高壓斷路器電氣與機(jī)械聯(lián)動(dòng)的可靠性比較

史哲鵬 張浩洋

摘要：高壓斷路器在電力系統(tǒng)中是非常重要的一個(gè)電氣設(shè)備，是電力系統(tǒng)運(yùn)行中的控制和保護(hù)設(shè)備，機(jī)械聯(lián)動(dòng)是電力系統(tǒng)運(yùn)行過程中最重要的一道安全防線。不管是電氣聯(lián)動(dòng)還是機(jī)械聯(lián)動(dòng)都是一種斷路器的運(yùn)行機(jī)構(gòu)，用來控制電力系統(tǒng)的安全。這兩種斷電器的方法都有著不同，各有各的優(yōu)勢(shì)，不能夠說哪一種的可靠性更強(qiáng)一點(diǎn)，需要根據(jù)情況具體分析，本文就淺談高壓斷電器電氣與機(jī)械聯(lián)動(dòng)的特點(diǎn)和優(yōu)缺點(diǎn)，進(jìn)行可靠性能的比較。

關(guān)鍵詞：高壓斷電器;電氣聯(lián)動(dòng)可靠性;機(jī)械聯(lián)動(dòng)可靠性;

在電力系統(tǒng)中，高壓斷電器顧名思義就是一種用來保護(hù)高壓電路的一種裝置，能夠?qū)崿F(xiàn)電路的開關(guān)和閉合。在遇到緊急情況是，斷電器能夠迅速切斷離電流的流動(dòng)，保護(hù)電力系統(tǒng)避免進(jìn)一步的損失，甚至可以在一定程度上實(shí)現(xiàn)對(duì)其他備用電路的連通，大大提升了電力系統(tǒng)的安全指數(shù)，由此可見，高壓斷電器是非常重要的電氣設(shè)備。那么作為高壓斷電器的兩種聯(lián)動(dòng)方式，有必要進(jìn)行研究，以更好的運(yùn)用這兩種聯(lián)動(dòng)方式。

一、高壓斷路器的作用

（1）保護(hù)作用

高壓變電器最重要的作用就是保護(hù)，能夠?qū)崿F(xiàn)故障區(qū)域與非故障區(qū)域的隔離，保護(hù)了無安全事故的電氣設(shè)備和電力系統(tǒng)的安全運(yùn)行。高壓斷路器主要是和電力系統(tǒng)中的自動(dòng)裝置相結(jié)合，和保護(hù)裝置互相配合，能夠迅速識(shí)別故障區(qū)域，并切斷電流流動(dòng)，從而減少了因事故而發(fā)生的波及損失。

（2）控制作用

高壓斷路器另一個(gè)作用就是控制，能夠有效提升電氣設(shè)備的使用效率。它可以根據(jù)電力系統(tǒng)的運(yùn)行情況，對(duì)電氣設(shè)備進(jìn)行啟動(dòng)或者停止，甚至是線路的啟動(dòng)和強(qiáng)制退出。雖然高壓斷路器不具備保護(hù)電流的作用，但它本身具備的速斷和過流的功能就足以有效提升電力系統(tǒng)的運(yùn)行效率和速度。

二、高壓斷路器的構(gòu)成

高壓斷路器的主體是由導(dǎo)流、滅弧、絕緣和操作這幾個(gè)部分構(gòu)成。事實(shí)上我們對(duì)高壓斷路器常用的稱呼叫高壓開關(guān)，按照其操作性能又可以分為電動(dòng)結(jié)構(gòu)和手動(dòng)機(jī)構(gòu)，氣動(dòng)與液動(dòng)機(jī)構(gòu)以及最后的彈簧儲(chǔ)能機(jī)構(gòu)。滅弧是高壓斷路器重要的組成部分，如果按照滅弧的性能分布，可以分為以下幾種：

油斷路器：顧名思義就是滅弧的介質(zhì)為變壓器內(nèi)部的油，油量的多少也是可以區(qū)分的類型。

真空斷路器：這種斷路器主要是通過真空的滅弧室，利用真空進(jìn)行滅弧。

空氣斷路器：通過壓縮的、高速的空氣滅弧。

固體產(chǎn)期斷路器：通過固體高溫分解出來的氣體滅弧。

六氟化硫斷路器：惰性氣體的特性不僅可以滅弧，還能夠絕緣。

磁吹斷路器：超強(qiáng)的電磁力迅速將電弧吸引并熄滅。

三、電氣聯(lián)動(dòng)的可靠性解析

（1）高壓斷路器電氣聯(lián)動(dòng)的運(yùn)行

在三相電氣聯(lián)動(dòng)方面，高壓斷路器的運(yùn)行都是依托電氣聯(lián)動(dòng)實(shí)現(xiàn)正常運(yùn)行。電氣聯(lián)動(dòng)的高壓斷路器結(jié)構(gòu)一般是三個(gè)獨(dú)立的操動(dòng)機(jī)構(gòu)，中間使用匯控箱聯(lián)通，通過電氣聯(lián)動(dòng)來實(shí)現(xiàn)三者之間的聯(lián)系。各個(gè)部件的之間的輸出軸和極柱相連，形成一個(gè)有機(jī)的整體。在電氣聯(lián)動(dòng)的保護(hù)方面，采用的是三個(gè)獨(dú)立機(jī)構(gòu)的運(yùn)行位置不同，電氣聯(lián)動(dòng)就會(huì)啟動(dòng)高壓斷路器，切斷電源。

