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摘要：随着社会的不断发展，我国经济也在不断进步，人们在日常生活和工作生产中都离不开电能的使用，且对它的需求也越来越大，因此所需的电能消耗日益增多，电网的荷载量也在逐渐增加，对人们的生产生活都造成了一定的威胁。而断路器是电力系统中的关键设备，承担着导通正常电流和切断故障电流的重要角色。因此，本文描述断路器的基本工作原理和作用，并对其常见的故障进行分析。
关键词：断路器；工作原理；故障分析
1 引言
断路器为电力系统中的重要组成设备，必须具备良好的断流能力与完整的灭弧结构。断路器的作用通常体现在两方面：一方面是根据电网运行的需要，快速准确的进行电路或者电力设备的断开或连接，使其快速退出或进入运行工作；另一方面，当在运行过程中出现故障时，断路器就能与继电保护系统迅速将故障部分断开，使系统中的其他正常部分可以继续工作，从而达到减少事故影响与危害的目的。本文主要对断路器的故障类型和检测技术进行综合性分析。
2 断路器的工作原理
断路器是通过有效的开合操作，对电力系统进行控制和保护的一个重要设备，主要是通过对电网的运行状态进行控制来保护电力系统的正常运行。断路器不仅能关合电力设备的电流，当电力系统出现问题时，还能通过断电器保护装置对电流进行切断，其具备断流能力和灭弧结构。一旦断路器出现故障，不能正常工作，当电网出现问题的时候，就不能及时切断故障电流，从而会使系统中故障面积变大，最严重的情况甚至会影响整个电网系统的正常工作，因此保障断路器的正常工作对保障整个电力系统正常工作有着非常重要的意义。
3 断路器常见的故障
3.1 误动故障原因
主要为两个方面：一方面可能是由于继电保护信号错误或二次回路接线和操动机构失灵等引起误动故障的发生；另一方面可能是因为二次回路接线端子排受潮，因此导致其绝缘性能降低，进一步造成合闸和分闸回路端子间发生放电短路，从而引起误动故障的发生。
3.2 拒动故障
一般情况下，断路器对电流的控制主要是通过分合操作，一旦发生拒动故障则断路器不进行分合操作，就容易出现越级跳闸的情况，这样会使故障面积变大。一般造成拒动故障的主要原因分为机械和电气两种原因。机械原因主要发生在生产、制造、安装、检修等过程。由于操作机构的传动系统发生故障从而引发断路器发生拒动故障，其中具体的故障可能为传动部件损坏、移位、变形等。电气原因主要是由辅助回路或电气控制发生故障。其具体故障主要为继电器损坏或闭锁、二次接线故障、辅助开关故障、操作电源故障等等，其中辅助开关故障虽然表现为二次故障，但实际上是转换接点不灵造成的，二次接线故障主要是断线或二次线接触不良所导致的。
3.4 绝缘故障
断路器发生的最频繁的故障之一为绝缘故障。造成这种故障的原因主要为爆炸、电压击穿等绝缘问题，主要包括内绝缘和外绝缘故障。造成内绝缘故障的原因是断路器在运行过程中内部出现异物所导致断路器放电，因而造成内绝缘故障。造成外绝缘故障的主要原因是瓷套尺寸和外绝缘泄露比距不符合要求。以户外设备为例，多表现为异物搭挂影响瓷套绝缘距离、灾害天气造成冰闪或污闪等，但随着近些年施工工艺标准的提高和瓷套防污闪冰闪措施的加强，以及外漏引线绝缘化、管母线绝缘化等加强各类设备外绝缘强度措施的实施，外绝缘故障率也逐年下降，断路器设备运行情况趋于良好态势发展。
4 断路器故障检测技术分析
4.1 针对断路器误动拒动故障进行相关技术研发
