高壓斷路器故障診斷與狀態(tài)監(jiān)測(cè)探討

張茂林

摘 要：在高壓電網(wǎng)當(dāng)中，高壓斷路器是最為重要的構(gòu)成部分。通過高壓斷路器，能夠保證電網(wǎng)設(shè)備安全、穩(wěn)定工作，讓電網(wǎng)設(shè)備得到妥善控制及保護(hù)。一旦高壓斷路器出現(xiàn)故障或問題，不僅會(huì)影響到電網(wǎng)設(shè)備正常運(yùn)行，甚至可能會(huì)對(duì)整個(gè)電網(wǎng)運(yùn)行產(chǎn)生影響?；诖耍疚膶?duì)高壓斷路器故障診斷及狀態(tài)監(jiān)測(cè)進(jìn)行了分析，并提出了一系列觀點(diǎn)，以供參考。

關(guān)鍵詞：斷路器；狀態(tài)監(jiān)測(cè)；故障診斷

中圖分類號(hào)：TM561 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1671-2064（2017）13-0031-01

1 斷路器類別概述

斷路器是電力系統(tǒng)當(dāng)中最為常見的一類控制及保護(hù)設(shè)施。一方面，斷路器可結(jié)合電網(wǎng)實(shí)際需求將電氣設(shè)備或線路投入退出運(yùn)行，或?qū)⑵滢D(zhuǎn)變?yōu)檫\(yùn)行或檢修狀態(tài)。其次，當(dāng)電力設(shè)備或線路出現(xiàn)故障時(shí)，斷路器通過繼電保護(hù)裝置可將故障部分直接從電網(wǎng)當(dāng)中切除，可保證其他無(wú)故障部分正常運(yùn)行，為整個(gè)電力系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行提供保障。斷路器類型較多，主要包括油斷路器、壓縮空氣斷路器、六氟化硫斷路器、真空斷路器及磁吹斷路器等[1]。其中六氟化硫斷路器相對(duì)于其他類型斷路器性能更優(yōu)。這類斷路器具備了良好的絕緣性能及滅弧性能，開斷性能較強(qiáng)、斷口電壓較高且機(jī)械強(qiáng)度較優(yōu)，維護(hù)較為簡(jiǎn)便。正是基于這些特性，使得六氟化硫斷路器在超高壓領(lǐng)域完全替代了其他類型的斷路器。

2 斷路器常見故障分析

（1）油斷路器機(jī)械故障。液壓機(jī)構(gòu)液壓回路油壓過低時(shí)，可能會(huì)造成電氣控制回路閉鎖；分合閘電磁鐵盡管已經(jīng)啟動(dòng)，但閥桿變形無(wú)法將分合閘一級(jí)閥打開；氣動(dòng)操動(dòng)機(jī)構(gòu)壓縮空氣回路部件故障。（2）磁吹斷路器電氣故障。當(dāng)操作控制回路的直流電源電壓急劇下降時(shí)，盡管分閘電磁鐵線圈已經(jīng)接通電源，但端子電壓較低，導(dǎo)致電磁鐵動(dòng)作無(wú)法正常啟動(dòng)；控制回路當(dāng)中出現(xiàn)斷路故障；分閘電磁鐵裝配線圈斷線、斷路、接線接觸不良等故障均可能會(huì)對(duì)回路正?？刂飘a(chǎn)生影響。（3）六氟化硫斷路器本體故障。當(dāng)出現(xiàn)滅弧室動(dòng)、靜觸頭調(diào)整不當(dāng)、動(dòng)觸頭絕緣拉桿與傳動(dòng)機(jī)構(gòu)連接軸鎖脫落時(shí)，均可能影響到斷路器正常工作而導(dǎo)致斷路器失靈[2]。