（2）電氣聯(lián)動(dòng)的故障性分析

電氣聯(lián)動(dòng)的故障一般有著對(duì)絕緣擊穿和高壓斷路器無法開啟和閉合的這兩種無法避開的故障，這是基于彈簧機(jī)構(gòu)內(nèi)部的故障所造成的。 斷路器是電氣聯(lián)動(dòng)核心的電氣設(shè)備，它的操作和運(yùn)行地非常頻繁的，這就在成了很多的設(shè)備或系統(tǒng)上的故障。其中斷路器無法正常工作是最嚴(yán)重的，斷路器不能閉合和開啟或者斷路器能源供給不上都有可能造成斷路器的故障，除此之外，斷路器油性碳化或者斷路器不正常的開啟也是斷路器故障的前兆。這幾類的事故嚴(yán)重的情況下甚至?xí)鸹鸷笳弑ǖ膰?yán)重事故。

（3）電氣聯(lián)動(dòng)操作性故障

電氣聯(lián)動(dòng)是基于對(duì)自動(dòng)系統(tǒng)和自身隨外界的情況判斷，進(jìn)而對(duì)保護(hù)機(jī)制下達(dá)指令切斷電源。但這是理想情況，很多情況會(huì)出現(xiàn)對(duì)電力系統(tǒng)實(shí)際的運(yùn)行狀況判斷出現(xiàn)錯(cuò)誤，進(jìn)而發(fā)揮錯(cuò)誤的指令，從而隨斷路器造成損壞。斷路器的開啟和閉合都是需要時(shí)間的推進(jìn)，所以在實(shí)際的工作運(yùn)行中，斷路器的開啟和閉合的時(shí)間是非常精準(zhǔn)的，而斷路器的開啟和閉合所進(jìn)行的速度卻不是精準(zhǔn)的。這也就造成在電氣聯(lián)動(dòng)的錯(cuò)誤命令信息下達(dá)后，斷路器在進(jìn)行執(zhí)行中會(huì)造成對(duì)沖，永久性的損害斷路器的質(zhì)量。

四、機(jī)械聯(lián)動(dòng)斷路器的故障解析

（1）安裝因素

機(jī)械聯(lián)動(dòng)相對(duì)于電氣聯(lián)動(dòng)來說，其安裝和運(yùn)行都比較復(fù)雜，尤其是機(jī)械聯(lián)動(dòng)的安裝，是非常困難的。機(jī)械聯(lián)動(dòng)需要考慮三極的平衡，還需要保證機(jī)械的運(yùn)轉(zhuǎn)誤差，這就要求機(jī)械聯(lián)動(dòng)的安裝非常有操作性。但是在實(shí)際的安裝現(xiàn)場中，對(duì)于斷路器的模具和尺寸的問題，斷路器的實(shí)制作效果總是存在著偏差。并且安裝的員工在安裝過程中也不能按照分毫不差的實(shí)際進(jìn)行操作，這就進(jìn)一步加大機(jī)械聯(lián)動(dòng)斷路器的安裝難度。

（2）機(jī)械聯(lián)動(dòng)運(yùn)行故障

從以往的數(shù)。據(jù)中顯示，機(jī)械聯(lián)動(dòng)中，整個(gè)聯(lián)動(dòng)系統(tǒng)所損壞的最大原因就是機(jī)械的變形、摩擦等因素造成的機(jī)械損害，如果拋開不可控制的液壓影響，機(jī)械損害所占的比例會(huì)更大。由于機(jī)械變形或損害的影響，也會(huì)造成在實(shí)際的安裝過程中難度加大，也會(huì)造成在日后的設(shè)備運(yùn)行中安全隱患和故障隱患大大加大。電氣聯(lián)動(dòng)在這方面就表現(xiàn)極為優(yōu)秀，由于電氣聯(lián)動(dòng)的機(jī)構(gòu)與極柱相連，不會(huì)出現(xiàn)運(yùn)行故障，在實(shí)際的工作中也就減少了機(jī)械聯(lián)動(dòng)所面臨的問題。

