論高壓開關(guān)電器設(shè)備故障及診斷研究

王福濤

【摘 要】隨著電網(wǎng)建設(shè)的投資力度的不斷加大，“十二五”期間各電網(wǎng)最大負(fù)荷增長速度將高于用電量增長速度。電力設(shè)備正朝著大型化、自動(dòng)化和智能化的方向發(fā)展。高壓開關(guān)是電力系統(tǒng)中最重要的控制和保護(hù)設(shè)備，在電網(wǎng)中的作用至關(guān)重要，其故障帶來的后果是十分嚴(yán)重的。一旦電力系統(tǒng)發(fā)生故障，即使只引起生產(chǎn)設(shè)備短暫的停止工作，也會(huì)造成巨大的損失。高壓開關(guān)市場需求形勢依然看好，有望繼續(xù)保持平穩(wěn)、快速、健康增長。本論文所要研究的高壓開關(guān)技術(shù)，了解高壓開關(guān)的發(fā)展現(xiàn)狀及未來幾年的發(fā)展趨勢，以及國內(nèi)、外高壓開關(guān)發(fā)展情況，及高壓開關(guān)的結(jié)構(gòu)、工作原理、電氣特性等；結(jié)合工作實(shí)際分析其常見故障；結(jié)合工作實(shí)際通過故障分析結(jié)果給出相應(yīng)的解決方案。

【關(guān)鍵詞】負(fù)荷開關(guān)；斷路器； SF6；操動(dòng)機(jī)構(gòu)；彈簧

1 高壓開關(guān)的發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢

電力系統(tǒng)是一個(gè)很大的實(shí)時(shí)工作系統(tǒng)。它的發(fā)電、變電、輸電、用電是在同一瞬間完成的，隨著電力系統(tǒng)的覆蓋范圍越來越廣、電力機(jī)組的容量越來越大、供用電及電力系統(tǒng)安全性要求越來越高，需要電力系統(tǒng)能夠用很完備的自動(dòng)控制方式來協(xié)調(diào)。要讓先進(jìn)的控制系統(tǒng)最終能夠?qū)崿F(xiàn)控制，配備較為新型的斷路器、組合電器是提高運(yùn)行可靠性的重要措施之一。

高壓開關(guān)設(shè)備是主要用于關(guān)合與開斷正?；蚬收想娐贰⒒蛴糜诟綦x高壓電源的電器，它的發(fā)展很迅猛。目前，開關(guān)產(chǎn)品已從初期的油斷路器、空氣開關(guān)，進(jìn)入到了真空斷路器和SF6斷路器及其成套設(shè)備（GIS）為主的新時(shí)代；設(shè)備電壓等級也從交流12kV、40.5kV提升到750kV，并正在向1100kV特高電壓等級發(fā)展。

我國高壓開關(guān)的發(fā)展情況：

我國高壓開關(guān)行業(yè)經(jīng)過50年的發(fā)展已建立了品種齊全、參數(shù)性能與國際接軌的產(chǎn)品體系，這些產(chǎn)品在品種、性能、質(zhì)量、數(shù)量及生產(chǎn)能力等方面，基本可以滿足我國電力工業(yè)發(fā)展和城鄉(xiāng)電網(wǎng)建設(shè)與改造要求，不少產(chǎn)品已達(dá)到國際先進(jìn)水平。

2 高壓開關(guān)概述

變配電中承擔(dān)輸送和分配電能任務(wù)的電路，稱為一次電路或一次回路，亦稱主電路。一次電路中所有的電氣設(shè)備，稱為一次設(shè)備。

凡用來控制、指示、監(jiān)測和保護(hù)一次設(shè)備運(yùn)行的電路，稱為二次回路或二次電路，亦稱副電路。干凈電路通常在互感器的二次側(cè)。二次電路中的所有電氣設(shè)備，稱為二次設(shè)備。

3 高壓斷路器特點(diǎn)與組成結(jié)構(gòu)

壓斷路器按功能可分為以下幾部分：

①導(dǎo)電部分：斷路器導(dǎo)通電流的部分。它允許通過長時(shí)間的正常負(fù)荷電流和一定時(shí)間的異常電流，如過負(fù)荷電流和短路電流。

