断路器开关刚分（刚合）速度测试仪

ZSGK-9A断路器开关刚分（刚合）速度测试仪为您解答什么是刚分(合)速度?以时间段和距离段定义开关的刚分(合)速度有何区别?

所谓刚分(合)速度是指高压开关刚分后(刚分前)一段时间(或一段距离)的平均速度。如果以时间为定义标准，IEC标准和我国的标准一般定义为合前分后10ms的平均速度。针对某些或某些开关定义的不同，中试控股仪器可以通过电脑和配套速度定义添加程序重新定义。既可以定义为时间段，也可定义为距离段，中试控股可灵活方便地为高压开关提供速度测试。以真空开关为例，10KV开关的开距一般为s=11mm左右，其刚合(分)速度的定义为刚合前(刚分后)6mm的平均速度.也有的定义为以下几种：

(1)合闸取全程平均，分闸取全程平均速度;

(2)合闸取全程平均，分闸取刚分后6mm的平均速度;

有了速度定义添加程序功能，也能方便根据具体的真空开关进行速度测试.另外，对真空开关进行速度测试时，由于分闸过程中缓冲机构起作用，整个分闸过程的平均速度很低。一般定义真空开关分闸过程中缓冲机构起作用前的平均速度为整个过程的平均速度，即合闸取全程平均，分闸取刚分后6mm的平均速度较为接近真实值。

由于3 5KV真空开关开距一般为S=22mm左右，所以以上所有针对1 0KV真空开关速度定义中的数值6改为1 0或11即可。

ZSGK-9A 开关(断路器)机械特性综合测试仪、ZSGK-9A断路器开关刚分（刚合）速度测试仪

简介

交流 / 交直流两用可选

ZSGK-9A断路器特性测试仪ZSGK-9A断路器开关刚分（刚合）速度测试仪（低电压动作测试仪）是我中试控股为适应现场测试高压开关动作特性的需要，开发研制的专用仪器。它以单片机为核心进行采样，处理和输出，仪器主要特点是采用汉字提示以人机对话的方式操作，汉字显示结果并打印输出，具有智能化、功能多、数据准确、抗干扰性强、操作简单、体积小、重量轻、外观美等优点，高压开关动特性测试仪适用于各种户内、户外少油、多油开关、真空开关、六氟化硫开关的动特性测试。

特征

1、ZSGK-9A高压开关动特性测试仪适用于国内外生产的所有型号的金属触头的SF6开关、GIS组合电器、真空开关、油开关。

2、直线行程传感器，旋转传感器,安装极为方便，简捷。

3、主机可存储多组现场分、合闸试验结果，机内实时时钟，便于存档保存试验日期、时间。

4、内置快速微型打印机，打印所有数据及图谱。

5、主机大屏幕、直透式、背景光液晶，对比度电子调节。全中文菜单提示操作，开关动作一次，显示所有 数据及波形图谱。

6、仪器配有与PC机联机的《断路器数据分析管理软件Windows中文版》软件，试 验结果可直接存入硬 盘，也可输出到各类打印机上打印试验报告，使现场试验计算机化。

7、仪器具有强大的数据分析功能，能对断路器机械特性的各项指标参数进行有效分析。

8、仪器配置速度自定义添加程序，中试控股用户可根据需要，自由添加各种刚分、刚合速度定义。

使用环境 输入电源：220V±10% 50Hz±10% 大气压力：86～106kpa

温度：－10～40℃ 湿度：≦80%RH

安全性能 绝缘电阻 ＞2MΩ

介电强度 电源对机壳工频1.5KV耐压1分钟，无闪络与飞弧

基本参数 时 间 量程：4000.0ms，分辨率：0.1ms

误差：①100ms以内，0.1ms±1个字

②100ms以上，0.1%±1个字

③同期

速 度 量程：20.00m/s，分辨率0.01m/s

误差：①0～2m/s以内，±0.1m/s±1个字

②2m/s以上，±0.2m/s±1个字

量 程 分辨率 误 差

真空断路器 50.0mm 0.1mm 1%±1个字

SF6断路器 300.0mm 1mm

少油断路器 600.0mm

电流 量程 20.00A，分辨率0.01A

输出电源 DC30～250V数字可调/20A(瞬时工作)

