高壓斷路器在線監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計

羅樹華

高壓斷路器作為電力系統(tǒng)中的一個重要電氣設(shè)備，其在電網(wǎng)運行過程中能夠起到良好的控制與保護作用，從而保障整個電力系統(tǒng)的運行可靠性。但是在高壓斷路器的運行過程中經(jīng)常會出現(xiàn)一些運行故障，而傳統(tǒng)的“到期維修”檢修模式還存在有盲目維修以及維修不當(dāng)?shù)戎T多問題，并難以滿足高壓斷路器的維修需求。本文主要就高壓斷路器的在線監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計進行了分析研究。

【關(guān)鍵詞】高壓斷路器 在線監(jiān)控系統(tǒng) 設(shè)計

高壓斷路器作為電網(wǎng)系統(tǒng)中的重要組成部分，一旦發(fā)生故障就可能導(dǎo)致電網(wǎng)事故的出現(xiàn)，并且會對電力企業(yè)的經(jīng)濟效益與社會效益造成嚴(yán)重的影響，這也就要求構(gòu)建一個預(yù)防維修的維修體系，并通過在線監(jiān)控的模式來進行高壓斷路器運行狀態(tài)信息的采集工作，這樣也就能夠根據(jù)設(shè)備當(dāng)前的實際工作狀況來作為依據(jù)，并在此基礎(chǔ)上進行檢修決策的制定，從而取得一個良好的檢修效果，并確保整個高壓斷路器的運行性能。

1 行程-時間特性的檢測

在實際的在線檢測過程中，還需要根據(jù)現(xiàn)有掌握的技術(shù)水平來進行在線監(jiān)測項目的合理選擇，然后在此基礎(chǔ)上對整個高壓斷路器的運行性能進行評價分析。行程-時間信號作為高壓斷路器運行過程中的一個重要狀態(tài)量，在以往位移量采集的過程中多是通過光電式位移傳感器來進行的，但是在該檢測模式下需要判斷其位移量是否存在反彈現(xiàn)象，并對具體的檢測工作帶來一定的困難。借助于直線位移傳感器的應(yīng)用，其具備有觀測直觀以及精準(zhǔn)度高的優(yōu)勢，并能夠?qū)Ω邏簲嗦菲鞯奈灰屏窟M行有效的采集。

通過將直線位移傳感器安裝在斷路器操作結(jié)構(gòu)直線運動的連桿上面，該測量系統(tǒng)就可以結(jié)婚足浴一定的采樣頻率來完成相應(yīng)的采樣工作，并得到斷路器在動作過程中所形成的各種電壓信號。對這些電壓信號進行數(shù)字濾波處理，就可以得出斷路器的觸頭行程與運行使勁的變化關(guān)系。并能夠在此基礎(chǔ)上通過行程-時間信號來對觸頭運動過程中各個時間的發(fā)生時刻進行提取，從而進行運行故障的診斷與判斷。通過進行行程-時間信號的采集與分析，能夠?qū)嗦菲鬟\行過程中所出現(xiàn)的機械部分磨損、疲勞變形以及生銹等故障記性有效的診斷。

2 電壽命的監(jiān)測

一般情況下斷路器的電壽命是指新的滅弧室在經(jīng)過多次開斷短路電流之后，因此觸頭和噴口處的燒損情況而導(dǎo)致斷路器無法正常運行時的壽命，我國多是以累計開斷額定電流的次數(shù)來進行電壽命的標(biāo)定處理以及電磨損量的有效計算，但是在該標(biāo)定方法中還存在有以下問題：

（1）累計開斷次數(shù)并無法對每次的開斷電流以及燃弧時間進行區(qū)分，因此只能粗略進行觸頭磨損量的計算；

（2）單純將累計開斷電流作為觸頭健康狀態(tài)判斷的依據(jù)缺乏準(zhǔn)確性。此外如果存在有斷開電流相差懸殊的情況，因為斷路器燒損機理的差異性，而言就會導(dǎo)致其燒損情況具備有很大的差異性。

一般情況下，與觸頭磨損相關(guān)的參數(shù)主要有開斷電流的大小以及燃弧時間的長短，也就是電弧能量，但是在高壓斷路器的實際運行過程中國，電弧能量信息的搜集比較困難，并要求對每次開斷的燃弧時間進行記錄，因此在實際測量過程中存在有比較大的測量誤差，從而直接影響到判斷的準(zhǔn)確性，并難以對該高壓斷路器的電壽命進行有效的分析以及標(biāo)定處理。

