双端接地断路器开关合闸（分闸）弹跳时间及波形测试仪

产品简介

双端接地断路器开关合闸（分闸）弹跳时间及波形测试仪

(1)高压断路器发生误跳闸时可能的原因和判断的依据： 

1)ZSGK-9C 开关(断路器)机械特性综合测试仪、双端接地断路器开关合闸（分闸）弹跳时间及波形测试仪可能的原因：断路器操动机构误动作。 
判断依据：继电保护无动作，电力网络无因故障造成的电压、电流波动。 
2)可能的原因：继电保护误动作。一般是因继电保护整定值不正确，中试控股继电保护回路接错线，电压互感器或电流互感器二次回路故障等原因造成。 
判断依据：应综合全部资料、数据和现象，进行综合分析。 
3)可能的原因：二次回路存在问题。 
a．二次回路发生两点接地引起断路器误跳闸。 
判断依据：直流系统绝缘监察装置动作，发生直流接地；电力网络无因故障造成的电压、电流波动。 
b．二次回路接线错误引起断路器误跳闸。 
判断依据：经检查确有二次回路接错线现象。 
4)直流电源问题：电力网络有故障或操作时，硅整流直流电源有时会出现电压波动、干扰脉冲等现象，使继电保护误动作。 
(2)高压断路器发生误跳闸时处理的原则： 
1)查明误跳闸原因。 
2)设法临时排除造成误跳闸的原因，尽快恢复断路器运行。 
3)及时处理引起误跳闸的因素。

ZSGK-9C 开关(断路器)机械特性综合测试仪、双端接地断路器开关合闸（分闸）弹跳时间及波形测试仪
简介
ZSGK-9C开关机械特性测试仪（带合闸电阻功能）是我公司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，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，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。本高压开关动特性测试仪最大的不同在于可以配置通用测速传感器(加速度传感器)。中试控股传统的测速传感器通常用滑线电阻器或光电传感器(分光栅和光电编码器两种)，这几种都由运动和静止两部分组成。测速时，分别安装于开关的运动部件(动触头或提升杆)和静止部件(将军帽座或开关基座)上，而且配合要好。这样，针对不同的开关就需要制作很多不同的安装支架，现场安装和拆卸都很困难。我公司经过多年的研究，中试控股将加速度技术运用于开关测速中，解决了开关现场测速传感器安装难、配合难、测试难的技术难题。
通用测试传感器，又称为万能传感器。此传感器不需要传统传感器的复杂安装和环境要求，具有安装方便，简单等优点。

特征
1、适用于国内外生产的所有型号金属触头的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。

4、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。

5、内置快速微型打印机，打印所有数据及图谱。

6、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。

 

性能介绍

1、ZSGK-9C 开关(断路器)机械特性综合测试仪、双端接地断路器开关合闸（分闸）弹跳时间及波形测试仪时间：12个普通金属断口的固有分、合闸时间。同相同期，相间同期。

2、重合闸：每断口的合－分，分－合,分-合-分过程时间:一分时间、一合时间、二分时间、金短时间、无电流时间值。

3、弹跳：每断口的合闸弹跳时间，弹跳次数，弹跳过程，弹跳波形；每断口的分闸反弹幅值。

4、速度：刚分、刚合速度，最大速度，时间－行程特性曲线。

5、电流：分、合闸线圈的分、合闸电流值、电流波形图。

6、动作电压：机内提供DC30～250V／20A数字可调断路器动作电源，中试控股自动完成断路器的低电压动作试验，测量断路器的动作电压值。

 

技术参数

1、使用环境

输入电源：220V±10%  50Hz±10%

大气压力：86～106kPa

    温度：-10～45℃             

    湿度：≤80%RH

2、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。

3、基本参数

（1）时间：量程：16000.0ms

分辨率：0.1ms

           误差：①200ms以内

±0.1ms+1个字

                 ②200ms以上

±2％

                 ③同期

±0.1ms

（2）速度：量程：20.00m/s

分辨率：0.01m/s

           误差：①0-2m/s以内

±0.1m/s

                 ②2m/s以上

±0.2m/s            

    （3）行程：

量程

分辨率

误差

真空断路器

50.0mm

0.1mm

±0.5mm

SF6断路器

300.0mm

0.1mm

±2mm

少油断路器

600.0mm

（4）电流：量程：20.00A       分辨率：0.01A

（5）断口类型：12路金属断口

    （6）输出电源：DC30～250V数字可调／20A(瞬时工作)

