GKC-8型智能化高压开关机械特性测试仪
GKC-8智能化高压开关机械特性测试仪
一、概述
随着社会的发展，人们对用电的安全可靠性要求越来越高，高压断路器在电力系统中担负着控制和保护的双重任务，其性能的优劣直接关系到电力系统的安全运行。GKC-8型高压开关动特性测试仪，是我厂依据的《高压交流断路器》GB1984-2003为设计蓝本，参照中华人民共和国电力行业标准《高电压测试设备通用技术条件》第3部分，DL/T846.3-2004高压开关综合测试仪为设计依据，为进行各类断路器动态分析提供了方便，能够准确地测量出各种电压等级的少油、多油、真空、六氟化硫等高压断路器的动特性参数。
二、GKC-8智能化开关特性测试仪功能与特点
1. 超大屏液晶显示器、高速热敏打印机，采用汉字提示以人机对话的方式操作；
2. 集成操作电源，无需现场二次电源，数据准确，抗干扰性强，体积小，重量轻，美观大方，现场使用更加方便快捷；
3. 内部抗干扰电路可以满足500kV变电站内可靠使用，保护电路能保证设备及人员安全、仪器并能稳定、准确测试；
4. 机内配有时钟电路，可显示当前年、月、日、时、分、秒，即使断电，也能自动保存设置数据及测试数据；
5. 集成数据管理功能，按站名、设备、试验管理，配有上位机分析软件；
6. 具有录波功能，可对应时间坐标显示断口状态波形、行程－时间（S－t）曲线,有利于对开关机构故障的准确判断；
7. 可测试一路速度，配备旋转传感器、线性传感器、滑线电阻传感器，几乎涵盖所有型号开关的速度测试；
8. 设计有开关的重合闸试验功能，各种重合闸试验均可随心所欲；
9. 机内带有延时保护功能，断路器动作后能自动切断动作电源，很好的保护了断路器设备和高压开关测试仪；
10.开关操作机构的低电压试验；
11.适用于国内外所有SF6、真空、少油高压开关的机械特性及动作电压的测量；
12.测试通道7路：同时测量6路断口的固有分、合闸时间、同期性及1路速度。
13.标准USB接口，便于数据交换，每种开关都可独立配置相关的试验配置，并被贮存于U盘中；
三、主要技术指标
3-1 测试项目：
（1）、时间测量
（2）、同时测量6个断口的固有分、合闸时间及同期性；
（3）、弹跳次数、弹跳时间；
（4）、速度及行程测量
（5）、刚分速度、刚合速度、Z大速度；
（6）、开距、超程及总行程；
（7）、分、合闸瞬时速度，并绘制“行程—时间（S-t）”曲线；
（8）、显示断口状态波形；
（9）、重合闸试验测试；
（10）、低电压试验。
3-2主要技术参数：
（1）、Z大速度：20m/s，分辨率：0.01m/s；测试准确度为：±1.0%读数±0.05 ；
（2）、行程测试范围：6mm～1000mm（由传感器的长度决定）；
（3）、行程Z小分辨率：0.1mm；测试准确度为：±1.0%读数±0.1mm (滑线电阻传感器)；
（4）、时间测试范围：10ms～12s；
（5）、时间分辨率：0.1ms；时间测试准确度为：±0.5%读数±0.2ms；
（6）、Z小动作同期差分辨率：0.1ms；测试准确度为：±0.5%读数±0.1ms；
（7）、测试通道7路：6路断口时间，1路速度；
（8）、电源：AC220V±10%；50Hz±1Hz；
（9）、操作电源输出：电压20V～250V可调，电流20A，数字程控调整。
3-3 仪器技术指标
环境组别：属GB6587.1-1986《电子测量仪器环境试验总纲》中的Ш组仪器.
