談10kV配網(wǎng)高壓斷路器機(jī)械故障診斷技術(shù)

梁俊國(guó)

【摘要】：高壓斷路器在10kV配網(wǎng)運(yùn)行中有著不可或缺的作用，對(duì)于確保線路的安全可靠運(yùn)行具有特別重要的作用。但是在實(shí)際運(yùn)行中，經(jīng)常會(huì)存在許多故障，所以必須切實(shí)強(qiáng)化對(duì)其的診斷，才能促進(jìn)其安全高效運(yùn)行。以下筆者就此展開探究性的分析。本文就10kV配網(wǎng)高壓斷路器機(jī)械故障診斷技術(shù)要點(diǎn)進(jìn)行分析探討，并提出相應(yīng)解決措施。

【關(guān)鍵詞】：10kV配網(wǎng)；高壓斷路器；機(jī)械故障；診斷技術(shù)

1、高壓斷路器的概述

在10kV配網(wǎng)中，高壓斷路器作為十分關(guān)鍵的設(shè)備，其主要功能是用于滅弧與開斷線路負(fù)荷，不僅具有控制作用，而且具有保護(hù)作用，其在運(yùn)行中的電氣動(dòng)作較多，所以必須確保其運(yùn)行安全性與可靠性。常見的有SF6斷路器和真空斷路器。為了確保其可靠性得到提升，最終確保10kV配網(wǎng)得以安全高效的運(yùn)行，就必須在其運(yùn)行中加強(qiáng)對(duì)其故障的診斷，才能避免出現(xiàn)拒合、拒分和誤合、誤分情況。

2、分析10kV配網(wǎng)高壓斷路器常見的機(jī)械故障

為了更好地對(duì)高壓斷路器的機(jī)械故障進(jìn)行診斷，以下筆者主要從電磁操動(dòng)機(jī)構(gòu)和彈簧操動(dòng)機(jī)構(gòu)故障兩個(gè)方面，對(duì)其常見的機(jī)械故障做出分析。

2.1電磁操動(dòng)機(jī)構(gòu)的機(jī)械故障分析

【1】拒動(dòng)故障分析

在拒動(dòng)故障中，主要包含開關(guān)拒合和拒分。拒合故障主要體現(xiàn)在：一是鐵芯不能正常啟動(dòng)，由于二次回路的接點(diǎn)連接存在松動(dòng)、脫落的情況，及輔助開關(guān)沒有切換到位和接觸不良的情況，以及直流接觸器的接點(diǎn)被弧著將其粘連或卡住，以及接觸器的鐵芯被卡，還有熔絲燒斷和直流接觸器的電磁線圈被燒損或斷線，合閘線圈出現(xiàn)引線斷線或是線圈燒損等情況，均可能導(dǎo)致其不能啟動(dòng)。二是連扳機(jī)構(gòu)不能動(dòng)作，主要是因?yàn)楹祥l線圈在通流過程中的端電壓低，加上輔助開關(guān)的調(diào)整不到位，延遲切斷電源的時(shí)間過早，以及合閘時(shí)維持支架的復(fù)歸間隙較小，在合閘脫扣機(jī)構(gòu)中沒有復(fù)歸鎖住，還有合閘鐵芯的行程小而導(dǎo)致其沖力不足，加上合閘線圈中存在層間短路的情況，以及開關(guān)自身的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)卡澀，使得其鐵芯難以啟動(dòng)而影響其動(dòng)作。拒分故障主要體現(xiàn)在：分閘線圈鐵芯不能啟動(dòng)，主要是由于二次回路的連接存在松動(dòng)、脫落的情況，以及輔助開關(guān)沒有切換和接觸不良的情況，還有鐵芯被卡住，線圈存在斷線的情況，甚至線圈被燒損，以及線圈的極性均被反接。

【2】誤動(dòng)故障分析

常見的誤動(dòng)故障，主要有以下幾種：一是合后即分，主要是由于合閘維持支架的復(fù)位較慢，亦或是在斷面中存在變形，以及滾輪軸接入口支架的深度不夠，分閘脫扣板沒有復(fù)歸和機(jī)構(gòu)空合，加上脫扣板因扣入深度不足而沒有扣牢，還有就是在二次回路中存在混線的情況，使得合閘過程中在分閘回路中有電。二是無信號(hào)的情況下自動(dòng)分離，主要是在分閘回路中的絕緣存在被損壞的情況，導(dǎo)致直流兩點(diǎn)之間接地，加上扣入的深度不足，導(dǎo)致其扣合面存在磨損和變形的情況，加上分閘電磁鐵的最低動(dòng)作電壓較低，在繼電器的接點(diǎn)處，由于振動(dòng)誤閉合而使得其誤動(dòng)，在沒有信號(hào)的情況下自分。