外形尺寸(长×宽×高) 360×280×300mm3

重量 9kg

10kV开关柜是直接面向用户的而且数量最多的设备，ZSGK-9A断路器开关刚分（刚合）速度测试仪广泛应用于各个变电所和带有直配供电的电厂，它安全可靠运行关系到整个电网的安全和供电的质量，在电力系统中占有举足轻重的地位。随着电网的不断发展扩大和对供电可靠性要求的不断提高，10kV开关柜安全可靠运行的问题越来越受到重视。从完整概念角度来说，中试控股开关柜由高压断路器、互感器、接地开关、隔离开关、负荷开关、高压熔断器、接触器及控制、保护、测量、调整装置，内部连接件、附件、外壳和支持件组成的成套配电装置。因此，开关柜是一种综合性的成套设备，型式多样种类繁多，其中的各个环节都可能引起缺陷和故障。

1989-1997年开关柜故障统计结果

图1为中国电科院统计1989-1997年间开关柜故障情况，可见绝缘故障和载流故障约占开光柜总故障的44%。

1992-2002年广东电网开关柜故障统计

图2为1992-2002年间广东电网开关柜故障统计结果，可见绝缘故障和载流故障约占开光柜总故障的66%。

因此说明开关柜故障的主要形式是绝缘故障和载流故障，而绝缘故障和载流故障都与放电存在密切的关系。实践表明，局部放电是导致开关柜绝缘老化和绝缘故障的主要原因，在绝缘故障的潜伏期都是通过局部放电表现出来的。

局部放电既是征兆，也是造成绝缘劣化的重要原因。电力设备在出厂之前都会进行一系列常规的试验，但常规的非耐压和耐压试验难以发现局部放电这类绝缘缺陷。设备发生局部放电时，开始只分散地发生在微小的局部范围，并不对设备耐压水平构成威胁，

几乎不会引起绝缘的贯穿性击穿。但是，在放电过程中会产生具有导电性和化学活性的物质，这些物质会使绝缘物氧化、腐蚀，继而扩大缺陷，进一步加剧局部放电。同时局部放电还会引起放电点附近或绝缘物的异常温升，使绝缘老化、破坏。如果在正常工作电压下已发生小范围的放电，久而久之，缺陷随着时间越来越大，直至绝缘物被击穿。因此，局部放的电将导致电力设备绝缘的劣化和缺陷的恶性循坏，严重时甚至会导致绝缘事故。

检测开关柜局部放电可以避免电力设备在运行中发生突发性绝缘损坏事故。从局部放电机理出发，根本原因的介质内部或表面电场强度过高。开关柜绝缘故障主要表现为表面污秽爬电、绝缘缺陷对地或相间闪络击穿、雷电过电压闪络击穿、套管闪络、爆炸、瓷瓶断裂等。导致这些故障的因素可能来自设备本身，也可能是受运行状态和环境条件的影响，主要原因是空间间隙小、绝缘水平低、柜内潮湿等恶劣环境条件，具体原因分析如下：

1）爬距太短、空间太小，导致绝缘强度不足。绝缘强度不足是导致开关柜绝缘损坏的根本原因。开关柜内设备众多，生产厂家又为了追求开关柜的尺寸，使得开关柜内设备越来越紧凑，导致爬距及空间间隙不够，绝缘裕度减小，并大幅度地减小相间距离、对地距离，这就容易引起相间、对地绝缘的闪络击穿。

2）设备本身质量差，装配工艺不良。由于制造厂家技术粗糙，生产的电力设备可能绝缘材料不均匀、内部存在空洞和杂质、导体表面存在凸出部等，都可能使设备发生局部放电，这在设备出厂的例行常规耐压试验中可能不会发现。并且开关柜内各器件、母线、支撑绝缘子等设备都是到现场后才安装到柜内组成一个整体，单独器件出厂时例行试验不存在问题，但安装成整体后，加之可能装配过程中存在瑕疵，使其绝缘强度以及耐压水平下降，可能造成开关柜运行一段时间后就出现绝缘方面的故障。如在安装过程中出现尖端毛刺或刮伤，螺杆不规则紧固螺母后长出过多，这样不仅造成电场的局部集中，而且降低了绝缘性能。再如，装配疏忽，造成绝缘板与导电体之间固定不牢固，开关多次操作后发生松动，在操作振动冲击后，引发间歇性放电。