型 式：便携式 包 装：铝合金箱
主机尺寸：400×300×240(mm) 重 量: 5 (kg)
工作电源：AC220V ±10% 频 率：50Hz ±5%
环境温度：-10°C~40°C 相对湿度：≤85%
绝缘电阻：≤2MΩ
介电强度：电源进线对机壳能承受1.5kV 一分钟的耐压测试。
四、术语定义
4-1. 时间测量
（1）、分（合）闸时间
分（合）闸时间是指从开关接到分（合）闸控制信号（线圈上电）开始到开关动触头与静触头*次分开（合上）为止的时间。
（2）、相内同期
同相断口间，分、合闸时间Z大与Z小之差。
（3）、相间同期
A、B、C三相间，各相中合闸时间Z大值之差为合闸相间同期，分闸时间Z小值之差为分闸相间同期。
（4）、弹跳次数
弹跳次数是指开关动、静触头在分（合）闸操作过程中分开（合上）的次数。
（5）、弹跳时间
弹跳时间是指开关动触头与静触头从*次分开（或合上）开始到Z后稳定分开（或合上）为止的时间。
4-2. 速度及行程测量
（1）、刚分（刚合）速度
刚分（刚合）速度是指开关动触头与静触头接触时的某一时间内，或某一距离内的平均速度。本测试仪提供很多开关的刚分（刚合）速度定义数据库，选择了某一类型就选择了刚分（刚合）速度的定义。同时仪器也提供自定义功能，适合那些在数据库里无法列举的开关类型。
（2）、开距、超程
开距是指开关从分状态开始到动触头与静触头刚接触的这一段距离。超程是指开关从合状态开始到动触头与静触头刚分开的这一段距离。
（3）、分（合）闸瞬时速度
分（合）闸瞬时速度是指开关动触头运动时某一小段的平均速度，该小段的长度取决于速度传感器的分辨率，从而每个小段的平均速度反应了开关动触头的瞬时速度。
（4）、分（合）闸Z大速度
分（合）闸Z大速度是指分（合）闸瞬时速度中的Z大值，一般来说，该值应出现在开关刚分开或合上的这一段，这一点可从速度/行程曲线中判断。
（5）、分（合）闸平均速度
分（合）闸平均速度是指开关动触头在分（合）闸过程中，10%行程到90%行程与此行程对应的时间之比，同时仪器提供自定义功能。
（6）、行程-时间曲线
行程-时间曲线是开关动触头运动过程中每一个时间单元对应的行程关系曲线。
五、断口接线说明
3断口的接线如图1所示。
6断口的接线如图2所示。
注意：接断口线之前，先将仪器机壳接好大地，以便接断口线时能够泄放掉断口的感应电压，保护仪器及人身安全！
六、传感器的选配安装说明
6-1. 传感器的种类：
本测试仪具有对少油开关、SF6开关及真空开关的动特性进行综合测试的功能，根据各类开关的不同结构特点配有相应的速度传感器，其种类为：线位移传感器、角速度传感器、滑线电阻传感器。
6-2. 传感器介绍：
（1）、线位移传感器
线位移传感器的外形如图3所示。
图3
外形尺寸为：32mm＊32mm＊32mm。体积小、重量轻，可以方便地捆绑（采用绝缘胶布就可以了）在直线运动机构上。
特点如下：
传感器不需要任何支撑，方便现场安装；
适应于现场开关机构为直线运动的任何场合的测试；
体积小，重量轻，安装方便，不担心影响操作机构的运动速度。
（2）、角速度传感器
角速度传感器的外形如图4所示。
图4
角速度传感器采用光栅原理，直接测试旋转角度与时间的关系， 再根据输入的参考开距或总行程自动计算比例系数，Z后换算成实际的速度和行程。
特点如下：
传感器重量轻，与开关旋转部位接触部分为强力磁铁，支撑架为万向强磁力固定方式，方便现场安装；
可以识别正反转，有利于判断开关的过冲行程。
适应于现场开关机构有旋转运动部位，且角度与直线运动呈线性关系的场合测试速度。
(3)、滑线电阻传感器
滑线电阻传感器的外形如图5所示。
图5
随机配备有长度分别为28mm和410mm的滑线电阻传感器。其中28mm的滑线电阻传感器主要用于真空开关的行程及速度测试，测试行程<18mm；410mm的滑线电阻传感器主要用于SF6的行程及速度测试，测试行程<350mm。 用于110kV、220kV的少油开关测试时，由于行程较长、直接安装在动触头上不方便，只能在传动杆上间接测量。
6-3. 各种传感器的适用性说明：
