CD9820便携式断路器带电特性检测装置
一、概述
1.1 测试对象：
满足各电压等级的GIS断路器、敞开式高压断路器、开关柜断路器的机械特性检测与分析。
1.2 测试目的：
本仪器是专用于自动监测诊断断路器开关机构状态的装置，既能在线监测，又能离线检测。通过对断路器分/合闸线圈的控制电流、控制电压和断路器电流互感器二次侧电流等波形曲线图谱的检测分析，对断路器操作机构的健康状况自动做出诊断(如：机构卡涩、油脂固化凝结、分/合闸线圈烧毁、辅助接点失效、蓄电池组不稳定)，并能同时检测出断路器触头的机械特性(分、合闸时间和三相不同期性)。通过对检测出的曲线图谱比对分析，对存在隐患趋势的断路器自动给出预警，能有效的对断路器的机构状况进行评估。
1.3 测试方法：
该项监测方法是项技术创新，既能在线(带电)监测，又能离线(不带电)检测。在设备状态检测领域是项新方法、新技术。推广应用该方法，在断路器机构状况监测及故障诊断技术领域将形成一种有效检测手段。
二、在线检测工作原理
2.1 断路器分/合闸线圈电流波形分析
断路器机械结构主要包括了分、合闸线圈驱动、铁心运动、锁扣触发、储能机构释放带动主触头动作等步骤，而这些机械动作的变化都，可由其运动过程中的力矩变化引起驱动线圈电流变化，通过检测线圈电流的曲线图谱，分析断路器操作机构状况。
图1显示了断路器机械装置动作过程与其直流控制回路电流波形图普间的关系。a:电流上升，因阻尼作用，铁芯没有运动;b:铁芯开始运动;c:铁芯触发锁扣;e:储能机构开始释放能量;f:辅助触头切断线圈电流。由此可知断路器开始运动到动作完毕，整个机械动作机构的动作过程都反映在断路器直流控制回路的电流波形上，机械动作机构的任务微小的变化都会引起直流波形图谱的改变，通过对断路器分/合闸线圈电流波形进行监控，而后采取分类比对的方式(即：同类型断路器波形是否相近，历史数据与当前数据是否有所变化)，可测试并分析断路器机械装置中潜在故障及其发展趋势。
图 1 断路器模型图
2.2 测量过程
断路器测试接线见图 2 所示
图 2 断路器测试接线图
⑴ 在线检测断路器分/合闸线圈的控制电流曲线图谱。
在分闸前，用直流TA传感器夹在分/合闸线圈的控制回路，当断路器操作机构有分/合闸动作时，便能自动扑捉到断路器分/合闸线圈的控制电流曲线图谱。通过该曲线图谱对比分析了解其机械动作机构状态。对断路器操作机构的健康状况自动做出诊断(如：机构断裂、卡涩、油脂固化凝结、分/合闸线圈烧毁)。
⑵ 在线检测断路器触头的机械特性：
在分闸前，用交流钳式传感器(TA)夹在高压电流互感器(TA)二次侧，只要电流互感器(TA)二次侧的电流不小于10mA，钳式TA传感器便可检测到三相电流信号。通过分析在线检测到的三相电流信号，得出断路器的分、合闸时间和三相不同期时间。
⑶ 在线检测断路器的蓄电池组(操作电源)性能。
用电压探头测试断路器动作过程中直流电源电压波形。直流电源一般采用蓄电池，然而蓄电池长期使用必然会导致老化。尽管蓄电池静态输出电压没有发生改变，但是功率输出能力却大为降低。在断路器整个动作过程中测试的直流电压波形中，如果出现电压降低>10%，则应更换蓄电池。
2.3 分析比较
◆纵向比较法。断路器投运时或检修后，测试断路器获取直流控制回路的电流波形图谱。此时认定断路器处于良好状态，这种图谱为“健康”图谱。测试获取的图谱和健康图谱对比。如果断路器的机械动作装置没有发生变化，则所测试图谱应该与健康图谱一致，否则断路器可能存在潜在故障。