（7）尺寸及质量：

           主机：360mm×290mm×280mm    6kg

           附件：370mm×280mm×220mm    9kg

功能展示

    ZSGK-9C 开关(断路器)机械特性综合测试仪、双端接地断路器开关合闸（分闸）弹跳时间及波形测试仪查看菜单下有【曲线图形】、【综合数据】、【电阻波形】、【电阻数据】、【弹跳过程】、【数据分析】、【试验信息】、【综合打印】、

1、曲线图形

    测试结果的综合曲线图谱，包括各断口的时间波形、弹跳波形、时间－行程曲线、线圈电流波形等，这些波形都是以时间为横坐标在一个坐标图上显示的综合图谱。

2、综合数据

    以表格的形式显示所测的结果值，包括各断口的固有分合时间值、同相同期、相间同期、刚分刚合速度、最大速度、线圈电流、开关总行程、超行程或反弹幅值等。

3、电阻波形

    对于带合闸电阻的开关，显示每断口合闸电阻的过渡波形，每屏显示一个断口。

4、电阻数据

对于带合闸电阻的开关，列表显示每断口合闸电阻的投切时间、电阻合上时刻T1、主触头合上时刻T2、电阻阻值。

5、弹跳过程

    显示各断口的弹跳时间、弹跳次数。如果想看到每断口更详细的弹跳过程，在“详细”光标下，按“确定”键，可看到相应断口的第一合时刻、第一分时刻、第二合时刻、第二分时刻……的更详细的弹跳过程。6、数据分析

    对所测得的“时间－行程”曲线进行分析可以得到相关的数据，当然最主要的还是得到刚分刚合速度数据。

时间-行程数据曲线图

操作提示：

进入“速度分析”界面，在“时间－行程”曲线上有实线、虚线两根坐标竖线，虚线在A通道的刚分刚合点上，实线为刚分刚合速度的定义点，屏幕左上角为两根坐标线与行程曲线上相交的坐标值。横坐标为时间，纵坐标为开关动触头在此时刻下的行程位置点，实线可左右移动，移动时坐标点会实时变化，虚线不能移动。按向上或向下键可以将实线和虚线进行切换。

 “S＝XX.X mm”为行程曲线上两个坐标点的纵坐标之差；

 “t＝XX.X ms”为行程曲线上两个坐标点的横坐标之差；

 “V＝XX.XX m/s”为此两点纵坐标差与横坐标差之比值，即动触头在此两点之间的平均速度。如果我们按开关中试控股的刚分刚合速度定义设定此两点，那么V即为所测的刚分刚合速度。

当然，左右移动两根坐标线到相应位置，查看两坐标点的纵坐标之差，可以看到开距、超行程、过冲行程、反弹幅值等数据。在曲线上还可以看到动触头的起始运动时刻点等一系列“综合数据表格”中没有显示的数据，供分析用。

7、试验信息

试验前仪器设置的试验信息。

8、综合打印

打印试验日期、试验内容、试验所得曲线图谱、综合数据。

测试设置

1、速度定义：仪器已经固化了15种速度定义（注：此10种定义可以根据需要用PC机对仪器重新定义并固化），根据开关型号不同，选取相应的定义。如果找不到相应的定义，则一般取“合前分后10ms”测出“时间－行程特性曲线”再在曲线上进行相应分析得到相应速度值。

2、触发方式：内触发：用仪器内部直流电源进行分、合闸操作；外触发：仪器内部直流电源不工作，用现场电源(交流直流均可)操作开关动作。仪器做合（分）闸时，仪器的“外触发”接线直接并接到合（分）闸线圈上，开关动作时，仪器从线圈上取电压信号作计时起点。

