西门子3AP1-FG断路器动作速度测试方法仿真分析_刘银.pdf
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1、 西门子 -断路器动作速度测试方法仿真分析刘银(广东电网有限责任公司茂名供电局)摘要:文章针对西门子公司生产的 -型高压断路器的工作速度,采用多种测试方法进行了对比评测。对断路器模型进行简化后,应用 进行建模仿真。通过对不同测试点、不同跟踪变量的仿真数据进行分析,评价各种测试方法相对于不可测的断路器断口触头真实运动数据的测量偏差情况,并探讨角度传感器、线性传感器以及高速摄影在现场作业应用中的优缺点。关键词:断路器;分合闸速度测试;运动仿真;高速摄影 引言作为供电系统里的一名变电设备运维工作者,在进行传统的断路器分合闸速度测试时,不仅要面对机械传感器安装调试时的麻烦,还要面对测试结果稳定性差的困
2、惑,这就促使我针对各种测试点从传感器原理上去寻找数据上的分析解释。经过对保有量相对较多的西门子公司生产的 -型高压断路器的深入研究,本文计划通过使用 软件简化模型仿真分析的方式,对各种测试方法进行评测,预期能够对现场测试作业起到一定的数据指导作用,希望从事断路器检修或调试的相关人员能够从本文获得参考和帮助。断路器分合闸速度测试方法简介断路器的分合闸速度是断路器机械特性参数中重要的指标参数,它影响着断路器的灭弧能力和机械耐久性 。如果速度过慢将会导致拉弧时间过长而损伤触头,严重的可能导致电弧不能熄灭,造成断路器故障;如果速度过快则断路器机构将承受过大的冲击,会造成相关机械零件的机械疲劳,进而引发
3、零件失效,导致断路器动作异常。(注:分闸速度指断路器触指刚刚分开时刻起,向后至 过程的平均速度,即刚分速度。合闸速度指断路器触指刚刚接触时刻起,向前 过程的平均速度,即刚合速度。)然而由于断路器动作时间一般只持续 ,非常短暂,这对于整个过程的测试精度和抗干扰能力均提出了很高的要求。同时由于断路器断口密封在 气室内,无法直接测量,只能通过机构箱的其他联动部件间接测量。目前使用的常规传感器一般为接触式传感器,主要有角度传感器和线性传感器,而本文论述的非接触式测试方法是通过高速摄影技术来实现。下面就将针对角度传感器、线性传感器和高速摄影三种测试方法进行分析。()角度传感器方法使用角度传感器需要先将磁
4、铁和万向杆固定在断路器机构箱壁上,然后经过万向杆将传感器安装至传动机构的转动轴上,一般情况下会安装在断路器操动机构的驱动轴上,如图 所示。图 断路器机构示意图该测试方法为使用最多的方法,但缺点也很明显,测试结果易受到振动影响导致多次重复测试结果一致性差;使用磁铁方式与机构相连时,会使运动中心无法对齐,从而导致测试结果不稳定;如果使用螺电气技术与经济 研究与开发 丝安装方式,则多次的安装将造成螺牙磨损,导致下次测量困难。()线性传感器方法使用线性传感器一般为使用夹具将传感器安装在相间连杆上,如图 所示。该方法传感器安装简便,但不能测量分相机构,同时测试数据也存在重复测试结果一致性差的问题。图 断
5、路器相间连杆示意图()高速摄影方法使用高速摄影理论上对于可以拍摄得到的活动部件,均可以将其作为测试对象,采用非接触式测量。可以以驱动轴为测量对象来测量角速度,也可以分闸储能轴为测量对象来测量线性速度。本方法仍在测试中,具有很好的应用前景。不但克服了多次重复测试结果一致性差的问题,测试数据为慢放视频,保存后可对其进行多次分析,无需重复操作断路器分合闸,减少测试对断路器的机械损耗 。根据上述分析,可以得到三种测试方法对比的情况汇总,见表。表三种测试方法对比测试方法安装位置推广情况安装难易测试场景测试数据角度传感器驱动轴技术成熟使用多困难分相、联动机构均可重复一致性差线性传感器相间连杆技术成熟使用多
6、一般只可测联动机构重复一致性差高速摄影机构箱外非接触应用测试中容易分相、联动机构均可重复一致性好,可重复分析 西门子 -断路器简化模型西门子公司 -断路器为三相联动弹簧操作机构,外观如图 所示。该型断路器由合闸储能机构提供动能,通过驱动轴和分闸储能连杆进行断路器分合闸操作(见图 ),通过相间连杆完成三相同时操作。为对机构进行直观分析,本文使用了 -软件进行仿真分析 。为突出原理分析,可将主要传动机构简化为连杆和滑块机构的组合,其中将断口触头和分闸储能轴简化为线性移动滑块,将驱动轴杆及其他连接机构均简化为简易连杆,如图 所示。对于储能机构、机架、从动的 相断口触头等结构,由于不影响分析,所以省略
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