断路器的一次机械故障或二次回路故障都可能会出现误动拒动问题，这对于整个电力系统的稳定运行都造成了极大影响。因此需要相关部门和科研机构不断地进行技术攻关，实现断路器设备的逐渐完善。在传动结构研发与配置方面，科研人员要始终针对传动结构的常见缺陷，不断加大力度寻找更合适的材料，并研究传动结构机理，提升其可靠性，降低运行过程中的传动部分断裂、卡涩或误动风险。对二次回路部分，要做好在线监测系统的研究，当二次系统出现故障时要可靠的发出故障信号，便于检修人员及时处理，实现故障的合理排查和检修。
4.2 开展检修人员技术和知识培训
针对相关检修技术人员技能水平不足的情况，相关部门要不断加强对员工的知识培训，通过开展经验交流会、邀请权威经验人士教授相关课程传授经验心得等手段，强化员工知识基础。此外，还要通过相关的技能知识考试或者实践技术测验等方法不断实现技术人员的知识更新，为断路器设备的安全运行提供新鲜血液。最后还要不断增强技术人员面对突发电力安全事件的处变能力，要有即时处理的能力与素质，要对断路器的内部构造牢记于心，能够做到及时解决断路器拒分拒合问题，及时修复故障电路。还要不断引导员工从自身出发，养成善于总结检修经验的习惯，为自身的技能进步和行业可持续发展提供安全保障。技术人员还要对电力事业报以最大的热情与信心，以热情的工作状态迎接每天出现的不同问题，为电力安全问题的解决提供保障。
4.3 断路器振动信号检测点的选择
振动信号在断路器结构中的传播较为复杂，不仅需要考虑其传播的途径、过程等，另一方面还要考虑振动波的类型以及衰减情况。因此，在测量过程中检测位置不同相应的结果也不同，这说明对断路器检测点的选择十分重要。一般检测点选择方式分两种：一是将传感器安装在其动触头连接杆上，且为了保证振动波形的保真效果，要求尽量贴近动触头，从而获得较为准确的振动信号，时间及强度均能对振动情况真实反映。但是这需要将传感器在断路器内部进行安装，这一安装方式属于侵入式，十分容易影响到断路器部件的正常操作；二是将传感器安装在断路器基座，这一种安装方式属于非侵入式，并不会造成断路器的内部结构的损坏，因此更为方便且能真实的反映断路器的振动情况，目前将振动信号传感器安装在断路器基座上的方式更为常见。
4.4 动态时间规整
简称DTW算法，指的是通过动态规整函数对两个数据序列进行对比分析，从而获取两者之间的相似性关系。DTW算法在幅值、时间等特征量方面灵敏度高。国外学者RundeM等人通过DTW算法，对待处理和正常状态下的振动信号进行比对分析，从二者幅值、时间等特征量的差异来判断断路器的状态情况。
5 结束语
断路器在电力系统的安全运行过程中处于极为重要的地位，也以其良好的应用性能取得了一致好评，但不可避免地是在具体的使用过程中仍然存在相关的技术缺陷，这种状况理应受到相关部门的重视，通过技术研发或者技能培训等手段不断促进设备更新和人员技能提升。在电力研发人员和电力设备检修人员共同努力下，为不断实现断路器设备的安全运行提供技术支持，最终推动电力系统整体的平稳运行。
参考文献：
[1] 罗萍萍，崔嘉琦，林济铿，王奎.考虑多目标优化的输电网故障诊断[J].电力系统自动化，2017，41（22）：81-88+108.
[2] 于雪雪，杨文辉，周红.一种改进的电网故障诊断解析模型研究[J].电工电气，2017（11）：10-13.
[3] 王宾，魏向向，张国辉，冯迎春，温渤婴，董新洲.交流滤波器支路断路器高频燃弧故障检测研究[J].中国电机工程学报，2018，38（06）：1837-1845+1921.
[4] 王硕君，麦荣焕，何兴华，李辰盟，崔佩仪.基于高压断路器在线状态监测系统研究[J].自动化与仪器仪表，2017（10）：202-204.
[5] 靳文娟，季天瑶，唐文虎.基于振动信号分析的高压断路器机械故障诊断[J].广东电力，2017，30（10）：104-110.