高壓開關(guān)的分、合閘速度，分、合閘時(shí)間，分、合閘不同期程度，以及分合閘線圈的動作電壓，直接影響高壓開關(guān)的關(guān)合和開斷性能。高壓開關(guān)只有保證適當(dāng)?shù)姆帧⒑祥l速度，才能充分發(fā)揮其開斷電流的能力，以及減小合閘過程中預(yù)擊穿造成的觸頭電磨損及避免發(fā)生觸頭燒損、噴油，甚至發(fā)生爆炸。而剛合速度的降低，若合閘于短路故障時(shí)，由于阻礙觸頭關(guān)合電動力的作用，將引起觸頭振動或使其處于停滯狀態(tài)，同樣容易引起爆炸，特別是在自動重合閘不成功情況下更是如此。反之，速度過高，將使運(yùn)動機(jī)構(gòu)受到過度的機(jī)械應(yīng)力，造成個(gè)別部件損壞或使用壽命縮短。同時(shí)，由于強(qiáng)烈的機(jī)械沖擊和振動，還將使觸頭彈跳時(shí)間加長。真空和SF6高壓開關(guān)的情況相似。

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高壓開關(guān)分、合閘嚴(yán)重不同期，將造成線路或變壓器的非全相接入或切斷，從而可能出現(xiàn)危害絕緣的過電壓。

   高壓開關(guān)機(jī)械特性的某些方面是用觸頭動作時(shí)間和運(yùn)動速度作為特征參數(shù)來表示的，在機(jī)械特性試驗(yàn)中一般主要的是剛分速度、剛合速度、大分閘速度、分閘時(shí)間、合閘時(shí)間、合－分時(shí)間、分－合時(shí)間以及分、合閘同期性等。

一、部分時(shí)間參量的定義

1.分閘時(shí)間

   是指從高壓開關(guān)分閘操作起始瞬間（接到分閘指令瞬間）起到所有極的觸頭分離瞬間為止的時(shí)間間隔。應(yīng)具有很短的分閘時(shí)間，減少分閘時(shí)電弧的能量，防止電弧使觸頭熔焊。

2.合閘時(shí)間

   是指處于分位置的高壓開關(guān)，從合閘回路通電起到所有極觸頭都接觸瞬間為止的時(shí)間間隔。合閘時(shí)間必須在規(guī)定的時(shí)間范圍內(nèi)。合閘時(shí)間太短，則系統(tǒng)短路時(shí)直流分量過大，可能會引起合閘困難；合閘時(shí)間太長，則影響系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

3.分－合時(shí)間

   是高壓開關(guān)在自動重合閘時(shí)，從所有極觸頭分離瞬間起至首先接觸極接觸瞬間為止的時(shí)間間隔。

4.合－分時(shí)間

   是高壓開關(guān)在不成功重合閘的合分過程中或單獨(dú)合分操作時(shí)，從首先接觸極的觸頭接觸瞬間起到隨后的分操作時(shí)所有極觸頭均分離瞬間為止的時(shí)間間隔。

5.分閘與合閘操作同期性

   是指高壓開關(guān)在分閘和合閘操作時(shí)，三相分?jǐn)嗪徒佑|瞬間的時(shí)間差，以及同相各滅弧單元觸頭分?jǐn)嗪徒佑|瞬間的時(shí)間差，前者稱為相間同期性，后者稱為同相各斷口間同期性。 

二、測量高壓開關(guān)時(shí)間參量的方法

   在高壓開關(guān)的現(xiàn)場試驗(yàn)中，一般應(yīng)進(jìn)行分閘時(shí)間、合閘時(shí)間、分合閘同期性的測量，對于具有重合閘操作的高壓開關(guān)，還需測量分－合時(shí)間和合－分時(shí)間。

1.用電秒表測量時(shí)間

   電秒表具有測量簡單、使用方便等優(yōu)點(diǎn)。但是，電秒表難以準(zhǔn)確測量相間或斷口間不同期性，所以已逐漸被取代。

2.光線示波器測量時(shí)間

   使用光線示波器可以測量高壓開關(guān)分、合閘時(shí)間，同期差及分、合閘電磁鐵的動作情況。這種方法具有測量準(zhǔn)確、直觀，且能同時(shí)測量多個(gè)時(shí)間參量等優(yōu)點(diǎn)。

