測量儀器輸入阻抗對斷路器分合閘速度的影響

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(遼寧高壓電器產(chǎn)品質(zhì)量檢測有限公司，遼寧 沈陽 110025)

1 引言

按照國家標(biāo)準(zhǔn)GB 1984-2003對斷路器進(jìn)行試驗時，要求測量斷路器的機(jī)械特性，包括分、合閘時間，分、合閘速度特性[1]。其中對斷路器分、合閘速度的測量一般采用滑動電阻器的方法，主要有直線型和旋轉(zhuǎn)型線性滑動電阻器。將電阻器可靠地連接于能反映斷路器的分、合閘速度特性的部件上，使其與該部件同步動作，在電阻器的兩端加一直流電壓，測量滑動觸點與某一端的電壓變化，按照一定的比例關(guān)系折算出斷路器的分、合閘速度。通過對速度的分析可以有助于分析斷路器的開斷特性，從而利于斷路器的優(yōu)化設(shè)計。

2 計算模型

2.1 用理想的測量設(shè)備測量

采用滑動電阻器對斷路器分、合閘速度的測量原理，如圖1所示。

Rh：滑動電阻器A、B、C：滑動電阻器的端子(B為滑動端子) U0：直流電壓(內(nèi)阻很小，可忽略) 虛框內(nèi)為測量設(shè)備的輸入阻抗Rin

測量斷路器的分、合閘速度時，將滑動電阻器固定，滑動端子即B與斷路器的可動部件連接，這樣AB、BC的電壓都將線性的反映斷路器的運動過程，可動部件的運動與斷路器的分、合閘運動保持一定比例的關(guān)系，從而可以折算出分、合閘速度。

以測量AB端子的電壓來分析，則：

(1)

理想的測量設(shè)備的輸入阻抗為無窮大，則：

(2)

RAB為線性變化，RAC為滑動電阻器的總電阻值，為恒定值，U0為恒定值，可見UAB與RAB保持了線性關(guān)系，能真實的反映出斷路器的分、合閘速度。

2.2 用非理想的測量設(shè)備測量

采用非理想的測量設(shè)備對RAB的電壓進(jìn)行測量時，由于測量設(shè)備有一定的輸入阻抗，式(1)的Rin會對UAB的輸出產(chǎn)生影響，使UAB與RAB不再保持線性關(guān)系，從而反映不出斷路器的真實分、合閘速度。

3 測量設(shè)備的輸入阻抗對測量精度影響的討論分析

若采用理想的測量設(shè)備對RAB的電壓進(jìn)行測量時UAB與RAB保持了線性關(guān)系，不再詳述。當(dāng)測量設(shè)備的Rin不大時會對測量結(jié)果產(chǎn)生一定的影響。按照式(1)、式(2)進(jìn)行編程，使結(jié)果圖形化，可以方便的看出各種狀況下的影響。

一般用于測量斷路器分、合閘速度的滑動電阻器的阻值為5kΩ，有些測量設(shè)備的輸入阻抗在1MΩ以上，這時兩種情況下的輸出對比如圖2所示。

圖2 滑動電阻器的阻值為5kΩ，輸入阻抗1MΩ的對比圖

如圖可以看到，這時的最大誤差在0.1248%，滿足標(biāo)準(zhǔn)要求。

如果測量設(shè)備的輸入阻抗為10kΩ時，則兩種情況下的輸出對比如圖3所示。

如圖可知，最大誤差在5.8823%，已經(jīng)超出標(biāo)準(zhǔn)的要求。

圖3 滑動電阻器的阻值為10kΩ，輸入阻抗1MΩ的對比圖

其他常見值的對比見表1。

表1 Rin、Rh不同時最大誤差表

可見當(dāng)Rin大于23.75kΩ時，最大誤差百分?jǐn)?shù)就會小于5%，滿足要求。其它各種值都可以通過程序計算出最大誤差百分?jǐn)?shù)。

4 結(jié)語

通過對測量斷路器分、合閘速度的分析，導(dǎo)出實際的數(shù)學(xué)模型，并根據(jù)該公式進(jìn)行編程，可以方便的計算出各種情況下的最大誤差百分?jǐn)?shù)，并選擇適當(dāng)設(shè)備以滿足測量要求。也可以根據(jù)公式和測量結(jié)果反推，導(dǎo)出實際的斷路器分、合閘速度。測量設(shè)備的輸入阻抗應(yīng)盡可能的大，減小其對測量斷路器分、合閘速度的影響，提高測量的準(zhǔn)確度。

[1] 標(biāo)準(zhǔn)：GB 1984-2003 高壓交流斷路器[S]。