3、测试时长：指内部电源输出操作电压的时间长度。

250ms：一般开关的单分、单合试验，选250ms时长；

500ms：一般开关“合－分”或“分－合”操作时，选500ms时长；

1000ms：老式的发电机出口开关如SN4-10G、SN4-20G的合闸时间一般大于500ms，做此种开关的单合、单分试验时，选1000ms时长；

2000ms：开关做“分－合－分”操作时，选2000ms时长；

4000ms：进行仪器内部操作电压校验时，选4000ms时长。 

8000ms,16000ms：特殊用途。

4、传感器安装：根据测速传感器安装位置不同，选取相别。如果是三相联动机构，一般选在“A”相。

5、传感器类型：有旋转和直线传感器两个选项，根据所用的传感器进行相应设定即可。

6、断口类型：本机断口类型只可选择金属断口。

7、行程测试：用直线传感器测速时，将此项开启，能测得开关行程值；用旋转传感器测速时，将此项关闭。

8、行程设置：用旋转传感器和万能传感器测速时，输入开关的总行程值。用直线传感器测速及行程时，输入传感器的标注行程值。

 

220kV断路器储能机构异常分析及对策

在2019年第10期《电气技术》杂志上撰文，针对某燃机电厂220kV气体绝缘封闭开关设备3年中多次发生断路器液压弹簧操纵机构内漏，由于发现不及时，造成运行和检修非常被动的情况，对断路器储能机构及二次回路详细检查、分析，最终确认在储能电机回路加装计数器，及早发现设备异常，及时进行处理。

气体绝缘金属封闭开关（gas insulated switchgear, GIS）设备由于占地面积少、运行维护简单、可靠性、中试控股安全性高等优点在电力系统中应用越来越多。GIS的核心设备是断路器，其能承载正常工作电流，切除故障电流，在电网中具有保护和控制的双重作用，是保障电力系统安全的重要设备。

ZSGK-9C 开关(断路器)机械特性综合测试仪、双端接地断路器开关合闸（分闸）弹跳时间及波形测试仪断路器动作时由操纵机构提供能量，其操纵机构有很多种，液压弹簧操动机构是其中之一。液压弹簧操动机构是由碟形弹簧作为储能部件、液压油为传动载体的高压断路器操动机构，因驱动能量大、传动平稳、动作速度快的特点，在高压断路器中得到了广泛应用。

运行中断路器液压机构的故障现象时有发生。某燃机电厂220kV GIS在3年内发生多起断路器储能机构异常事件，由于不能及时发现，严重影响到整个220kV系统的安全运行。

1 设备概况

2011年5月投产的220kV升压站，采用ZF9C- 252型GIS设备，为双母线接线方式。全套GIS设备共有13个间隔，其中2个母线电压互感器间隔，11个断路器间隔，断路器型号为LW24-252，液压弹簧操纵机构型号为CYA10-1，储能电机型号为GPFX-052143。

2 断路器液压弹簧储能机构介绍

CAY10-1型液压弹簧操纵机构采用从德国进口的ABB公司1HDH411206M002型储能模块，由打压模块、控制模块、储能模块、检测模块以及工作模块组成。液压弹簧操纵机组结构如图1所示。

1）当机构需要储能时，伺服阀将高压油缸与工作缸油路切断，储能电机从储油箱对高压油缸打压至50MPa，同时推动高、低压油缸间活塞向下运动，使弹簧被压紧。平时检测模块检测高压油缸内油压，当油压低于49.5MPa时，储能油泵起动运行直至正常油压停止，如高压油缸油压低于49MPa闭锁重合闸，低于45.5MPa闭锁合闸，低于43MPa闭锁分闸。

2）当开关接受合闸指令时，伺服阀带电动作，高压油缸高压油进入工作油缸，在弹簧力作用和油压作用下，中试控股推动断路器动触头活塞向上运动，完成快速合闸，合闸完成后高压油缸继续建压为重合闸做准备。

图1 液压弹簧操纵机组结构图

3）当开关接受分闸指令时，伺服阀动作使工作油缸活塞下部与储油箱相通，工作油缸上部与高压油缸相通，油压作用使断路器动触头向下运动，完成快速分闸。

3 设备异常情况及分析

2011年投产后，设备运行情况良好，但在2015年至2017年共发生4次储能机构储能电机频繁打压事件，每次都是运行人员在巡检时听见储能电机频繁起动声后才被发现，此时内漏情况较为严重，需汇报调度紧急停用设备。