   (1)測量基本原理。接線原理如圖1-1所示，光線示波器的測試回路由電源E、開關(guān)S、可調(diào)電阻R、光線示波器振子g回路串聯(lián)組成。

   (2)單相單斷口高壓開關(guān)的時(shí)間測量，其測量接線如圖1-2所示。

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圖1-1 光線示波器振子回路接線原理圖

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圖1-2 用光線示波器進(jìn)行斷口測量接線原理

    測量前，事先將電阻箱中的電阻r1、r2調(diào)節(jié)到適當(dāng)值，當(dāng)電路接通時(shí)，電路中的電流值應(yīng)在示波器振子允許的范圍之內(nèi)。

   (3)電流信號。在高壓開關(guān)的機(jī)械試驗(yàn)中，通常將分閘和合閘電磁鐵在操作高壓開關(guān)分、合閘時(shí)的電流波形，稱為電流信號。它是高壓開關(guān)接受分閘和合閘操作指令的標(biāo)志，這個(gè)標(biāo)志是高壓開關(guān)時(shí)間測量中*的信號，其測量原理接線如圖1-3所示。

   (4)高壓開關(guān)的三相時(shí)間測量。一臺高壓開關(guān)一般由三相組成，所以在機(jī)械試驗(yàn)中必須測量三相的時(shí)間參數(shù)。圖1-4示出了用光線示波器進(jìn)行三相時(shí)間測量的接線圖。

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圖1-3 抽取分、合閘線圈電流信號原理圖

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圖1-4 用光線示波器進(jìn)行三相時(shí)間測量接線圖

XQ－線圈

     由于光線示波器時(shí)標(biāo)范圍寬、精度高，且能直觀反映出高壓開關(guān)在動作過程中有關(guān)參量的變化情況，因此，過去一直是測量高壓開關(guān)機(jī)械特性的主要方法。隨著電子技術(shù)的發(fā)展，出現(xiàn)了應(yīng)用計(jì)算機(jī)技術(shù)測量高壓開關(guān)機(jī)械動作各參數(shù)的儀器，已逐步取代了光線示波器的使用。

三、速度參量的定義

1.觸頭剛分速度

    指開關(guān)分閘過程中，動觸頭與靜觸頭分離瞬間的運(yùn)動速度。技術(shù)條件無規(guī)定時(shí)，國家標(biāo)準(zhǔn)取剛分后0.01s內(nèi)平均速度作為剛分點(diǎn)的瞬時(shí)速度，并以名義超程的計(jì)算點(diǎn)作為剛分計(jì)算點(diǎn)。

2.觸頭剛合速度

    指開關(guān)在合閘過程中，動觸頭與靜觸頭接觸瞬間的運(yùn)動速度。技術(shù)條件無規(guī)定時(shí)，國家標(biāo)準(zhǔn)一般取剛合前0.01s內(nèi)平均速度作為剛合點(diǎn)的瞬時(shí)速度，并以名義超程的計(jì)算點(diǎn)作為剛合計(jì)算點(diǎn)。

3.大分閘速度

    指開關(guān)分閘過程中區(qū)段平均速度的大值，但區(qū)段長短應(yīng)按技術(shù)條件規(guī)定，如無規(guī)定，按0.01s計(jì)算。

四、測量高壓開關(guān)速度參量的方法

    高壓開關(guān)的速度參量以其分、合閘速度來表示。由于高壓開關(guān)在運(yùn)動過程中每一時(shí)刻的速度是不同的，一般所關(guān)心的是剛分、剛合速度和大速度。根據(jù)以上定義要求，下面介紹幾種測量高壓開關(guān)運(yùn)動特性的方法。

1.電磁振蕩器測速法

    電磁振蕩器測速原理如圖1-5所示。

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圖1-5 電磁振蕩器測速原理示意圖

1－運(yùn)動紙板；2－振動筆；3－銜鐵；4－振動片；

5－線圈；A－剛分、剛合點(diǎn)