一般来说，可以看见直线运动部分的开关都可以采用线位移传感器、滑线电阻传感器；
没有直线运动部分裸露在外的开关，可以采用角速度传感器。
安装传感器时，尽量让传感器安装在Z靠近动触头的运动机构，以免中间转换部分的间隙或非线性影响测试准确度。
滑线电阻传感器的速度、行程测试准确度Z高、*。
建议尽可能采用滑线电阻传感器。其它长度的滑线电阻传感器非标准配置，仪器软件支持任意长度的滑线电阻传感器。
(以上资料仅供参考，实际配置根据具体情况具体配置，如有改动，恕不通知，敬请谅解。)
七、分（合）闸输出接线及外同步接线说明
试验时，按图6接线。
现场试验时，如果采用仪器内部电源，就要选择“内同步方式”，合闸控制线（红色）、分闸控制线（绿色）、公共线（黑色）接入到仪器面板的“分合闸控制”端口（航空插头）。接线时注意切断高压开关装置自有的操作电源（断开刀铡或者拔掉保险），以免两种电源冲突。
如果采用仪器外部电源，就要选择“外同步方式”，合闸控制线（红色）、分闸控制线（绿色）、公共线（黑色）接入到仪器面板的“外同步”端口（航空插头）。
以上两个端口相互对立，采用一根电缆，一种方式只接一个通道，不能同时都接线。
八、速度定义说明
8-1、仪器提供的几种基本的速度定义方式：
1. 刚分后##mm（ms）的平均速度为分闸速度，刚合前##mm（ms）的平均速度为合闸速度。可以选择按时间或距离定义。
2. 刚分前、后各##mm（ms）的平均速度为分闸速度，刚合前、后各##mm（ms）的平均速度为合闸速度。可以选择按时间或距离定义。
3. 刚分后##mm的平均速度为分闸速度，从合闸运动开始到刚合闸时的平均速度为合闸速度。
4. 用t1、t2两个时间参数描述分闸速度，刚合点到合闸终止的时间（t3）描述合闸速度。
5. 同平均速度的定义。
6. 刚分点到##%行程的平均速度为分闸速度，##%行程到刚合点的平均速度为合闸速度。（分闸位置的行程为0，合闸位置的行程为）
用户可以按以上基本定义方式定义好某种专有开关测试参数定义，命名后添加到数据库，以后试验时，只要选中此数据库的项目，就能调出所有参数定义。
以下是仪器出厂时，厂家预先按以上方法添加的数据库，可以修改、可以添加。
8-2、数据库里的几种常用的速度定义：
1.油开关Ⅰ
分闸速度：动、静触头刚分后10ms的平均速度。
合闸速度：动、静触头刚合*ms的平均速度。
适合此定义的开关有：
SN10-10Ⅰ,Ⅱ,Ⅲ
SN10-35
SW2-35Ⅰ,Ⅱ,Ⅲ,Ⅳ,Ⅴ
SW4-110Ⅱ,Ⅲ
SW4-220Ⅱ,Ⅲ
DW8-35，Ⅱ
LW2-220
2.油开关Ⅱ
分闸速度：动、静触头刚分前、后各5ms的平均速度。
合闸速度：动、静触头刚合前、后各5ms的平均速度。
适合此定义的开关有：
SW2-110Ⅰ,Ⅱ,Ⅲ
SW2-220Ⅰ,Ⅱ,Ⅲ,Ⅳ
SW3-110
SW3-110G
SW6-110Ⅰ,Ⅱ
SW6-220Ⅰ
SW6-330Ⅰ
DW2-35，Ⅰ，Ⅱ，R
DW1-35
DW1-35D（G）
3.油开关Ⅲ
分闸速度：动、静触头刚分前、后各10ms的平均速度。
合闸速度：动、静触头刚合前、后各10ms的平均速度。
适合此定义的开关有：
SW7-110，110Z
SW7-220
4.真空开关10kVⅠ
分闸速度：动、静触头刚分后6mm的平均速度。
合闸速度：动、静触头刚合前6mm的平均速度。
适合此定义的开关有：
ZN12-10
ZN51-10
5. 真空开关10kVⅡ
分闸速度：动、静触头刚分后6mm的平均速度。
合闸速度：合闸运动开始到刚合点的平均速度。
适合此定义的开关有：
ZN3-10 ， ZN47-10，
ZN13-10 ， ZN54-10，
ZN14-10 ， ZN60-12，
ZN20-10 ， ZN63-12，
ZN21-10 ， ZN65-12，
ZN22-10 ， ZN66-10，
ZN23-10 ， ZN67-10，
ZN33-10 ， ZW8-12，
ZN37-10 ， ZN38-10，
ZN28-10。
6. 真空开关35kV
分闸速度：动、静触头刚分后12mm的平均速度。