②絕緣部分：保證斷路器電氣絕緣的部分。它包括三個(gè)基本方面，即對地絕緣、相間絕緣和斷口絕緣。

③接觸系統(tǒng)和滅弧裝置：執(zhí)行電路的開斷和關(guān)合的部分。它表征斷路器的合閘和分閘的能力。

④操作系統(tǒng)：促使觸頭分?jǐn)嗪徒油ǖ牟糠?。它賦予斷路器以規(guī)定程序的動(dòng)作以及一定的動(dòng)作時(shí)間和速度。

4 高壓斷路器常見故障及分析

操動(dòng)失靈表現(xiàn)為斷路器手動(dòng)或誤動(dòng)，由于高壓斷路器最基本、最重要的功能是正確動(dòng)作并迅速切除電網(wǎng)故障，若斷路器發(fā)生拖動(dòng)或誤動(dòng)，將對電網(wǎng)構(gòu)成嚴(yán)重威脅，主要是擴(kuò)大事故影響范圍可能使本來只有一個(gè)回路故障擴(kuò)大為系統(tǒng)事故或大面積停電事故。

導(dǎo)致失靈的主要原因有：操動(dòng)機(jī)構(gòu)缺陷；斷路器本體機(jī)械缺陷；操作電源缺陷等問題。

操動(dòng)機(jī)構(gòu)缺陷包括電磁機(jī)構(gòu)、彈簧機(jī)構(gòu)和液壓機(jī)構(gòu)，現(xiàn)場統(tǒng)計(jì)表明，操動(dòng)機(jī)構(gòu)缺陷是操動(dòng)失靈的主要原因，大約70%左右。對電磁與彈簧機(jī)構(gòu)，其機(jī)構(gòu)故障的主要原因是卡澀不靈活。此處卡澀既可能是因?yàn)樵b配調(diào)整不靈活，也可能是因?yàn)榫S護(hù)不良導(dǎo)致；造成機(jī)構(gòu)機(jī)構(gòu)故障的另一個(gè)原因是鎖扣調(diào)整不當(dāng)，運(yùn)行中斷路器自跳多半是此類原因。

故障解決辦法：

先判定是否屬于故障線路，保護(hù)后加速動(dòng)作作跳閘。判明是否屬于操作不當(dāng)。應(yīng)當(dāng)檢查有無漏裝合閘熔斷器，控制開關(guān)是否復(fù)位過快或未恢復(fù)到位，有無漏投同期并列位置（裝有并列裝置者），檢查是否按自投裝置的有關(guān)要求操作（裝有自投裝置者）等。檢查操作合閘電源電壓是否過高或者過低，檢查操作、合閘熔斷器是否熔斷或接觸不良。如果以上情況都正常，應(yīng)當(dāng)根據(jù)合閘操動(dòng)時(shí)，紅、綠燈指示的變化情況，合閘電流表指示有無擺動(dòng)，合閘接觸器和合閘鐵芯動(dòng)作與否，判明故障范圍。如果在短時(shí)間內(nèi)能夠查明并自行排除故障，應(yīng)當(dāng)采取相應(yīng)的措施，排除故障后合閘送電。如果在短時(shí)間內(nèi)不能查明故障，或者故障不能自行處理，可以先將負(fù)荷倒至備用電源帶，或?qū)⒇?fù)荷倒至旁路母線帶以后，再檢查處理故障。

5 結(jié)論

電氣事故的發(fā)生往往是從電氣設(shè)備某一元件的故障開始，對事故發(fā)生的現(xiàn)象作出及時(shí)、準(zhǔn)確的判斷，采取有效科學(xué)合理的處理方法防止引發(fā)一系列的故障，通過此次論文對高壓開關(guān)的結(jié)構(gòu)、工作原理、電氣特性等更進(jìn)一步了解，能讓學(xué)到的理論知識應(yīng)用到實(shí)際中去分析其常見故障，提高事故處理速度、提高工作效率。

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[責(zé)任編輯：謝慶云]