GIS機(jī)械振動(dòng)觸頭接觸性的研究

李東陽(yáng)+高陽(yáng)+吳偉晴+于杰承

摘 要：本文主要應(yīng)用通過(guò)實(shí)驗(yàn)來(lái)獲取無(wú)故障發(fā)生時(shí)和有機(jī)械故障發(fā)生時(shí)的振動(dòng)圖譜的方法建立故障診斷的知識(shí)庫(kù)，而通過(guò)實(shí)驗(yàn)建立GIS機(jī)械故障振動(dòng)圖譜的數(shù)據(jù)庫(kù)也是本文研究的難點(diǎn)。

關(guān)鍵詞：GIS機(jī)械故障；知識(shí)庫(kù)；故障診斷

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.03.026

1 試驗(yàn)設(shè)備及接線(xiàn)

在實(shí)驗(yàn)室的一臺(tái)252kV帶有隔離開(kāi)關(guān)的GIS上進(jìn)行了實(shí)體試驗(yàn)。試驗(yàn)中電流源采用FCG-3000/5數(shù)字式大電流發(fā)生器，該發(fā)生器采用數(shù)控技術(shù)，抗干擾能力強(qiáng)，采用低功耗、大容量的自耦線(xiàn)圈和高導(dǎo)磁率鐵芯制作的變流器，其基本原理與電流互感器相似，僅僅是將電流互感器的線(xiàn)圈反過(guò)來(lái)用。該發(fā)生器最高輸出電流可達(dá)3000A。本次試驗(yàn)需加壓到1000A左右。試驗(yàn)電壓可調(diào)，面板自帶數(shù)顯電流表。

對(duì)不同隔離開(kāi)關(guān)觸頭狀態(tài)下進(jìn)行大電流試驗(yàn)，252kV GIS的兩個(gè)套管分別為電流的進(jìn)線(xiàn)與出線(xiàn)，由于通過(guò)電流過(guò)大（幾百至上千安培），故導(dǎo)線(xiàn)的同流能力值得注意。本實(shí)驗(yàn)采用FCG-3000/5數(shù)字式大電流發(fā)生器自帶的軟粗導(dǎo)線(xiàn)與電纜串聯(lián)的方法將大電流發(fā)生器的電流引至套管進(jìn)線(xiàn)端。本實(shí)驗(yàn)測(cè)試GIS的一相振動(dòng)情況?？紤]到電纜的同流能力，采用電纜的三相并聯(lián)的方式連接。由于軟粗導(dǎo)線(xiàn)與電纜之間難以鏈接，且有通流能力方面的考慮，用銅質(zhì)寬連接線(xiàn)進(jìn)行二者之間的相互連接。為了得到最大的通流能力，電纜每一相與兩條銅質(zhì)寬連接線(xiàn)連接，再將電纜的三相連在一起，等同于一根導(dǎo)體，進(jìn)而進(jìn)行電流的導(dǎo)通。電纜每一相與兩條銅質(zhì)寬連接線(xiàn)進(jìn)行連接，電纜共三相，故有六條銅質(zhì)寬連接線(xiàn)與FCG-3000/5數(shù)字式大電流發(fā)生器升流箱的一個(gè)出線(xiàn)端進(jìn)行連接，而FCG-3000/5數(shù)字式大電流發(fā)生器升流箱共有兩個(gè)出線(xiàn)端，故總共有12條銅質(zhì)寬連接線(xiàn)與FCG- 3000/5數(shù)字式大電流發(fā)生器升流箱進(jìn)行連接。

2 試驗(yàn)結(jié)果分析

對(duì)隔離開(kāi)關(guān)不同觸頭狀態(tài)下進(jìn)行大電流試驗(yàn)，并進(jìn)行振動(dòng)測(cè)試。試驗(yàn)中從0開(kāi)始進(jìn)行電流的增加，步長(zhǎng)為50A，最大電流施加到1000A。記錄不同電流下的振動(dòng)信號(hào)。

