閘曲線.這兩種方法所用的記號筆本質上就相當于一種位移傳感器,其特點是簡單、方便,但受各種因素影響多,容易造成較大的測量誤差.

2、利用滑線變阻器配合光線示波器進行特性測試.滑線變阻器由線繞電阻和滑動觸頭組成,滑動觸頭固定在動觸頭拉桿上,線繞電阻兩端施加一定電壓,通過對與動觸頭拉桿一起運動的滑線電阻電壓的記錄,配合示波器得到行程時間的波形曲線和相關行程、速度數據.這種方法的缺點是調整較麻煩,且缺乏對擴展分析機械特性曲線的充分支持.

3、采用光柵式位移傳感器(光柵尺)作為位移傳感器的智能式綜合測試手段.隨著計算機技術和傳感器技術水平的不斷進步,斷路器機械特性測試設備已逐漸發展為智能化、數字化、圖形化的綜合性測試工具,而此時傳感器也大多采用了光柵尺.光柵尺一般是利用刻在某種載體(如玻璃、晶態陶瓷或鋼帶等)上的隔柵,作為測量的基準,其工作原理是利用感知光度變化的光電池掃描的方法進行測量.光柵尺抗干擾強,靈敏度很高,但在測試或存放過程中很容易損壞,很多用戶逐漸改用直線或角度傳感器.

4、目前,用直線傳感器(滑線變阻器)或角度傳感器(轉角電位器),配合微電腦式開關特性測試儀進行智能化特性檢測已成為為普及的測試手段,其測試的直觀性、準確性、可操作性均遠遠優于前期階段的非電氣型傳感器.

二、傳感器使用中應注意的若干問題

近年來,中高壓斷路器市場已被真空和S斷路器所占領.其中,真空斷路器多用于10kv、35kv等級,其行程開距小,適合頻繁操作.而110kv以上電壓等級幾乎全是s斷路器,由于開斷后恢復電壓高,要求開距大.這兩類斷路器中,部分(如VSI系列等)可以直接利用動觸頭進行位移時間測量,另外很多都難以將傳感器固定在動觸頭連桿上,而是安裝在動觸頭與操作機構的中間運動部件(如機構連桿或旋轉主軸)上,通過特性測試儀計算機構連桿運動行程(或主軸轉動角度)與時間的關系來間接測得滅弧室動觸頭(動導電桿)的運動行程曲線.即所謂的"體外測速法".

現在的多數開關特性測試儀,根據斷路器結構的不同,都可配用直線傳感器或角度傳感器.但基于上述特點的斷路器,選擇使用傳感器過程中都存在一些問題.一是機構或主軸拐臂往往是通過很多的連桿才終將動力傳輸至動觸頭,傳感器與動觸頭實際工況會存在傳動環節的間隙差,從而產生測量誤差,影響測量精度.二是高壓SF斷路器~般工作行程較長,通常需要較大行程的直線傳感器匹配,若將其直接裝于拐臂上,往往會出現安裝位置緊張的局面.特別是一些三相共箱式GIS中的斷路器,其機構箱的空問小,結構非常緊湊,很難提供傳感器的直接安裝位置,此時往往只能使用角度傳感器進行特性測試.