    運(yùn)動紙板通過測速桿與動觸頭連接。當(dāng)振蕩電磁鐵線圈中通入50Hz交流電時(shí)，振動筆以100次／s的頻率振動，在運(yùn)動的紙板上繪出周期為0.01s的振蕩波形。紙板上波形長度就是觸頭總行程，行程間對應(yīng)的周波數(shù)，就是觸頭總運(yùn)動時(shí)間。在觸頭運(yùn)動過程中，由于每相鄰波峰間時(shí)間間隔為0.01s，振動曲線大波峰間的厘米數(shù)就是觸頭的大速度值vmax。剛分(合)點(diǎn)位置的確定如圖6－8所示。

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圖1-6 振蕩器測速波形圖

（a）分閘速度曲線；（b）合閘速度曲線

    在振蕩波形圖上，首先要分清楚分(合)閘曲線的兩個(gè)端頭中哪一端是分閘位置S1，哪一端是合閘位置S2，然后以合閘位置S2為起始點(diǎn)，向分閘方向量取一段等于高壓開關(guān)超行程值的長度S0，以這一線段終點(diǎn)位置為動靜觸頭剛分(合)時(shí)刻。按國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，取觸頭分離后(接觸前)10ms內(nèi)的速度為剛分(合)速度，所以視超行程終點(diǎn)落在曲線的什么相位，再取同相位的一個(gè)波長，即為所求剛分速度vF或剛合速度vH。

2.轉(zhuǎn)鼓式、電位器式測速儀

   轉(zhuǎn)鼓式測速儀是以連接在動觸頭系統(tǒng)上的記錄筆，沿以恒定角速度轉(zhuǎn)動的轉(zhuǎn)筒上所畫的曲線來反映其運(yùn)動情況的。而電位器式測速儀則是以其滑動觸點(diǎn)在電阻桿上的不同位置所反映的電壓值來測量高壓開關(guān)的動作狀況。這兩種測量方法能直觀判斷高壓開關(guān)觸頭在整個(gè)運(yùn)動過程中有無卡澀和緩沖不良等異常現(xiàn)象，能夠粗略測出高壓開關(guān)的固有分、合閘時(shí)間，速度測量精度較高。這兩種方法較為簡單，缺點(diǎn)是較為笨重，功能單一，已很少使用。

五、ZSGK-9B高壓開關(guān)特性測試儀

    隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的廣泛應(yīng)用，我公司研發(fā)生產(chǎn)了ZSGK-9B高壓開關(guān)動特性測試儀。它能夠在測試過程中，將開關(guān)的時(shí)間、速度等多項(xiàng)特性參數(shù)同時(shí)進(jìn)行測量，提高了工作效率，這是開關(guān)測試的方向。

1.光電測速原理

    由于光電測速方式結(jié)構(gòu)簡單、可靠，大多數(shù)高壓開關(guān)特性測試儀都采用光電傳感器進(jìn)行開關(guān)的測速。光電測試是利用對檢測到的光信號進(jìn)行計(jì)數(shù)(或計(jì)時(shí))來實(shí)現(xiàn)對觸頭行程和速度的測量的。圖1-7中示出了光電測速結(jié)構(gòu)示意圖。

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圖1-7 光電測速結(jié)構(gòu)示意圖

1－傳感頭；2－光柵尺；3－測速桿；4－動觸頭；

5－發(fā)光管；6－光敏接收管；7－整形電路

    圖1-7中，開有光孔的光柵尺通過測速桿與開關(guān)動觸頭連接。動觸頭運(yùn)動時(shí)，帶動光柵尺上下運(yùn)動。發(fā)光管5發(fā)出的光線可通過光柵尺上的光孔照射到光敏接收管6上，或被光柵尺不透光部分遮擋。被檢測到的光信號，經(jīng)整形電路7轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的方波信號，送入到ZSGK-9B高壓開關(guān)動特性測試儀進(jìn)行計(jì)算處理。

   下面，以ZSGK-9B高壓開關(guān)動特性測試儀為例，來說明這類儀器的使用。該儀器除能給出測試數(shù)據(jù)外，還能給出詳細(xì)的波形圖，并將開關(guān)行程曲線和斷口波形繪制在同一張圖上，從而可較直觀地了解各量的情況和彼此間的相互關(guān)系，幫助分析開關(guān)的狀態(tài)和工作情況，及時(shí)發(fā)現(xiàn)可能存在的某些缺陷和隱患。