◆横向比较法，电力部门一般都有很多同一家生产的同一型号的断路器，这些断路器应具有相似的健康图谱。比对这些断路器的直流电流图谱，如发现某一图谱明显和其他图谱不一致，则可知这台断路器机械动作机构已发生变化。
◆标准图谱法。研究发现不同故障类型有其典型的故障图谱，比对测试所得图谱和参考故障图谱就可判断出故障类型。
2.4 标准的测试图谱
图 3 标准的测试图谱
图 3 是标准的测试图谱，含2条曲线：断路器动作过程时直流控制回路电流和电压波形图谱、主触头状态图谱。从图谱可得以下信息：断路器分/合线圈通电时间;断路器直流电源动态电压降落;断路器机械动作机构状态。图 3 中可看出电流图谱分为4段，每一段都代表了断路器机械动作的一个过程。分段比较测试图谱和健康图谱，任何一段出现差异就表明其动作过程出现变化。
三、CD9820便携式断路器带电特性检测装置主要功能特点及技术指标
3.1 主要特点及功能
⑴ 能同时检测并记录断路器分/合闸操作过程中，线圈控制回路电流波形图谱和控制回路电压波形图谱，同时对波形图谱中各时间段波形所对应的断路器机构动作状态做出描述。
⑵ 可自动判别并显示出断路器动作是属于分闸还是合闸，同时可以自动分析及显示出缓冲截止时间、辅助开关动作时间、峰值电流大小、直流停止时间、三相分/合闸时间及三相不同期性。
⑶ 可在断路器两极间施加测试信号，实现在断路器检修状态下(离线)测量其分/合闸时间以及三相不同期性。
⑷ 在断路器处于正常运行状态和检修试验状态两种情况下，均能测量断路器的机械特性，包括：三相分、合闸时间、三相不同期。
⑸ 在断路器处于运行状态下测量机械特性时，该测试装置不与断路器的高压部分直接接触。
⑹ 无论在线还是离线状态下皆可对断路器进行无次数限制连续“分闸”“合闸”测试，并记录每一次动作的波形和数据。
⑺ 测试仪具备分析诊断软件，能根据实时记录的断路器控制回路电流和电压波形图谱以及机械特性结果，自动分析诊断出断路器以下故障缺陷类型：
⑴ 机构断裂、卡涩
⑵ 油脂固化凝结
⑶ 分/合闸线圈烧毁
⑷ 机械特性超标
⑸ 辅助接点失效
⑹ 蓄电池组失效
3.2 主要技术指标
3.2.1 工作环境条件
1.环境温度：-10℃～40℃;
2.环境湿度：≤80%;
3.海拔高度：≤2000m。
3.2.2 工作电源
1.单相电压：220(1±10%)V;
2.频率：50Hz±1Hz;
3.2.3 交、直电流传感器技术指标
⑴ 测试电流范围：5 mA 至10 A
⑵ 分辨率：± 1 mA
⑶ 频率范围：DC 至100 kHz (- 0.5 dB)
⑷ 温度系数：± 0.01 % 读数/°C
⑸ 安全标准：300 Vrms, III类, 污秽度 2
3.2.4 交电流传感器技术指标
⑴ 测试电流范围：5 mA 至10 A
⑵ 分辨率：± 1 mA
⑶ 频率范围：20Hz-80Hz (工频50Hz)
⑷ 温度系数：± 0.01 % 读数/°C
⑸ 安全标准：300 Vrms, III类, 污秽度 2
3.2.5 仪器测试精度
1.同步采集通道数：6
2.采集数据精度：16位
3.采集速度：200 k/s/通道
4.采集板高速缓存深度：8 M byte FIFO
5.电压量程：0V～300V;测试准确度：0.5级
6.电流量程：0A～10A;测试准确度：1.0级
3.2.6 绝缘性能
1.绝缘电阻：电源输入端对机壳的绝缘电阻>20MΩ。
2.测试装置绝缘水平应能耐受1500V交流电压(有效值)
3.2.7 重量体积
1.重量：8kg
2.体积：460*360*200(mm)