相關(guān)實驗表明，燃弧時間的長短就單次開斷時間而言是隨機的，其會在一定的范圍內(nèi)進行變化，并在到達(dá)了一定數(shù)值之后趨近于一定的數(shù)值，這也就表明了隨機因素對于燃弧時間的分散性影響可以直接忽略不計。對于任何型號的斷路器而言，都可以從型式試驗以及產(chǎn)品介紹中得到其額定短路開斷電流之下的允許開斷次數(shù)，通過對大量的實驗與運行數(shù)據(jù)進行分析的基礎(chǔ)上，也能夠得到各種斷路器的N-Ib曲線（開斷次數(shù)和開斷電流兩者的關(guān)系曲線），借助于該曲線也就能夠構(gòu)建一個合理的相對磨損以及電壽命概念。

假設(shè)某額定短路電流下單次開斷的電磨損量為M。允許開斷次數(shù)為N，將相對電壽命定義為100%，這樣每次開斷額定短路電流時的相對磨損量Q為1/N，根據(jù)各種斷路器的N-Ib曲線就能夠直接求出相應(yīng)的開斷次數(shù)，并能夠再次基礎(chǔ)上求得該斷路器在任意一次開斷時所產(chǎn)生的相對電磨損量，將斷路器的相對電壽命L定義為：

L=L0-∑QM

在該公式中，L0是斷路器觸頭電壽命的初始值，為一個不大于1的百分?jǐn)?shù)，具體數(shù)值則是由該斷路器的運行時長來進行決定，對于剛剛投運或者經(jīng)過大修之后的斷路器可以取值為100%。在此基礎(chǔ)上就能夠根據(jù)斷路器的類型來進行相對電磨損量的求取，并獲取到該斷路器的相對電壽命。在斷路器的相對電壽命低于20%的情況下，該系統(tǒng)會直接輸出報警信息，并需要進行斷路器觸頭的更換處理。

3 斷路器合與分閘線圈電流的監(jiān)測

高壓斷路器多是通過電磁鐵來作為操作的第一控制元件，在具體操作過程中多是應(yīng)用直流電磁鐵來進行工作。當(dāng)線圈中通過了電流之后，會直接在電磁鐵內(nèi)產(chǎn)生磁通現(xiàn)象，這時候動鐵芯因此受到磁力的影響，就會使得斷路器出現(xiàn)分閘或者合閘的情況。就能量角度進行分析，電磁鐵主要是將自身的電能直接轉(zhuǎn)化為磁能，然后根據(jù)鐵心的動作將其轉(zhuǎn)變?yōu)闄C械能來進行輸出。這時候可以通過補償式霍爾電流傳感器來進行電流信號的監(jiān)測工作，然后就事件發(fā)生的相對時刻來進行提取，并在對時間間隔進行分析的基礎(chǔ)上來進行故障征兆的有效判斷，從而取得一個良好的監(jiān)測效果。

4 結(jié)束語

為了進一步提升斷路器的運行可靠性，也就需要對斷路器的工作狀態(tài)進行在線檢測，并借此該模式來進行故障的有效判斷，從而確保整個斷路器的運行性能。本文主要就高壓斷路器的行程-時間特性、電壽命計算以及斷路器合與分閘線圈電流的監(jiān)測提出了改進的方法與措施，并使得斷路器的狀態(tài)特征檢測變得更加準(zhǔn)確，并促進斷路器運行管理水平以及工作效率得到一定程度的提高。

參考文獻

[1]蘇磊.淺談高壓斷路器觸頭溫度在線檢測在水電站監(jiān)控系統(tǒng)中的應(yīng)用實現(xiàn)[J].科技尚品，2016（12）：209.

[2]楊亞.SF6高壓斷路器在線智能監(jiān)控系統(tǒng)的開發(fā)[D].華中科技大學(xué)，2008.

[3]張曄.發(fā)電廠電氣設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測和故障診斷的改進研究[D].華北電力大學(xué)（北京），2016.

作者單位

內(nèi)蒙古電力（集團）有限責(zé)任公司錫林郭勒電業(yè)局 內(nèi)蒙古自治區(qū)錫林郭勒盟錫林浩特市 026000endprint