3）开关接触不良或容量不足，导致发热甚至起火。当开关接触不良或容量不足时，会导致该处局部温升，严重时烧断该处载流部，引起对地或相间闪弧，造成绝缘闪络。

4）环境条件的影响。开关柜运行的环境条件差是导致开关柜发生绝缘闪络的主要原因。大气受到污染后，空气中含有各种酸、碱、盐、氨、重金属微粒、灰尘等污染物，这些污染物降落到裸露在空气中的绝缘子、套管及母线表面，日积月累形成一件“灰衣”。在干燥情况下，绝缘子表面污层电阻仍然很大，对闪络电压没多大影响，不会发生污闪。清洁水的电阻也很高，如果绝缘子没被污染，就算空气湿度很高，中试控股它的绝缘强度依然很高，此时也不发生污闪。因此，造成污闪事故的原因应综合污秽和潮湿两个因素。一般情况下，绝缘子或母线在持续较长干旱气候下积污较多，随着空气湿度增高，或在雨、雾、露、雪等不利气候条件下，污秽被充分湿润，其表面电导剧增，使绝缘子泄漏电流急剧增加，绝缘子闪络电压大大降低，甚至可能在工作电压下发生闪络。

5）雷击过电压造成开关柜闪络。运行状态异常也常导致设备故障，如运行过电压、谐波畸变、雷电波冲击等。雷击过电压包括直击雷过电压和感应过电压，直击雷一般是负极性，感应过电压一般是正极性的，它们的峰值很高，可达数千kV。雷击过电压击中杆塔或输电线路，可能导致导线对地或相邻两相间绝缘发生闪络，且行波沿线路进入变电站还可能导致开关绝缘击穿，产生放炮现象。在电力系统中，尤其是多雷地区，由雷云放电引起过电压造成开关柜闪络的事情时有发生，也是引起开关柜绝缘故障的重要原因之一。

ZSGK-9A断路器开关刚分（刚合）速度测试仪、高压开关故障检测的原理及方法

电力系统对供电的可靠性和经济性提出了越来越高的要求，高压输变电设备的安全运行已成为影响电力系统安全、稳定、经济运行的重要因素。高压开关在电网中起着控制和保护的作用，当发生故障或事故时会引起电网事故或扩大事故。国际大电网会议(CIGRE)对高压开关及其操作机构的可靠性进行过两次世界范围的调查，结果表明，大多数开关故障(主要故障的70%和次要故障的86%)属于机械性质，主要涉及操作机构、监视装置和辅助装置。目前国内高压开关的问题也主要体现在机械故障上，如：绝缘拉杆脱落、断裂、击穿，水平拉杆断销等。因此，中试控股高压开关机械故障的检测具有十分重要的意义。

1.高压开关机械故障检测基本方法及原理

1.1分、合闸线圈电流的检测

高压开关机一般都是以电磁铁作为操作的一级控制元件，并且大多数开关皆以直流作为控制电源。在每次分、合过程中，直流电磁线圈的电流随时间变化，此变化波形中蕴藏着极为重要的信息。线圈电流波形可以反映的状态有铁心行程、铁心卡滞、线圈状态(如是否有短路匝)、与铁心顶杆连接的铁闩和阀门的状态、合、分线圈的辅助接点状况与转换时间。通过对分合操作线圈动作电流的检测，运行人员可以大致了解开关二次控制回路的工作情况及铁心的运动有无卡滞等，为检修提供一个辅助判据。分合闸线圈的电流是开关状态检测的一个重要内容。通过霍尔传感器可以很方便的采集分合闸线圈的电流。通过实测的波形与典型波形进行比较即可判断开关的铁心有无卡滞等问题。

1.2高压开关机动触头行程的检测

高压开关机的行程–时间特性是表征高压开关机械特性的重要参数，也是计算高压开关分、合闸速度的依据。高压开关分合闸速度，尤其是开关合闸前、分闸后的动触头速度，对开关的开断性能有至关重要的影响。因此，高压开关机的行程–时间特性检测，是高压开关检测的重要内容。由于开关动触头作直线运动，可以安装一个与动触头一起运动的附加件，当动触头做分、合操作时，该附加件随连杆做直线运动，通过光电传感器，将连续变化的位移量变成一系列电脉冲信号。记录该脉冲的个数，就可以实现动触头全行程参数的测量；同时，记录每一个电脉冲产生的时刻值，将位移同时间相除，就可计算出动触头运动过程中的大速度和平均速度。目前测量高压开关的行程–时间特性，多采用光电式位移传感器与相应的测量电路配合进行，常用的有增量式旋转光电编码器或直线光电编码器。目前市场上根据这种方法研制的产品众多，可将测试结果直接打印，部分测试仪具备RS232/485接口，可将测试结果上传。

