淺談高壓斷路器問(wèn)題分析及狀態(tài)檢修措施

姜華

（重慶市電力公司電力科學(xué)研究院,重慶 401123）

1 引言

長(zhǎng)期以來(lái)高壓斷路器都采用計(jì)劃?rùn)z修方式，它在一定程度上起到了防止或延遲主要機(jī)械設(shè)備故障的作用，然而傳統(tǒng)的基于周期的檢修模式已經(jīng)不能適應(yīng)電網(wǎng)發(fā)展的要求，迫切需要在充分考慮電網(wǎng)安全、環(huán)境、效益等多方面因素的情況下，探索提高設(shè)備運(yùn)行可靠性和檢修針對(duì)性的新的檢修管理方式，高壓斷路器的狀態(tài)檢修就應(yīng)運(yùn)而生。高壓斷路器狀態(tài)檢修是以其運(yùn)行現(xiàn)狀為基礎(chǔ)的檢修方式，它既能保證斷路器的可靠性，又兼顧經(jīng)濟(jì)效益。

2 常用高壓斷路器的種類

高壓斷路器是電力系統(tǒng)中的重要控制和保護(hù)設(shè)備,它擔(dān)負(fù)著接通正常工作電流和快速切除故障電流的雙重職能,它的性能好壞直接影響著電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行,常用高壓斷路器有以下幾種：

2.1 油斷路器：以絕緣油作為滅弧介質(zhì)和絕緣介質(zhì)的油斷路器。由于容易泄露、維修困難，目前使用范圍已越來(lái)越小。

2.2 真空斷路器：真空斷路器以真空作為滅弧介質(zhì)和絕緣介質(zhì)的斷路器。

2.3 六氟化硫斷路器：以SF6作為介質(zhì)的斷路器具有優(yōu)良的滅弧性能和絕緣性能，但是在運(yùn)行中，由于多種因素的共同作用，它的性能會(huì)發(fā)生變化。如果忽視對(duì)它的監(jiān)測(cè)，其可靠性將會(huì)受到影響。

2.4 組合電器：組合電器（GIS）將斷路器、避雷器、電流互感器、電壓互感器等有機(jī)的設(shè)計(jì)成一個(gè)整體，是輸變電領(lǐng)域廣泛應(yīng)用的重要電力設(shè)備。由于GIS的全部元件都封閉在金屬殼中，其早期故障較常規(guī)斷路器更難發(fā)現(xiàn)，故障造成的損失更大。

3 高壓斷路器的狀態(tài)檢修

3.1 高壓斷路器狀態(tài)的重要特征量

斷路器的基本功能是實(shí)現(xiàn)電路的分合閘功能，斷路器的分合閘速度和時(shí)間、斷路器的開(kāi)斷電流和燃弧時(shí)間、觸頭的溫升以及絕緣特性等是斷路器的通用特性。因此在線監(jiān)測(cè)高壓斷路器狀態(tài)的重要特征量具體歸納如下：

3.1.1 合分閘線圈回路：監(jiān)測(cè)線圈回路是否完好，有無(wú)斷線。

3.1.2 合分閘線圈電流：監(jiān)測(cè)電磁鐵及所控制的鎖門(mén)或閥門(mén)以及連鎖觸頭在操作過(guò)程中的工作情況。

3.1.3 合分閘線圈電壓：監(jiān)測(cè)控制回路及電壓是否正常。

3.1.4 斷路器動(dòng)觸頭速度：監(jiān)測(cè)斷路器的運(yùn)動(dòng)速度，包括曲線分合速度、平均速度、最大速度。

3.1.5 斷路器動(dòng)觸頭行程：監(jiān)測(cè)合分閘過(guò)程的動(dòng)觸頭行程曲線。

3.1.6 儲(chǔ)能電機(jī)線圈：監(jiān)測(cè)電動(dòng)機(jī)的工作情況，間接判斷液壓機(jī)構(gòu)的密封性。

3.1.7 斷路器動(dòng)作過(guò)程中的機(jī)械振動(dòng)：監(jiān)測(cè)機(jī)械部分的卡澀，機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)零件脫落，緩沖器性能，運(yùn)動(dòng)過(guò)程中有無(wú)非正常碰撞等。