合闸速度：动、静触头刚合前12mm的平均速度。
适合此定义的开关有：
ZN12-35
7.LW8-35型SF6开关
分闸速度：动、静触头刚分后32mm的平均速度。
合闸速度：动、静触头刚合前16mm的平均速度。
适合此定义的开关有：
LW8-35
8.LW6型SF6开关
分闸速度：动、静触头刚分后72mm的平均速度。
合闸速度：动、静触头刚合前36mm的平均速度。
适合此定义的开关有：
LW6-500
LW6-220
LW6-132
LW6-110Ⅰ,110Ⅱ
LW6-63Ⅰ,63Ⅱ
9.LW7型SF6开关
分闸速度：动、静触头刚分后120mm的平均速度。
合闸速度：动、静触头刚合前120mm的平均速度。
适合此定义的开关有：
LW7-220
10.平顶山开关厂LW7型SF6开关
刚分指标：
t1：动触头分闸过程中，刚动时刻与刚分时刻之差。
t2：动触头分闸过程中，刚分时刻与刚动后运动到120mm位置的时刻之差。
刚合指标:
t3：刚合时刻与合闸终止时刻之差。
11.西安开关厂SF6开关
分闸速度：刚分点到10%行程这段行程的平均速度。
合闸速度：10%行程到刚合点这段行程的平均速度。
12.同平均速度定义
分闸速度：动触头在分闸过程中，10%行程到90%行程这段距离的平均速度。
合闸速度：动触头在合闸过程中，10%行程到90%行程这段距离的平均速度。
适合此定义的开关有：
LW11-63
LW11-110
LW11-220
(以上资料仅供参考，实验中按高压开关出厂说明书设置及选择。)
九、GKC-8智能化开关特性测试仪操作说明
1、面板结构
2、操作说明
仪器采用超大屏彩色液晶显示器，开机后，显示如图1所示的界面
一共有三种试验可供选择：常规试验、重合闸试验、低电压试验。默认为常规试验，按下面板上的 “确认”按钮后，进入常规试验界面，如图2所示。
屏幕上方显示的是部分试验设置信息以及时间显示。
屏幕左下方显示的是目前断口的实时状态。
光标默认显示在“测试”上。
通过面板上的左、右箭头按键，可以将光标移到“设置”或“重算”上。
进入“设置”后，界面显示如图3所示。
此时，默认修改的配置是速度定义。可以使用键盘上的上箭头“↑”或下箭头“↓”来选择需要修改的配置，当前可修改的配置立刻会变成黑白反色光标显示，然后用左箭头“←”或右箭头“→”来更改所选的配置值。所有修改完成之后，按下键盘上的“退出”按键就修改成功了。返回后，光标会停到“测试”上。按下键盘上的“确认”按钮，就可以根据刚才的试验配置来进行开关试验。此时，界面如图4所示。
显然，目前断口状态为合闸，所以需要做显示的是“开始分闸”。完成分闸试验后，需要做合闸试验，界面如图5所示。
这样，就完成了一次分合试验，之后界面如图6所示：
断口波形、S-t曲线以及各种试验结果将显示在以上界面中。
如果按下右箭头“→”或左箭头“←”，还可以看到更多的试验数据，例如：相内同期、相间同期等。如果按下下箭头“↓”或上箭头“↑”，可以选择观察分闸数据或打印整个试验数据。例如，将光标移到“打印”处，再按下“确认”按键，那么打印机就会将本次试验数据打印出来。
对于重合闸试验以及低电压试验，操作方法与常规试验类似，在此，不再赘述。
如果要在台式电脑上分析试验数据，可以在做试验时，将U盘插入USB接口。做完试验后，按下“保存”。注意，某些劣质U盘仪器可能无法识别，因此，推荐使用厂家所配置的U盘型号。
按下面板上的“功能”按钮并确认后，可以用于打开以前保存到U盘中的测试数据。选择“时钟”选项，可以用来调整仪器时钟。
十、注意事项：
内部直流电源为短时工作的操作电源，容量较小，不要超过说明书参数使用。
接断口线之前，必须先接好地线，以便内部抗感应高压回路投入工作，避免损坏仪器断口通道。
仪器的外同步为带电同步方式，外同步线与分合闸控制线公用。
采用内、外同步时，一定要在仪器菜单中作相对应的选择，以免仪器得不到同步信号。
十一、仪器的成套性
主机1台
配套测试线及线包1套
传感器1套（实际中根据不同情况 配置有所不同）
使用说明书1本
备用保险管及打印纸若干
合格证、试验报告各1份
QQ交流