（1）狀態(tài)1。此時(shí)隔離開(kāi)關(guān)觸頭為中度接觸狀態(tài)，不同電流下的檢測(cè)結(jié)果如圖1所示。

可以看出，此時(shí)隨著外加電流的增加，已經(jīng)出現(xiàn)了明顯的振動(dòng)信號(hào)，信號(hào)以100Hz為主，同時(shí)伴隨有幅值較低的高頻分量。從時(shí)域波形上也可看出，當(dāng)電流為1000A時(shí)，時(shí)域波形呈現(xiàn)三角波形式，幅值明顯。不同電流下的振動(dòng)檢測(cè)信號(hào)最大值如圖2所示。

可以看出，隨著外加電流幅值的增加，振動(dòng)幅值最大值呈現(xiàn)線(xiàn)性增加趨勢(shì)，對(duì)其進(jìn)行線(xiàn)性擬合。

此時(shí)擬合公式為：

（2）狀態(tài)2。狀態(tài)2為動(dòng)靜觸頭微微接觸狀態(tài)，此時(shí)可以流過(guò)電流。不同電流幅值時(shí)狀態(tài)2下的振動(dòng)信號(hào)不同。此時(shí)隨著外加電壓的增加，振動(dòng)信號(hào)幅值越來(lái)越大，且高頻分量較為明顯，特別是3倍頻分量，除了基頻的100Hz分量，在300Hz，600Hz出現(xiàn)了較為明顯的信號(hào)。這也是此類(lèi)故障的一個(gè)較為明顯的特征。不同電流下?tīng)顟B(tài)2的振動(dòng)信號(hào)分布可以看出，在此種狀態(tài)下，當(dāng)電流增加到一定程度時(shí)，振動(dòng)信號(hào)會(huì)突然增加，當(dāng)電流超過(guò)500A時(shí)，振動(dòng)信號(hào)幅值增加迅速。當(dāng)施加電流小于500A時(shí)，兩者振動(dòng)幅值最大值的增加趨勢(shì)和幅值都很類(lèi)似，但一旦外加電流超過(guò)500A，狀態(tài)2的振動(dòng)幅值增加迅速，會(huì)遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于狀態(tài)1，這也說(shuō)明了對(duì)于觸頭接觸越不良好，在大電流下越能表現(xiàn)的明顯。

根據(jù)實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)可以看出，對(duì)于單相GIS，當(dāng)觸頭接觸良好時(shí)，不存在振動(dòng)信號(hào)，這也和之前的分析是一致的，但一旦存在觸頭接觸故障，由于電流線(xiàn)的收縮，會(huì)產(chǎn)生電動(dòng)力，進(jìn)而產(chǎn)生振動(dòng)信號(hào)，特別是當(dāng)流過(guò)觸頭的電流較大時(shí)，會(huì)導(dǎo)致振動(dòng)信號(hào)迅速增加。觸頭接觸不良時(shí)，振動(dòng)信號(hào)存在以100Hz為基頻的信號(hào)，且觸頭接觸不良故障更嚴(yán)重時(shí)，會(huì)產(chǎn)生3倍頻分量，即會(huì)產(chǎn)生300Hz，600Hz分量，這也是此類(lèi)故障的較為典型的特征。

3 總結(jié)

本文主要應(yīng)用通過(guò)實(shí)驗(yàn)來(lái)獲取無(wú)故障發(fā)生時(shí)和有機(jī)械故障發(fā)生時(shí)的振動(dòng)圖譜的方法建立故障診斷的知識(shí)庫(kù)，對(duì)GIS機(jī)械故障振動(dòng)檢測(cè)的研究來(lái)判斷GIS故障類(lèi)型的研究很有限，因此本文通過(guò)隔離開(kāi)關(guān)和斷路器動(dòng)觸頭上的軟連接夾片松動(dòng)，以及接地螺絲和斷路器鎖栓狀態(tài)不正常進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)，獲得了相應(yīng)的機(jī)械故障振動(dòng)信號(hào)。

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