斷口分析

[拼音]：gaoya dianqi shiyan

[英文]：high voltage apparatus test

對高壓電器在正常工作和故障情況下所應具備的各種效能的驗證。

試驗專案

高壓電器的試驗專案有機械效能試驗、載流能力試驗、開斷（分斷)和關合（接通）能力試驗、絕緣效能試驗、特殊環境適應性試驗等。

機械效能試驗

高壓電器的基礎試驗。據統計，電力系統的事故，約有80％是高壓電器機械效能不好引起的。機械效能試驗內容包括：

（1）機械操作試驗。用來檢查產品在規定操作能源下正常工作的效能。

（2）時間特性試驗。測出產品的動作時間，例如合閘時間、分閘時間、重合閘操作的無電流時間、金屬短接時間等。

（3）速度特性試驗。開關觸頭的分合速度是高壓開關電器的重要引數之一，對斷路器尤為重要。斷路器速度有平均速度和瞬時速度，產生主要影響的是剛分和剛合的瞬時速度。剛分瞬時速度指斷路器分閘過程中，動觸頭剛與靜觸頭脫離接觸的瞬間，動觸頭所具有的速度。剛合瞬時速度指斷路器在合閘過程中，動觸頭剛接觸靜觸頭的瞬間，動觸頭所具有的速度。

（4）機械強度試驗。高壓開關電器（連同操動機構），在不帶電情況下進行連續操作規定次數的試驗，用以考核產品各部位的機械強度和磨損能力。此試驗又稱機械壽命試驗。這裡的“壽命”指製造廠應保證的各種機械特性仍能保持穩定的最少操作次數。產品壽命的真正終結，要視各具體產品的執行狀態而定。所以這種試驗實際是機械穩定性試驗。

（5）密封試驗。對充有氣體或液體介質的產品進行的試驗，以測其密封效能。

（6）防雨試驗。對戶外產品應進行的試驗，考核其防雨效能。

（7）破冰試驗。對帶外刀閘的戶外產品進行的試驗，考核其破冰能力。

（8）耐寒試驗。

（9）耐地震試驗。

載流能力試驗

用於考核導電迴路通以正常工作電流和短時的短路電流後的溫升和動／熱穩定性。主要有：

（1）溫升試驗。當高壓電器產品通過正常工作電流時，由於電阻損耗、渦流損耗和磁滯損耗，使電能轉變為熱能，其中一部分散失到周圍介質中去，一部分加熱載流導體使其溫度升高。溫度升高的多少由發熱和散熱兩方面因素決定，同時與載流體通過的電流大小、載流回路截面和材料、機械結構、零部件接觸面的接合質量和產品裝配質量等因素有關。

（2）迴路電阻測量。高壓電器載流回路的電阻大小能夠反映產品的接觸狀態和裝配質量，所以常用測迴路電阻的辦法來判斷產品的技術狀態。

（3）動／熱穩定試驗。又稱短時耐受電流試驗。用於考核高壓電器在閉合狀態下，耐受短路電流熱效應和電動力效應的能力。

開斷和關合能力試驗

高壓開關電器的一項主要效能試驗。驗證高壓開關電器在最高工作電壓下，開斷短路（正常）電流的能力和關合短路（正常）電流的能力。根據高壓開關電器在電力系統的使用情況，其開斷和關合能力試驗包括：

（1）端部短路開斷和關合能力試驗。指發生在高壓開關電器出口端短路時的開斷、關合能力試驗。

（2）失步開斷和關合能力試驗。又稱反相開斷和關合能力試驗。連線兩個系統的聯絡斷路器，當電力系統出現嚴重故障時，兩電力系統會出現嚴重失去同步的現象。此時，斷路器將分斷兩個系統使其解列，這種效能的開斷稱為失步開斷。

（3）近區故障的開斷試驗。指離斷路器出口幾公里處的短路開斷試驗。由於帶有一段線路，其短路電流比端部短路電流小一些，但恢復電壓比端部短路時嚴格。

（4）電容電流的開斷和關合能力試驗。電容電流指空載長線充電電流、電容器組電流及電纜線路充電電流。

（5）小電感電流開斷和關合能力試驗。小電感電流指空載變壓器的勵磁電流、電動機電流和電抗器電流。其開斷特點是斷路器在開斷過程中，易發生截流而產生過電壓。

（6）發展性故障的開斷試驗。發展性故障是指斷路器在開斷小電感電流或容性電流時，由於產生的過電壓危及電力裝置的絕緣而造成電源短路的故障。此故障的特點是，斷路器中本來流過的是小電感電流或電容電流，由於突然電源短路而變為很大的短路電流，給斷路器的開斷帶來很大困難，並由於滅弧室的機械強度不夠而發生爆炸事故。

（7）並聯開斷試驗。指電力系統的一種特殊接線情況，即一條輸出線路由兩個供電電源供電，每一供電線路均各用一臺斷路器保護。輸出線路發生短路時，兩臺斷路器均需開斷。由於兩臺斷路器的動作時間總有先後，先分斷的斷路器先開斷，而後分斷的斷路器流過的短路電流將由原來分擔的一部分突然增加到全部。情況與發展性故障相似，同樣會給斷路器帶來很大的困難。