3.1.8 觸頭的三相電流和殼體溫升：用于判斷斷路器的電壽命及動(dòng)靜觸頭的對(duì)中情況。

3.1.9 絕緣支撐和絕緣拉桿的泄漏電流：反映支持瓷瓶受損和表面積污情況，絕緣拉桿的絕緣情況。

3.1.10 開(kāi)斷電流加權(quán)值：間接監(jiān)測(cè)斷路器滅弧室及弧觸頭燒損情況是否達(dá)到制造廠的規(guī)定值。

3.2 高壓斷路器狀態(tài)的硬件監(jiān)測(cè)

運(yùn)用在線監(jiān)測(cè)手段采集斷路器設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)、診斷設(shè)備故障是實(shí)現(xiàn)高壓斷路器狀態(tài)檢修的基礎(chǔ)技術(shù)。在線監(jiān)測(cè)就是利用傳感、電子、計(jì)算機(jī)等技術(shù)，通過(guò)對(duì)運(yùn)行中高壓斷路器的信號(hào)采集和傳輸、數(shù)據(jù)處理、邏輯判斷來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的帶電測(cè)試或不間斷的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和診斷。

3.2.1 操作線圈電流在線監(jiān)測(cè)

分合閘操作線圈是控制斷路器動(dòng)作的關(guān)鍵元件，應(yīng)用霍爾元件電流傳感器可方便地監(jiān)測(cè)多種信息的分合閘電流波形。

3.2.2 操作運(yùn)行特性在線監(jiān)測(cè)

行程-時(shí)間特性是斷路器工作狀態(tài)的重要表征，通過(guò)對(duì)行程位移的監(jiān)測(cè)可以有效地分析斷路器操作機(jī)構(gòu)的觸頭運(yùn)行過(guò)程，計(jì)算出斷路器的行程、觸頭分合閘速度，因?yàn)閿嗦菲鳈C(jī)械部分由于磨損、疲勞老化、變形、生銹、裝配不當(dāng)?shù)扔绊懻C(jī)械性能的原因都可從此特性中反映出來(lái)，進(jìn)而判斷斷路器操作機(jī)構(gòu)的健康狀況。這種監(jiān)測(cè)方法在傳動(dòng)桿上裝置反射面，在對(duì)應(yīng)于分合閘及行程中某幾點(diǎn)的位置，埋設(shè)光纖傳感器，采集行程中某幾點(diǎn)的時(shí)間值。

3.2.3 絕緣在線監(jiān)測(cè)

斷路器的事故發(fā)生率中，絕緣事故僅次于機(jī)械系統(tǒng)事故，對(duì)于220KV以上斷路器而言，內(nèi)絕緣問(wèn)題非常突出，特別是內(nèi)部帶電體對(duì)外殼放電的故障，有隨設(shè)備運(yùn)行時(shí)間和操作次數(shù)增加而增多的趨勢(shì)。絕緣在線監(jiān)測(cè)是在斷路器運(yùn)行狀態(tài)中，監(jiān)測(cè)其絕緣的各種特征參數(shù)，通過(guò)這些參數(shù)，有效地反映絕緣的實(shí)際情況，做出比較準(zhǔn)確的判斷。表征斷路器絕緣特性的參數(shù)主要有泄漏電流、局部放電、介質(zhì)損耗等內(nèi)容，大部分在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)實(shí)際監(jiān)測(cè)泄漏電流量。

3.3 高壓斷路器狀態(tài)的軟件診斷

軟件診斷的基礎(chǔ)信息包括兩部分，一部分來(lái)自硬件監(jiān)測(cè)提供的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，另一部分則來(lái)自歷年的各項(xiàng)監(jiān)測(cè)試驗(yàn)數(shù)據(jù)、檢修記錄等歷史資料，這兩部分構(gòu)成了軟件診斷的數(shù)據(jù)庫(kù)。軟件診斷技術(shù)是把監(jiān)測(cè)獲得的技術(shù)數(shù)據(jù)，由計(jì)算機(jī)的數(shù)據(jù)庫(kù)和專家系統(tǒng)進(jìn)行分析、判斷，對(duì)設(shè)備的狀態(tài)做出評(píng)估和預(yù)測(cè)，確定最佳檢修時(shí)間以及檢修的重點(diǎn)放在哪里，為技術(shù)人員合理制定檢修計(jì)劃、指導(dǎo)設(shè)備有效檢修提供決策支持，如果各種信息表明設(shè)備將要發(fā)生故障，可以在故障之前將系統(tǒng)及時(shí)停運(yùn)，從而實(shí)現(xiàn)狀態(tài)檢修，避免事故檢修。

