高壓開關(guān)機械特性試驗

開關(guān)機械特性試驗是高壓開關(guān)的動作特性重要試驗，其實驗數(shù)據(jù)包括高壓開關(guān)的分/合閘時間、分合閘速度、剛合速度、剛分速度、三相不同期時間、三相動作順序、三相彈跳時間（真空開關(guān)），斷口的開距，動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)機構(gòu)的輸出和拐臂有關(guān)，其中機構(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來進(jìn)行檢驗；而超行程S是動靜觸頭的接觸距離（如果是真空開關(guān)的時就是動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)合閘后動靜觸頭的接觸好壞，可以通過做接觸電阻測試來進(jìn)行檢驗。
而我們在做各項試驗前首先要做的就是進(jìn)開距和超行程的測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、合閘時間與開距行程之間的關(guān)系
從分閘時間即動靜觸頭從接觸到分開是的時間，其反應(yīng)的就是超行程量（接觸行程）即動靜觸頭接觸的量，如果分閘時間長，開關(guān)的超行程（動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。合閘時間是動靜觸頭從分閘時的狀態(tài)到剛接觸上的時間，其反應(yīng)的是開關(guān)的開距，如果合閘時間越長，說明分閘狀態(tài)時開關(guān)動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間和合閘時間是兩個反向的量：合閘時間長即L大開關(guān)的開斷能力強、分閘時間就短即S就小開關(guān)合上好接觸不良，接觸電阻就大；合閘時間短即L就小開關(guān)的開斷能力差、分閘時間就長即S就大，開關(guān)合上后動靜觸頭接觸良好，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三相的分合閘時間的長短即三相的分合閘次序，即合閘時間短的相先合閘，其開距小、超行程（接觸行程）大，分閘時間就長，后分開；合閘時間長的相其開距大、超行程（接觸行程）小，分閘時間就短先分開。這個原則也是我們調(diào)整開關(guān)不同期的一個法寶，原則上三相不同期越小越好即不同期為零時同時分合閘是理想狀態(tài)，但是實際上很難達(dá)到，有時候甚至超出標(biāo)準(zhǔn)范圍很多，這就要求我們進(jìn)行現(xiàn)場調(diào)整。
小結(jié)：根據(jù)上述法寶，分合閘不同期偏大，以時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，調(diào)整合閘時間Z大相或時間Z小相（哪一相偏離中間值大就調(diào)整哪一相或兩相同時調(diào)整）來使其開距減小或增大，從而縮短或增加時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）。有時候出現(xiàn)悖逆情況即合閘時間大（或�。┑南喾珠l時間也大（或），這就說明機構(gòu)有卡澀現(xiàn)象，適當(dāng)?shù)臐櫥幌聶C構(gòu)傳動部分就可以了。
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間決定，而其重點是剛合、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是時間
分、合閘平均速度v就是接觸行程（開距）與分、合閘時間之比，剛分、合速度V（t）就是動、靜觸頭剛分開（合上）時的行程Δx與其所用的時間Δt之比。
小結(jié)：由上可見開關(guān)動作速度是反應(yīng)在時間（t）上的，因為各個距離量（x）是定的，因此只要合、分閘時間（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。加速度不能直接測量到，是個間接量，它通過測量Δx與Δt，通過其比值來獲得，由于受現(xiàn)場試驗條件及各種開關(guān)的動觸頭形式不一所限制，開關(guān)動作的剛合、分速度的測量比較困難的，一般情況下只測量開距行程（滿足技術(shù)要求）和分合閘時間，只要幾個量都滿足要求即可，現(xiàn)場進(jìn)行剛分合速度測試（特殊情況例外）。
三、當(dāng)行程及開距、超行程一定時
前面分析了開關(guān)特性試驗中各個距離量與時間之間的關(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)動觸頭總行程一定的情況下，彈簧機構(gòu)開關(guān)分合閘時間與分合閘功之間的關(guān)系。也就是說開關(guān)的各個距離量在標(biāo)準(zhǔn)值范圍內(nèi)，開關(guān)的分合閘時間只能通過調(diào)整合閘功來實現(xiàn)，這對我們處理一些故障有很大的幫助。