2.2彈簧操動(dòng)機(jī)構(gòu)的機(jī)械故障分析

【1】拒動(dòng)故障主要有兩種

在拒動(dòng)故障中，主要包含了拒合和拒分。就拒合故障來看，主要體現(xiàn)在：一是鐵芯不能啟動(dòng)，主要是由于二次回路的連接存在松動(dòng)、脫落的情況，線圈存在燒損和斷線的情況，及鐵芯被卡住。二是鐵芯已經(jīng)啟動(dòng)，但是四連桿不能動(dòng)作，主要是線圈端子的電壓較低，使得鐵芯的運(yùn)動(dòng)受阻，加上鐵芯的撞桿存在變形，受力時(shí)的距離較大，及合閘鎖扣的扣入牽引桿存在深度較大，使得扣合面的硬度難以變形，加上摩擦力較大，使得在咬死故障點(diǎn)的故障而出現(xiàn)彈簧操動(dòng)機(jī)構(gòu)拒合的情況，三是四連桿動(dòng)作，但是牽引桿不釋放，主要是牽引桿與固定點(diǎn)之間的距離小而使得機(jī)構(gòu)自身的卡澀較為嚴(yán)重，四連桿的中間軸與固定點(diǎn)之間的距離太小，使得四連桿出現(xiàn)受扭曲和變形使得其拒合。

3、故障診斷技術(shù)

3.1采取行程+時(shí)間的特性曲線進(jìn)行故障診斷

采取這一方式，主要是利用高壓斷路器機(jī)械特性中的行程+時(shí)間的特性曲線對(duì)故障進(jìn)行診斷。具體就是利用動(dòng)觸頭的行程+時(shí)間的特性曲線以及其他的參數(shù)，得到機(jī)械傳動(dòng)參數(shù)。由于動(dòng)觸頭主要是對(duì)高壓斷路器的分合閘操作最為直接和方式。在具體的診斷過程中，主要是采取增量式的旋轉(zhuǎn)光電編碼器以及直線式的光電編行程+時(shí)間特性的曲線編碼器，將其在高壓斷路器上安裝之后，通過直線運(yùn)動(dòng)將機(jī)械傳到機(jī)構(gòu)連桿上，而旋轉(zhuǎn)式的光電編碼器主要在高壓斷路器機(jī)械操動(dòng)機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)動(dòng)軸上進(jìn)行安裝，并對(duì)傳感器的測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行采集，最后得到行程+時(shí)間的特性曲線。并對(duì)這兩種光電編碼器的特點(diǎn)進(jìn)行對(duì)比之后，旋轉(zhuǎn)式的光電編碼器更具有優(yōu)勢(shì)。

3.2對(duì)分合閘的線圈采取電流檢測(cè)法進(jìn)行診斷利用

這一方法主要是對(duì)高壓斷路器的操動(dòng)機(jī)構(gòu)所處的狀態(tài)進(jìn)行分析，可以對(duì)其所處的狀態(tài)進(jìn)行在線監(jiān)測(cè)。具體的就是在分合閘線圈通電的基礎(chǔ)上，在電磁鐵中形成磁通，隨著電磁力的作用對(duì)高壓斷路器實(shí)施分合閘操作。利用線圈內(nèi)電流波形將電磁自身以及所控制的對(duì)象的操動(dòng)過程進(jìn)行監(jiān)測(cè)，掌握電流的變化和二次操作回路所處的狀態(tài)。

3.3通過振動(dòng)信號(hào)監(jiān)測(cè)法對(duì)故障進(jìn)行診斷

由于高壓斷路器在分合閘的過程中，其機(jī)械操作機(jī)構(gòu)所發(fā)出的振動(dòng)信號(hào)中存在諸多狀態(tài)信息，并利用震動(dòng)傳感器與現(xiàn)代化的信號(hào)處理方法，對(duì)其在分閘和運(yùn)行時(shí)所處的狀態(tài)進(jìn)行檢測(cè)。這一方法在實(shí)際故障診斷中，不僅沒有電氣量的影響，也沒有電磁的干擾，所以將傳感器在斷路器的外部安裝時(shí)，不會(huì)對(duì)斷路器帶來影響，加上震動(dòng)傳感器的尺寸較小，在工作過程中具有較強(qiáng)的可靠性，但是在振動(dòng)時(shí)屬于瞬時(shí)性的動(dòng)作，不僅時(shí)間短暫，而且沒有周期性，所以必須在監(jiān)測(cè)和采樣時(shí)具有較高的頻率。最后結(jié)合實(shí)際情況對(duì)其故障進(jìn)行診斷，達(dá)到針對(duì)性的預(yù)防和處理的目的。

結(jié)語(yǔ)

綜上所述，在10kV配網(wǎng)運(yùn)行中，高壓斷路器的機(jī)械故障將影響其整個(gè)配網(wǎng)的安全高效運(yùn)行。所以為了促進(jìn)其性能的發(fā)揮，確保其安全高效的運(yùn)行，必須對(duì)其機(jī)械故障的原因進(jìn)行分析，并采取針對(duì)性的措施，切實(shí)強(qiáng)化對(duì)其的處理，才能更好地確保其機(jī)械故障得到及時(shí)的預(yù)防和高效處理，確保電力系統(tǒng)的安全運(yùn)行。

【參考文獻(xiàn)】：

[1]常廣，張振乾，王毅.高壓斷路器機(jī)械故障振動(dòng)診斷綜述[J].高壓電器，2011，08：85-90.