（3）機(jī)械聯(lián)動(dòng)的受力問題

機(jī)械聯(lián)動(dòng)的整個(gè)系統(tǒng)由于結(jié)構(gòu)的特性，各個(gè)結(jié)構(gòu)在工作中實(shí)際受到的能量的傳遞沒有一致性，各個(gè)機(jī)構(gòu)所受到的震動(dòng)的也是不一樣的，而這些能量和震動(dòng)越接近中心，所受到的力度也就越大，承受的時(shí)間越長，所造成的傷害越大。同時(shí)，在熱脹冷縮的情況下，機(jī)構(gòu)的大小和長度會(huì)發(fā)生變化，從而改變斷路器的開關(guān)，長此以往，斷路器的開關(guān)會(huì)發(fā)生未知改變，就會(huì)嚴(yán)重影響機(jī)械聯(lián)動(dòng)斷路器的運(yùn)行。

（4）機(jī)械聯(lián)動(dòng)連桿的問題

機(jī)械聯(lián)動(dòng)由于機(jī)械連接，其所運(yùn)動(dòng)很受機(jī)械連桿的影響。但是機(jī)械的連桿所受的能量會(huì)隨著運(yùn)行的時(shí)間或者是距離的變化而變大，這樣就容易造成機(jī)械的變化，從而對(duì)高壓斷路器的穩(wěn)定運(yùn)行造成影響。并且，由于機(jī)械聯(lián)動(dòng)中機(jī)械傳動(dòng)的一點(diǎn)變化，都會(huì)對(duì)高壓斷路器造成質(zhì)量生的威脅。

五、高壓斷路器中電氣聯(lián)動(dòng)與機(jī)械聯(lián)動(dòng)可靠性的分析

電氣聯(lián)動(dòng)的機(jī)構(gòu)主要是彈簧機(jī)構(gòu)斷路器的故障，而機(jī)械聯(lián)動(dòng)的機(jī)構(gòu)故障時(shí)液壓故障以及氣動(dòng)機(jī)構(gòu)的故障，兩者相比，電氣聯(lián)動(dòng)的機(jī)構(gòu)故障要明顯低于機(jī)械聯(lián)動(dòng)的機(jī)構(gòu)故障。除此之外，機(jī)械聯(lián)動(dòng)的振動(dòng)大，消耗的能量也是非常多的，所以對(duì)機(jī)構(gòu)的損害也就比電氣聯(lián)動(dòng)的損害更大一些。還有就是機(jī)械聯(lián)動(dòng)的制造商不可能做到其零件、性能和制作水準(zhǔn)的完全統(tǒng)一，雖然可以從各個(gè)方面降低其中的影響。但從大的方面來說，機(jī)械聯(lián)動(dòng)的故障率要比電氣聯(lián)動(dòng)的故障率高一點(diǎn)。

六、電氣聯(lián)動(dòng)與機(jī)械聯(lián)動(dòng)的采用建議

基于電氣聯(lián)動(dòng)總體的性能要比機(jī)械聯(lián)動(dòng)的性能好，而且故障率也比較少，所以在沒有其他特殊的情況下，盡可能的使用電氣聯(lián)動(dòng)機(jī)構(gòu)的高壓斷路器。而機(jī)械聯(lián)動(dòng)在高壓斷路器的采用一般要看它的傳動(dòng)距離，如果距離近的話，就可以采用機(jī)械聯(lián)動(dòng)機(jī)構(gòu)的高壓斷路器。同時(shí)，在電氣聯(lián)動(dòng)與機(jī)械聯(lián)動(dòng)的采購上，也要從成本、使用時(shí)間、使用對(duì)象等方面進(jìn)行考慮，以便更好的控制成本。

結(jié)束語：高壓斷路器的兩種聯(lián)動(dòng)方式，都有各自的優(yōu)缺點(diǎn)，在采用的過程中，要根據(jù)實(shí)際情況來選擇聯(lián)動(dòng)方式。同時(shí)，我們必須意識(shí)到，兩種機(jī)構(gòu)的聯(lián)動(dòng)都有著些許不足，如何能夠改進(jìn)和完善是我們所面對(duì)的一個(gè)重大課題。只有這樣，才能制作出性能更好的高壓斷路器。更好的為電力系統(tǒng)的安全保駕護(hù)航。

參考文獻(xiàn)：

[1]周兵.關(guān)于高壓斷路器機(jī)械試驗(yàn)以及機(jī)械可靠性的研究[J]，華章.2010（23）

[2]李春生.高壓斷路器電氣與機(jī)械聯(lián)動(dòng)的可靠性比較[J]，科技資訊.2 故障可能性分析

[3]郭賢珊，李仲夫，陳軒恕.斷路器操動(dòng)機(jī)構(gòu)在線監(jiān)測參數(shù)的選擇[J]，高壓電器.2002，38（1），24-25.