2.連接和接線

   圖1-8示出了使用ZSGK-9B高壓開關(guān)動特性測試儀對少油高壓開關(guān)進(jìn)行測試的接線圖。圖1-9示出了油高壓開關(guān)測速傳感器的安裝示意圖，其測速傳感器通過管狀支架固定在開關(guān)的上部。光柵尺穿過傳感器，井通過測速桿與開關(guān)的動觸頭連接。測速信號電纜通過插頭接于儀器背面的插孔中。

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圖1-8 少油高壓開關(guān)測試接線示意圖

FQ－分閘線圈；HQ－合閘線圈

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圖1-9 少油高壓開關(guān)測速傳感器安裝示意圖

1－傳感頭；2－光尺；

3－光尺接頭；4－管狀支架；

5－測速桿；6－動觸頭；

7－絕緣板；8－夾具

    接線完成后，儀器即進(jìn)入準(zhǔn)備狀態(tài)，高壓開關(guān)一旦操作，儀器自動判斷該次操作是分、合、合分或分合操作，并對有關(guān)參數(shù)進(jìn)行測試。技顯示或打印按鈕，即可進(jìn)行數(shù)據(jù)顯示或打印輸出。

3.真空高壓開關(guān)的測試

    真空高壓開關(guān)的時(shí)間特性的測試方法與其他高壓開關(guān)相同。對于真空高壓開關(guān)，應(yīng)注意其合閘彈跳時(shí)間不大于2ms。合閘彈跳時(shí)間過長，將加劇觸頭的燒損，甚至導(dǎo)致動靜觸頭間的熔焊。真空高壓開關(guān)的速度是按一定行程的平均值進(jìn)行測試，通常采用一特制的輔助觸點(diǎn)安裝在真空高壓開關(guān)的動觸頭端，利用其與真空高壓開關(guān)的動觸頭的接觸或分離來作為計(jì)時(shí)的起點(diǎn)或終點(diǎn)。

   圖1-10(a)示出了用ZSGK-9B高壓開關(guān)特性測試儀對真空高壓開關(guān)機(jī)械特性進(jìn)行測試的原理接線圖。圖中的箭頭表示測速的輔助觸點(diǎn)。

   圖1-10(b)則為用于安裝輔助觸點(diǎn)的夾具的結(jié)構(gòu)示意圖。夾具1用于將其固定在高壓開關(guān)動觸頭端附近合適的位置，當(dāng)需要測合閘特性的時(shí)候，應(yīng)讓輔助觸點(diǎn)剛好與高壓開關(guān)動觸頭側(cè)的動觸頭接觸。這樣測得的合閘平均速度即為該高壓開關(guān)全部合閘行程的平均速度。當(dāng)需要測分閘特性的時(shí)候，高壓開關(guān)處于合閘位置則應(yīng)使輔助觸點(diǎn)放在離動觸頭運(yùn)動方向上6mm處。這樣測得的分閘平均速度，即為剛分6mm內(nèi)的平均速度。

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圖1-10 真空高壓開關(guān)測試示意圖

（a）真空高壓開關(guān)測試接線示意圖；（b）真空高壓開關(guān)測試示意圖

FQ－分閘線圈；HQ－合閘線圈

1－夾具；2－絕緣薄板；3－輔助觸頭；4－高壓開關(guān)動觸頭

4.SF6高壓開關(guān)的測試

    由于SF6高壓開關(guān)滅弧室不能打開，不能直接對動觸頭進(jìn)行測試，通常是對SF6高壓開關(guān)機(jī)構(gòu)的可動部分進(jìn)行測速。當(dāng)對SF6高壓開關(guān)測速時(shí)，可根據(jù)高壓開關(guān)的具體結(jié)構(gòu)，將傳感頭固定在適當(dāng)位置，并將光柵尺通過某種方式與高壓開關(guān)的運(yùn)動部分連接，即可實(shí)現(xiàn)測速，其測速結(jié)果應(yīng)滿足該高壓開關(guān)的技術(shù)條件的要求。