该机构为德国原装进口，国内不具备修复能力，进口至检修完毕需半个多月时间，造成设备长时间停用。如故障断路器为母联开关或发变组出口开关，会对机组及220kV系统运行方式产生严重的安全隐患。

停用设备检查后发现故障原因都是机构高压油缸高压油内漏至低压油缸。试验时发现储能电机每次仅打压3s后即可恢复至正常油压，而在2s后又会跌至储能电机起动油压，造成储能电机频繁起停。如故障持续发展可能会闭锁断路器的分、合闸，可能会造成严重后果。

对储能装置解体检查后发现4次故障分别为：高、低压缸活塞密封圈损坏；高低压缸活塞面裂缝；伺服阀故障渗漏。

为了能在轻微内漏时被及早发现，避免造成被动局面，对运行巡检及设备情况进行了分析。

1）运行人员对断路器储能机构巡检的主要内容：储能机构有无漏油、储油箱油位是否正常、弹簧压缩变化量。但储能机构内漏可能是个缓慢发展过程，外部不会看到油迹，且弹簧压缩变化量不超过10mm，无明显观察效果；而且储能电机在嘈杂的环境中运行声几乎听不见，运行人员不易发现储能机构内漏异常。

2）为什么机构内漏频繁打压时无任何报警信号?储能电机控制回路如图2所示，当高压油缸压力低至49.5MPa时，33HB油压开关闭合，中试控股49MX常闭接点正常时在闭合状态，88M储能电机直流控制交流接触器带电，储能电机动作，当油缸压力恢复后，33HB油压开关断开使电机停止储能。

图2 储能电机控制回路

储能电机带“过流、超时”保护：异常情况电机打压时间超过150s时48T时间继电器动作；电机额定电流3A，当运行电流超过4.5A后热偶继电器动作。保护动作后中间继电器49MX带电断开储能电机接触器控制回路，储能电机跳闸并闭锁起动，在就地GIS柜及机组DCS画面上发信报警。

现场在液压机构内漏但通过储能仍能保压情况下，储能电机只会频繁起动打压，但连续运行时间不会超过150s，并且也不会使热偶动作，所以不会触发任何报警。

4 处理对策

为了能及早发现机构异常，为运行调整方式及检修留下空余时间，只有通过技术和管理手段进行改造。经共同讨论提出了两种改造方案：①在高压油缸处加装压力表，由运行人员巡检时检查油压情况；②对储能电机控制回路进行改造。在对两种方案进行分析比对后，认为第一种方案不具备改造条件。

第一种方案需对高压油系统改造，并加装量程0～60MPa的压力表，但由于油缸压力过高，开孔及接头等可能会形成新的漏点，同时国内厂家对机构不具备改造能力。第二种方案在储能电机控制回路中加装电机动作计数器，能及时发现电机频繁起动，本着对原回路改动小，不影响原回路功能的原则下，认为此方案简单有效。

控制储能电机运行的接触器为CJX4-259ZA直流控制交流接触器，如图3储能电机接触器回路所示，带3对常开主触头和一对常闭辅助接点。现场辅助接点未使用，改造后引入220V交流电源，在辅助接点后串接德国库伯勒公司的B16.21型6位机电式脉冲计数器，供电每通断一次计数一次。由运行人员每天对储能电机的动作次数进行抄录、比对，如发现动作次数超过厂家规定的20次/天的要求或次数有明显增加趋势，则通知检修人员检查处理。

自2017年初起，ZSGK-9C 开关(断路器)机械特性综合测试仪、双端接地断路器开关合闸（分闸）弹跳时间及波形测试仪利用每次机组及线路停电机会逐个对断路器储能机构进行了改造。在2018年3月4日，中试控股运行人员巡检时发现停运中的#8发变组出口断路器储能电机一天动作41次，检查确认为机构内漏，及时进行了更换处理，避免了在发变组运行中发生异常的安全隐患。

图3 储能电机接触器回路

结论

ZSGK-9C 开关(断路器)机械特性综合测试仪、双端接地断路器开关合闸（分闸）弹跳时间及波形测试仪对220kV断路器储能机构的异常分析及改造，虽然不能彻底解决储能机构渗漏问题，中试控股但能及早发现异常，并进行方式调整及检修处理，也为遭遇同类异常情况的单位提供了改造方案。

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