3.4 高壓斷路器狀態(tài)檢修面臨的問(wèn)題

3.4.1 由于狀態(tài)檢修需要監(jiān)測(cè)的內(nèi)容多，投資大，并存在一定的風(fēng)險(xiǎn)，要能熟練的運(yùn)用于設(shè)備維修還需要長(zhǎng)時(shí)間的技術(shù)革新和經(jīng)驗(yàn)積累。

3.4.2 部分在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)仍然存在監(jiān)測(cè)點(diǎn)少、功能單一、缺乏系統(tǒng)性和綜合性，尤其缺乏監(jiān)測(cè)的層次化和網(wǎng)絡(luò)化等問(wèn)題。

3.4.3 原始數(shù)據(jù)是軟件診斷的基礎(chǔ)。就目前而言，相當(dāng)一部分原始數(shù)據(jù)僅能作為參考，這些原始數(shù)據(jù)不能得到科學(xué)規(guī)范管理，同時(shí)，不同的儀器、不同的操作、儀器校驗(yàn)與否等各個(gè)環(huán)節(jié)又造成這些原始數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性大打折扣。

3.4.4 專家系統(tǒng)本身是專家經(jīng)驗(yàn)的體現(xiàn)，就經(jīng)驗(yàn)本身而言，人為傾向仍占主導(dǎo)地位，因此，得出的評(píng)估報(bào)告仍飽含有大量不確定因素。

4 結(jié)語(yǔ)

開(kāi)展?fàn)顟B(tài)檢修可改變?cè)瓩z修方式的盲目、保守、過(guò)修、失修和浪費(fèi)，增強(qiáng)檢修管理的科學(xué)性，提高對(duì)設(shè)備的監(jiān)測(cè)水平，降低成本，增加效益，大大提高輸配電的安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行和現(xiàn)代化管理水平，提高工程技術(shù)人員運(yùn)用新技術(shù)分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力。高壓斷路器實(shí)行狀態(tài)檢修，落實(shí)管理首當(dāng)其沖。首先要加強(qiáng)組織管理；職能主管部門(mén)、運(yùn)行部門(mén)、檢修部門(mén)及專業(yè)班站都需設(shè)立專人負(fù)責(zé)，將責(zé)任落到實(shí)處。其次要建立設(shè)備管理數(shù)據(jù)庫(kù)，加強(qiáng)設(shè)備狀態(tài)信息的收集和綜合分析，為設(shè)備狀態(tài)綜合評(píng)估奠定基礎(chǔ)。做好對(duì)設(shè)備狀態(tài)的綜合評(píng)估，將設(shè)備狀態(tài)劃分為正常、可疑、可靠性下降及危險(xiǎn)四種狀態(tài)，針對(duì)不同的狀態(tài)提出了不同的處理方法。

最后職能主管部門(mén)、運(yùn)行部門(mén)、檢修部門(mén)及專業(yè)班站應(yīng)根據(jù)職責(zé)劃分和需要，分級(jí)分層次建立健全相關(guān)技術(shù)資料。主要包括斷路器設(shè)備臺(tái)帳、設(shè)備缺陷、異常障礙、事故跳閘、斷路器安裝地點(diǎn)的最大短路電流、斷路器評(píng)級(jí)、設(shè)備試驗(yàn)、油氣化驗(yàn)及檢修調(diào)試等記錄以及斷路器產(chǎn)品使用說(shuō)明書(shū)、竣工報(bào)告和圖紙等。

狀態(tài)檢修是一項(xiàng)高技術(shù)的復(fù)雜工程，它涉及管理模式、評(píng)估技術(shù)、監(jiān)測(cè)技術(shù)、診斷技術(shù)、經(jīng)濟(jì)分析、人員素質(zhì)等多個(gè)方面，其核心是建立一套相應(yīng)的檢修管理體制來(lái)保證先進(jìn)檢修策略的實(shí)施，以實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)備運(yùn)行、檢修的全方位的現(xiàn)代化的管理。狀態(tài)檢修也是一種先進(jìn)的檢修理念和檢修策略，在電力系統(tǒng)內(nèi)采用狀態(tài)檢修提高了供電的可靠性，并帶來(lái)可觀的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

[1]陳建志.高壓斷路器在線監(jiān)測(cè)技術(shù)的研究[J].電測(cè)與儀表,2007.

[2]朱璟璘.電力斷路器在線監(jiān)測(cè)技術(shù)探討[J].能源工程,2007.