3 高壓斷路器故障診斷監(jiān)測(cè)分析

3.1 高壓斷路器故障檢測(cè)方法分析

（1）振動(dòng)信號(hào)檢測(cè)法。在高壓斷路器分合閘時(shí)，由機(jī)械操作機(jī)構(gòu)產(chǎn)生的機(jī)械振動(dòng)信號(hào)當(dāng)中涵蓋了大量狀態(tài)信息。利用振動(dòng)傳感器與一些特殊的信號(hào)處理方法，便可清晰地反映出高壓斷路器分合閘過程及斷路器狀態(tài)。振動(dòng)信號(hào)檢測(cè)法并不會(huì)受到電氣量或電磁場(chǎng)干擾。并且傳感器安裝在斷路器外部，不會(huì)對(duì)斷路器產(chǎn)生影響。同時(shí)，振動(dòng)傳感器尺寸較小，工作較為穩(wěn)定，靈敏度較高且成本較低。當(dāng)然，斷路器操作屬于典型的瞬時(shí)性動(dòng)作，動(dòng)作周期極其短暫，并且不同振動(dòng)的信號(hào)隨機(jī)性教導(dǎo)，所以在監(jiān)測(cè)過程中對(duì)采樣頻率要求較高，這也是振動(dòng)信號(hào)檢測(cè)法應(yīng)用過程中需要注意的。（2）分合閘線圈電流檢測(cè)法。當(dāng)分合閘線圈當(dāng)中存在電流通過時(shí)，電磁鐵即會(huì)產(chǎn)生磁通。在電磁力作用下，磁吹斷路器便可完成分合閘操作。以電流波形（線圈中）為參考，可將電磁鐵及其控制鎖門、閥門連鎖觸頭等器件的實(shí)際運(yùn)行狀況充分反映出來(lái)。再結(jié)合分合閘線圈當(dāng)中電流隨時(shí)間的連續(xù)變化，可清晰地獲得二次回路的操作狀態(tài)。對(duì)鐵芯運(yùn)動(dòng)過程與分合閘線圈電流特性波形之間關(guān)系進(jìn)行分析，便能夠較為準(zhǔn)確地反映出斷路器機(jī)構(gòu)的運(yùn)行狀態(tài)。（3）行程-時(shí)間檢測(cè)法。該方法是高壓斷路器故障檢測(cè)過程中最為常見的方法之一。該方法主要依托于行程-時(shí)間特性曲線實(shí)施。利用行程-時(shí)間特性曲線可獲得其他機(jī)械動(dòng)作參數(shù)，便能夠?qū)⒏邏簲嗦菲鞯倪\(yùn)行狀態(tài)反映出來(lái)。但行程-時(shí)間檢測(cè)法所利用信息并不多，檢測(cè)結(jié)果準(zhǔn)確性與現(xiàn)場(chǎng)安裝情況關(guān)聯(lián)性較大，容易受到現(xiàn)場(chǎng)安裝情況影響。

3.2 高壓斷路器狀態(tài)監(jiān)測(cè)分析

（1）六氟化硫密度監(jiān)測(cè)。目前，很多高壓斷路器都是六氟化硫斷路器。六氟化硫氣體密度可對(duì)六氟化硫氣體性能產(chǎn)生直接影響。一旦氣體密度下降時(shí)，斷路器相應(yīng)的絕緣性能、滅弧性能也會(huì)有所下降。導(dǎo)致六氟化硫密度下降的原因無(wú)非在于氣體泄漏?；谠撘蛩兀纯刹扇怏w壓力監(jiān)測(cè)結(jié)果來(lái)反映氣體實(shí)際密度，即可判斷斷路器是否存在故障。（2）觸頭壽命監(jiān)測(cè)。斷路器長(zhǎng)期運(yùn)行過程中，觸頭往往會(huì)出現(xiàn)磨損。通過衡量觸頭的磨損程度便可反映出斷路器的使用壽命。同時(shí)，滅弧器、滅弧介質(zhì)等問題也會(huì)對(duì)斷路器使用壽命產(chǎn)生一定程度影響。通常情況下，可通過一些特殊的計(jì)算如累計(jì)開斷電流加權(quán)法、累計(jì)開斷電流、相對(duì)電壽命法等方法來(lái)確認(rèn)斷路器的電壽命，以此評(píng)價(jià)高壓斷路器的實(shí)際磨損程度，以達(dá)到實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)的目的。（3）滅弧室在線監(jiān)測(cè)。在高壓斷路器實(shí)際運(yùn)營(yíng)過程中，受部分因素影響，高壓斷路器滅弧性能與絕緣效果可能會(huì)受到制約。一旦出現(xiàn)上述情況，滅弧室就可能會(huì)出現(xiàn)泄漏、微水超標(biāo)等故障。因此，在電網(wǎng)運(yùn)行過程中，必須加強(qiáng)滅弧室在線監(jiān)測(cè)（借助氣體壓力、密度等指標(biāo)），保證斷路器維持正常運(yùn)行狀態(tài)。

4 結(jié)語(yǔ)

高壓斷路器是保證電力設(shè)備及電網(wǎng)正常運(yùn)行的基礎(chǔ)。通過加強(qiáng)故障診斷與狀態(tài)監(jiān)測(cè)，對(duì)高壓斷路器實(shí)際運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行準(zhǔn)確判斷，以提早發(fā)現(xiàn)問題，避免問題蔓延，為相關(guān)設(shè)備及電網(wǎng)創(chuàng)造一個(gè)良好的保障環(huán)境。

參考文獻(xiàn)

[1]周興，周葛城，賈明.高壓斷路器故障檢修及狀態(tài)監(jiān)測(cè)探究[J].低碳世界，2016（28）：18-19.

[2]楊浩.高壓斷路器故障診斷與狀態(tài)監(jiān)測(cè)研究[J].通訊世界，2015（20）：144-145.