1.3振动信号的检测

高压开关机是一种瞬动式机械，在其分合过程中，有一系列运动构件的起动、制动、撞击的出现，这些运动形态的改变都在其构架上引起多个冲击振动，每个振动对应着开关分、合过程中特定的动作事件。这些冲击振动的波形呈上升和衰减过程，其峰值点在时间上具有很好的辨认性。但是，从振动发生到振动传感器测量到的峰值时间之间，总会由于振动波的传播带来一定的误差，因此峰值时间较振动发生时间有一定的时间延迟。不过，检测系统只是根据振动信号来求取各个振动事件之间的时间差，并不一定需要知道其发生的准确时刻。所以只要每个事件均进行了相似的简化，时间差的计算误差不受影响，可以利用振动信号的峰值时间作为各个振动事件的发生时刻，并将它们相减后得到动触头运动过程中各个振动事件之间的时间差。此外，对于某一台特定的开关而言，在健康状态下它的分、合操作的振动信号具有较强的相似性。对于实时测量得到的振动信号，可在离线实验数据(振动信号波形和机械特性曲线)的基础上，并结合考虑该次动作的机械特性曲线来粗略确定各个振动事件发生的先后次序和时间区段，然后将各个区段的峰值时间作为该振动事件的发生时刻。各时间相差后得到各事件之间的相对时间，以接到分、合电脉冲时间为基准计算各事件的发生时间，就能找到动静触头间的合、分时刻。将动触头的行程信号同该合、分时刻结合，并根据相应的定义，就可以计算出刚分(合)速度、行程、超行程；将三相的分合时刻相差就可获得该次动作的不同期参数。 传动机构系统的检测和诊断对保证高压开关安全运行有重要的意义。而基于振动信号的开关机械状态诊断方法作为一种间接的、不拆卸的诊断方法、目前已经成为国内外的研究热点。

对于高压开关机，在分合闸操作过程中，内部主要机构不见得运动、撞击和摩擦都会引起表面的振动，中试控股振动是内部多种现象激励的响应，这些激励包括机械操作、电动力或静电力作用、局部放电以及SF6气体中的微粒运动等。振动信号中包含丰富的机械状态信息，甚至机械系统结构上某些细微变化也可以从振动信号上发现出来。因此，以外部振动信号为特征信号，可以对高压开关的这些状态进行检测。具体做法是在开关适当部位，如具有较大的振动强度，较高信噪比的部分，安装振动传感器，当开关进行分合闸操作时。采集振动信号经处理后作为诊断的根据。

检测振动信号的突出优点是振动信号的采集不涉及电气测量，振动信号受电磁干扰小，传感器安装于外部，对开关无任何影响。同时，振动传感器尺寸小，工作可靠，价格低廉，灵敏度高，抗干扰好，特别适用于动作频繁的高压开关的在线检测及不拆卸检修。振动检测的难点在于信号的一致性较差及如何提取特征量。目前主要的分析方法有以下几种：

①振动信号出现的时间及幅值；

②时域、频域复合分析；

③“状态图”，均值、方差、过零次数，翻转次数等；

④动态时间规整法；

⑤偏差测试法；

⑥指数衰减振荡子波分解法；

⑦人工神经网络法。

目前开关振动的测量研究是热点，但还没有较成熟的产品问世。

2.高压开关机械故障检测存在的主要问题

目前高压开关机械故障的检测方法基本上成熟，ZSGK-9A断路器开关刚分（刚合）速度测试仪产品众多，大部分具有分、合闸线圈电流及行程测试的功能。其有效性已被开关生产厂商和供电部门所认可。存在的主要问题在于缺乏有效的数据管理及分析诊断平台。大部分的测试仪都可将测试结果打印出来，但无法存储；对于故障的判断，中试控股大多采用阈值的方法，对某个断路器的多次测试结果无法通过数学统计分析等手段进行有效的“纵比”，更无法对各地同一型号断路器的测试结果进行“横比”，不利于故障的诊断。因而，设计和开发高压开关机械故障分析和诊断平台十分必要的。