1、 分、合閘時間與速度
原則上分閘時間越短，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)強度恢復(fù)的速度，如果電弧熄滅后，觸頭間介質(zhì)強度恢復(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。但實際并非如此，分閘時間越短、分閘速度越大，引起的分閘彈振越歷害，過沖也就越歷害，這樣對開關(guān)管波紋管的振動、壓縮也就越嚴(yán)重，容易造成波紋管提早損壞而漏氣，對速機的振動也越大，容易造成零部件的損壞，同時，不能滿足合閘時間與速度的要求。因此能夠在規(guī)定的時間內(nèi)分閘就行了，一般小于60毫秒。 
開關(guān)的合閘時間及合閘速度要求較分閘相對低些。只要具備一定的合閘時間和速度，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，因為合閘時間太短，合閘速度太快不僅增加操作機構(gòu)的合閘功，同時使開關(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，在我們的實際工作中只能通過調(diào)整儲能彈簧的長短來調(diào)整合閘功的大小，從而調(diào)整合閘時間與合閘能量。調(diào)整分閘彈簧的長短來同時改變分閘時間（速度）和合閘時間（速度）。同時通過調(diào)整儲能彈簧及分閘彈簧的長短來保證順利合閘。實際案例分析：
（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)儲能電機在儲能的過程中將合閘凸輪頂?shù)胶祥l位置，這時彈簧能量*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)儲能指示燈都不亮，儲能電機空轉(zhuǎn)了一會過熱保護啟動使儲能電機斷電。經(jīng)查開關(guān)分合閘指示牌無指示，手動不能跳閘，開關(guān)拒動。給儲能電源后，儲能電機一直空轉(zhuǎn)，不會儲能。經(jīng)檢查儲能機構(gòu)棘輪夠不到傳動輪的輪齒上，整個傳動輪只有一半齒輪。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，而且由于傳動輪只有一半有齒使得合不到位時儲能機構(gòu)棘輪夠不到輪齒，不能使開關(guān)通過儲能機構(gòu)來實現(xiàn)*合閘，從而導(dǎo)致開關(guān)合到一半后，拒動（合不上，跳不開），儲能電機空轉(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，通過儲能電機在儲能過程中將合閘凸輪頂?shù)胶祥l位置，才又聽到儲能彈簧*釋放的聲音，然后才是開關(guān)的正常儲能。 
上述三個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，只能通過儲能電機電機儲能來實現(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、如果是儲能齒盤是半齒盤（儲能齒盤只有一部分有齒）可能導(dǎo)致儲能電機的燒損，重則如果帶大負(fù)荷合閘因為合不到位，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（合在故障點上）會導(dǎo)致開關(guān)拒動導(dǎo)致越級跳閘擴大事故范圍等嚴(yán)重后果。
小結(jié)：我們在安裝調(diào)試做機械特性試驗時，只要分合閘時間都在規(guī)定范圍內(nèi)就對機構(gòu)不做調(diào)整，對分合閘時間之間的關(guān)系不做對比。雖然新安裝調(diào)試的時候，開關(guān)分合閘動作靈活，但經(jīng)過一段時間的運行就出現(xiàn)上述現(xiàn)象。因此在做機械特性試驗時我們要重視分合閘時間數(shù)據(jù)的分析滿足要求的情況下分閘時間不能太短，而合閘時間不能太長，根據(jù)本人多年了的總結(jié)分析得出合閘時間大概是1.5~2倍的分閘時間，這個比例關(guān)系比較合理可靠，如果超出這個范圍就應(yīng)該對分合閘簧的長度適當(dāng)?shù)恼{(diào)整。因為分閘時間太短、合閘時間太長說明分閘彈簧彈力大，有效合閘功就小，合閘時間就要長一些，在設(shè)備運行后，分、合閘簧一直在拉伸狀態(tài)，再加上一些開關(guān)儲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)致零部件損壞或機構(gòu)拒動或設(shè)備爆炸等事故。