高压断路器状态检修研究

董小清张伟

国网阳泉供电公司山西阳泉045000

摘要：高压断路器作为发电和用电之间的重要联系环节，据近年来的统计表明，我国断路器故障引发的事故平均每次造成数百千万时的电量损失，可以说有效解决高压断路器的常见故障，对于保证电网的安全有着非常重要的意义。本文对高压断路器状态检修进行研究。

关键词：高压断路器；状态检测；在线监测

1状态检修的概念

想要研究透高压断路器状态检修，首先要弄明白什么是状态检修。所谓状态检修，是指在传感器、计算机和电子信息处理等技术基础上，应用智能系统，通过多种高新技术，跨领域地进行检修的综合性技术。借助于高压断路器状态检修，有关部门可以有针对性地安排电力设备的检修，保障电力系统平稳运行，有效降低生产成本。高压断路器是电力系统中重要的控制和保护设备，正常情况下，承担着承载、开断、关合正常和故障电流的重任，高压断路器的平稳运行，对整个电力系统的安稳举足轻重。因而，对高压断路器状态检修具有积极的现实意义。

2高压断路器状态检测现代在线监测技术

高压断路器的主要故障表现为操动机构故障，故此操动机构为高压断路器在线监测的重要对象，而其机械运行状况是非常复杂的，出现故障的原因也是多种多样的，引起故障的位置也不是固定唯一的。现如今监测高压断路器的主要对象是监测操动机构，并运用提取特征量和做信号比较等方法。操动机构的某一表征信号与正常信号不同时，表示可能出现了故障，面对故障的可能性和位置的不确定性，在线监测人员要运用专业的理论知识和经验仔细分析信号异常的原因，从而做出进一步的分析和判断。目前运用现代技术在线监测断路器操动机构的方法呈现多样化的特征，如红外线分析、频谱分析、超声波分析，系统压力的动态分析，系统动态响应特性的测试分析以及组件壳体的震动信号分析等等。这些现代技术的在线监测方法，运用的原理各不相同，实际监测的成本和难度也不尽相同，因此电力部门需要进一步的结合电气设备的实际情况，选择合理的现代监测方式，来进一步保障高压断路器操动机构的实时监测。

3高压断路器在线检测的主要方面

高压断路器操动机构运行参数的变化，进一步关系到灭弧系统能否正常开展工作。检测人员要从多个方面对高压断路器进行有效的监测，确保电气设备的正常运行。

3.1对于高压断路器的行程特性监测

随着现代在线监测技术的发展，可以有效的记录动触头的行程及时间特性曲线，在线检测人员在结合其他的动态参数，提取各种机械动作的机器运行参数，如动触头的行程、分合闸操作时间、分（合）速度、运动的平均速度、最大速度和速度曲线等。在线监测人员对于高压断路器的行程特性监测，即是对各种机械设备的动作参数是否位于合理的取值范围的监测，动触头的最大分（合）闸速度不应过大，过大的速度会对相关设备的零部件造成非常大的撞击，从而加大了缓冲器的运行负担，过小的分（合）闸速度，会导致断路器失去控制和保护功能，故此对于高压断路器动触头有效检测是高压断路器形成特性在线监测的重要工作内容。

3.2对于高压断路器分合闸线圈电流的监测

高压断路器在分闸与合闸过程中，分合闸的线圈电流能够随着时间的变化而变化，变化的电流波形中隐藏着非常重要的设备运行信息。在分合闸的电磁铁线圈的电流中蕴含着诸多的设备运行信息，能够反应电磁铁及其所控制的阀门、锁闩，以及间接的反应连锁触头的操动机构设备运行状况，如铁芯顶杆的锁闩和阀门的闭合状态，铁芯运动机构是否存在脱扣、卡涩，释能机械的负载是否存在变动等情况。运用现代科技手段对分合闸线圈的电流有效的监测，能够让监测人员了解高压断路器二次控制回路的具体工作情况，从而为高压断路器状态检修提供一个判断依据。目前我国高压断路器大多配备弹簧、气动、液压等操动机构，这些操动机构在长期的运行中容易出现锈涩、变形等相关状况，从而导致电磁铁无法有效的运行，进一步引发高压断路器拒动的情况出现，由操动器故障引发的高压断路器故障约占高压断路器拒动故障的四分之一左右。利用对电磁铁铁芯的运用状况与电流特性的关系，监测分合闸脱扣电磁铁的电流运行波形，可以进一步掌握电磁铁铁芯的运动状况，从而预防这类故障的发生。在线监测人员可以利用霍尔电流传感器对控制高压断路器动作的关键元件分合闸操作线圈进行监测，可以有效的监测出多种电流波形，获取关键信息，遇到变形波形时，监测人员运用相关的专业知识和经验来进行机械故障的的分析，可以提高故障原因检测的几率。

3.3对于高压断路器振动信号的监测

高压断路器的振动检测的主要集中在震动信号的监测、分析和处理上。我国对于高压断路器振动信号的监测上起步较晚，美国等相关国家由于监测工作开展较早，已经形成了一套有效使用的振动信号处理办法，并将其应用到对于高压断路器的状态检测中。相关专业领域的专家通过对SF6断路器和油断路器的具体研究发现，不同的断路器工作状态下，振动信号的时域包络线会呈现出一定的差异性，从而提出了振动信号包络线为基础的分析方法。此种方法推动了对于高压断路器振动信号监测的改革和相关设备的发展，相关专家在此基础上研制出PCPDS（便携式断路器振动信号分析系统），PCPDS目前已经在110KV及以上的SF6断路器和油断路器上得到了验证，该系统能够识别出弹簧压缩是否过度，绝缘拉杆是否缩短，触头的磨损情况以及缓冲器的工作状态。

目前该系统主要的缺点是需要采集大量的运行试验数据，才能够确定振动信号是否处于正常状态，但由于数次机械震动信号之间存在着分散性，加大了确定震动信号平均包络A(t)的难度，另外对于甄别高压断路器的具体故障也存在着一定困难。挪威等相关专家利用加窗傅立叶等变换的方法采集了断路器震动信号的视频表示，结合DTW，计算出基准状态与测试状态之间设备震动信号的动态时间距离，从而更加精准的对断路器的机械运行状态进行判断。DTW分析法对于信号强度变化的反应灵敏度较差，另外运算的过程需要大量的数据存储量，提高了对于监测装置的要求。

我国对于高压断路器振动信号的监测起步较晚，实用的相关产品还不多，但在相关领域也取得了一定的发展。我国东北哈尔滨工业大学，在小波分析的基础上，提出了采集两种振动信号特征的参量来分析断路器机械振动信号。西安交通大学的电力设备与电气绝缘实验室开展了振动信号的分析对断路器进行机械状态检测的研究，其研究的对象主要是中压真空断路器，提出了多种实用的振动信号处理办法，如欧式距离法，ACI方法、短时能量法等，能够可靠的识别出止推垫失效、油缓冲器失效以及连接部件脱落等相关的断路器常见机械故障。

结束语

综上，高压断路器的状态检修对于电力系统安全平稳运行有着不可估量的重要作用。通过高压断路器状态检修，可以明确高压断路器的运行状况，确保其平稳、安全运行，为社会经济的快速发展提供保障。因此，必须要清醒的认识到高压断路器状态检修的现状，知晓高压断路器状态检修的现实意义，为此，要进一步完善高压断路器信息采集数据库，健全高压断路器状态检修体系，加大资金支持力度，提高从业人员整体素质，为国计民生提供坚实保障。

参考文献

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