（8）異相接地故障的開斷試驗。指斷路器兩側出現不同相接地的短路開斷試驗。斷路器兩側短路的這一段開斷電壓由正常開斷時的相電壓提高為線電壓。

絕緣效能試驗

檢驗高壓電器產品耐受電力系統正常工作電壓和各種過電壓的能力，以確保高壓電器可靠執行。絕緣效能試驗包括：

（1）工頻耐壓試驗。主要檢驗高壓電器產品耐受電力系統長期工作電壓及內部操作過電壓的能力。有短時（1 分鐘）工頻耐壓試驗和長時間工頻耐壓試驗。

（2）衝擊耐壓試驗。衝擊電壓是一極短時間的脈衝高壓。用衝擊電壓來模擬大氣過電壓對高壓電器產品進行試驗，以檢驗其在大氣過電壓作用下的絕緣效能。有操作衝擊電壓試驗和雷電衝擊電壓試驗。

特殊環境適應性試驗

包括溼熱帶條件試驗、高原氣候條件試驗和汙穢試驗等。

試驗方法

高壓電器的試驗專案是根據電力系統對其要求而定出的。高壓電器的試驗儘可能按電力系統的實際情況進行。其主要試驗專案的試驗方法有5種。

機械速度特性試驗方法

主要有3種：

（1）電磁振盪器法：採用交流電磁式機械振盪器。當振盪器的線圈通入交流 50赫電流時，其振盪筆尖開始作每秒100次的振動。操作試驗時，振盪器筆尖連結在斷路器動觸頭直線運動部分的薄片上，並描繪出振盪波。波形上任何兩個相鄰波峰間的時間間隔為0.01秒，薄片上縱向的長度即為斷路器動觸頭運動的行程。由此可求出動觸頭運動的速度特性。

（2）行程記錄器法：行程記錄器由厚度相同的一組金屬片和一組絕緣片相間疊制而成。其滑動觸頭與斷路器動觸頭相連，並用電池與光線示波器的振子接通。當斷路器動觸頭運動時，同時起動示波器即可以拍攝出動觸頭運動的波形，並由此計算出斷路器的時間特性和速度特性。

（3）霍耳效應感測器法：其原理同行程記錄器法，只是將行程記錄器換成霍耳效應感測器。測量較準確並且方便。

溫升試驗法

用一調壓變壓器和大電流變壓器組成試驗迴路，對被測試電器供給所需的工作電流。被測試電器的安裝接線方式與在電力系統中工作的情況相同。用熱電偶測量其溫度。

動熱穩定試驗法

開關、變壓器等電器在短路工況下，應能承受短路電流產生的電動力和熱效應的影響而不致損壞。這兩項要求分別稱為動穩定性和熱穩定性。動熱穩定試驗方法是：用衝擊發電機或電網與降壓大電流變壓器組成供電迴路，對被測試的高壓電器供電。高壓電器的導電迴路呈閉合狀態接於變壓器的二次側，併成短路形式。高壓電器與變壓器的連線方式和所選用的連線母線與電力系統中實際執行情況相同或處於不利條件下。熱穩定電流一般等於斷路器的額定開斷電流，用有效值表示。動穩定電流包括非週期分量，用峰值表示，數值一般為熱穩定電流的2.5倍。

開斷關合能力試驗法

按電源裝置有以下 3種方法。 ①網路試驗法:以電力系統作為試驗供電電源。缺點是度驗容易受到電網容量的限制；恢復電壓受電網的電感和對地電容限制，因而不易調整;試驗時間和試驗次數受到限制。其主要試驗裝置是試驗變壓器、合閘開關、保護開關、調節短路電流和功率因數用的電感和電阻、調頻電容和調頻電阻等。

（2）衝擊發電機試驗法：利用一種特製的巨型同步發電機作為試驗電源對高壓電器進行試驗。其優點是試驗方便，試驗等價性好。缺點是投資大，建設週期長，維護複雜。主要試驗裝置是一套衝擊發電機系統，包括拖動電動機、勵磁機和同步電機。其他裝置同網路試驗方法相同。

（3）振盪迴路試驗法：用充滿電荷的電容器對電感線圈放電，用由此得到的工頻交流電源對高壓電器進行試驗。其優點是經濟、方便，適宜作大量研究性試驗。缺點是試驗等價性稍差，只能作分斷試驗，並且只適用於燃弧時間短的斷路器。其主要試驗裝置有帶整流充電裝置的電容器組、電感線圈。點火球隙和合閘開關等。

按試驗方法又有以下3種。

（1）完全試驗法:按斷路器規定的額定電壓和額定開斷電流對其進行整臺的直接試驗。這種試驗最接近實際開斷情況。但這種試驗方法必須供給斷路器全部容量，對大容量斷路器來說這幾乎是不可能的。對於中等容量的斷路順，也要有巨大的裝置。因而這種試驗方法只用在小容量的斷路器上。

（2）部分試驗法：取斷路器一相的部分斷口進行直接試驗，然後推算出整臺斷路器的額定開斷容量。此方法適用於有多斷口串聯的斷路器，並且各斷口的工作條件完全相同。

（3）合成試驗法：隨著電力系統容量的增大，高壓電器的開斷容量也越來越大。單獨使用網路、衝擊發電機、振盪迴路系統進行完全試驗、部分試驗都已滿足不了高壓電器開關試驗的需要。因此出現了合成試驗法。由於斷路器在短路電流的弧道熄滅以前，電弧電壓很低，所以先用一套低壓電源供電；當電弧電流過零後，再用一套高壓電源提供加在斷路器斷口兩端的恢復電壓，以此考核電弧是否會重燃。這種試驗迴路稱合成迴路。合成試驗法裝置投資少，試驗等價性也得到世界各國的公認，大容量的開斷試驗多采用此試驗法。