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摘要：在电力网络逐步完善的过程中，高压断路器在电力系统中的作用越来越突出，市场上的高压断路器种类非常多，不同类型适用于不同的条件下。电力系统中的一些电力故障是由高压断路器故障所引起的，根据有关调查，机械故障是高压断路器中发生频次最高的，为了保障高压断路由器的可靠运转，电力部门要加强对高压断路器机械故障的处理。基于此，本文针对高压断路器的机械故障表现，详细探析了针对此类故障的诊断技术。
关键词：高压断路器；机械故障；诊断技术
高压断路器在电力系统中的应用越来越多，对于保障供配电质量、提升电力服务水平具有重要的意义。但由于高压断路器特殊的性能和使用条件，在实际的使用过程中，其常常会出现各种的故障，影响了在电力系统中的功能、作用实现。机械故障是高压断路器最为常见的故障，引起此类故障的原因非常多，电力企业在日常的管理工作中，要针对引起高压断路器机械故障的相关原因，来采取有效的故障预防策略，并通过先进的诊断技术，及时处理这些机械故障，保持高压断路器最佳的运行状态。
1.高压断路器结构和各构件的功能
在我国电力事业的发展中，高压断路器所包含的种类越来越多，不同种类的高压断路器存在使用条件、性能等的区别。从当前市场上的高压断路器来看，无外乎是从外壳带电型和外壳接地型发展而来的，其基本结构如下：
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图1高压断路器两种经典类型
由上图可知，高压断路器的整体结构中，断路装置、绝缘支撑器件、操动装置、传动杆装置、二次控制回路和支撑底座等是关键的构成要素，不同的构件承担着不同的功能和作用。比如，断路装置可以有效接通与切断线路中的电流。根据高压断路器中的功能和用途差异，导电总成、绝缘总成、接触与灭弧总成、操动机构总成是重要的总成构成，导电总成的存在可以使得在高压断路器的运行过程中，电流能够及时被接通与切断，与继电保护器有效结合起来，保障电力设备的可靠运转；绝缘总成的存在可以大大提升断路器中各个结构之间的绝缘性标准；接触与灭弧总成使得电路的闭合和切断控制更为高效和便捷，对于分合闸中的电火花消除和控制同样具有重要的作用；操动机构总成使得动静触头接触和分开控制更为合理[1]。
2.高压断路器的机械故障
2.1电磁操动机构断路器故障
误动和拒动、铁芯不运动是造成基操动机构断路器故障的直接原因。拒动和误动下，多是由回路接口处松动；控制器转换不灵活，接触不良；灭弧罩规格不达标，接触口吸铁被堵塞；熔丝断裂；接触器上的绕磁线圈被损坏等多种情况所引起的。铁芯在运动难以正常维持时，将会使得连板机构的运行受到影响，电流在经过合闸时的电压偏低；对控制器的操作不当，通电在规定时间内过早完成；合闸顶杆没有与托架直接接触；合闸松动；滚轮轴没有完全被置于支架内或者扣合时的稳定性不足等现象，都会使得铁芯的正常运动受到影响。
2.2弹簧操动机构断路器故障
弹簧操动机构断路器故障同样是机械故障的主要表现，这一故障主要表现为以下几种：（1）铁芯不能运动，电的回路接口处松动、控制器转换的灵活性不足、接口零件紧固不足、熔丝断裂等都会引起这一故障；（2）铁芯可以正常启动单四连杆无法正常运动，由线圈两端的电压远远低于正常值、铁芯被卡、铁芯轴变形或者与支点的距离设计不当、合闸锁扣扣入时的牵引杆深度过大等引起；（3）锁沟或者四连杆正常运转，但机构连板系统无法正常动作。
3.断路器机械故障诊断技术
3.1行程和时间的关系诊断技术
高压断路器的机械故障诊断中，行程时间关系诊断技术是十分有效的，根据行程-时间特性曲线，可以有效进行接触点行程、时间等相关参数的计算，根据这些计算结果就可以更为精准地判定高压断路器中各个零部件的运行情况，比如，根据相应的计算分析，可以准确掌握接触点开关闭合和分离时需要的时间、接触点的运动面积、运动点运动时的平均速度和最大速度等[2]。在高压断路器的运行中，对运动点的观察可以帮助有关人员更为高效、清晰地掌握分合闸是否存在异常。现阶段我国电力系统中，多采用的是直线式或者增量式编码器，这些编码器的使用使得在电力系统的运行过程中，能够有效进行行程和时间关系的编码，比如，如果在高压断路器中安装的是直线式光电编码器，在机械杆机械运行的过程中，该编码器就可以同步利用传感器来进行运动全过程信息的采集和处理，获得行程和时间的关系。旋转式光电编码器的应用也相对较多，其体积更小且更为轻便，在使用时产生的推力非常小，准确性更高。行程时间关系故障诊断技术在应用时对于检测工具有着严格的质量、性能标准。
3.2分合闸线圈电流诊断技术
分合闸线圈电流诊断技术在应用的过程中，合闸的应用原理是电流在经过线圈的同时会伴随着磁场磁力的产生，磁力的存在可以实现电闸的分离和闭合处理。电流在经过线圈的过程中会形成一定的电流波，相关人员在故障诊断的过程中，可以直接通过对电流波的分析来掌握断路器中各个零部件的运行和使用状态。开关中的电流在经过线圈的过程中会呈现出一定的特性，将该特性与铁芯的运动加以充分对比，就可以判断出高压断路器是否处于正常的工作状态下，比如，可以直接判定分合闸所需要的时间、分合速率等参数信息[3]。与其他的故障诊断技术相比，分合闸线圈电流诊断和检测下的操作更为简单，可以在断路器处于正常运行情况下时直接进行故障的诊断，但这一故障诊断技术下，因为控制电流在通过时可能会受到工作环境等的干扰，也就难以保障故障诊断结果的准确性。
3.3神经网络
神经网络是互联网时代下衍生出来的一个新技术，这一故障诊断技术具有极高的智能化水平。神经网络的抗噪性能和泛化能力比较突出，在高压断路器机械故障的诊断过程中，可以直接根据神经网络中的相关模块来进行局部故障的自我识别和判定，为保障故障诊断的准确性，需在神经网络中有足够样本作为支撑[4]。不同的状态条件下提取的调整向量可以直接作为神经网络的输入，而状态类型编码要作为神经网络的主要输出。
3.4人工免疫网络
人工免疫网络是通过生物免疫系统的模拟来自动对人工免疫系统加以划分，因此，人工免疫网络的学习能力是非常突出的，在训练时将故障样本作为该人工免疫网络的抗原，随后在此基础上来构建初始抗体，通过多次迭代来确定抗体集，故障诊断时，人工免疫网络的应用同样可以大大提升诊断结果的准确性，使得高压断路器可以维持最佳的运行状态。
结束语：
针对高压断路器使用中的机械故障，电力企业需要针对机械故障的原因和具体表现，选用先进的故障诊断技术，来及时识别和处理故障，为高压断路器的维修处理提供切实的依据，提高高压断路器运行的整体水平。
参考文献：
[1]赵书涛,马莉,朱继鹏,等.基于CEEMDAN样本熵与FWA-SVM的高压断路器机械故障诊断[J].电力自动化设备,2020,311(03):187-192.
[2]王昱皓,武建文,马速良,等.基于核主成分分析-SoftMax的高压断路器机械故障诊断技术研究[J].电工技术学报,2020,035(0z1):267-276.
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