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高压断路器故障检修与状态监测李卫华

发表时间：2021/3/26 来源：《电力设备》2020年第32期作者：李卫华

[导读] 摘要：高压电力网络中，高压断路器是关键的设备，该设备可以有效对高压电网中的各个电力设备设施加以有效控制。

        （安徽中电兴发与鑫龙科技股份有限公司技术中心安徽芜湖 241008
        安徽省电器设备电磁兼容(EMC)省级实验室安徽芜湖   241008
        安徽中电兴发与鑫龙科技股份有限公司安徽芜湖 241008）
        摘要：高压电力网络中，高压断路器是关键的设备，该设备可以有效对高压电网中的各个电力设备设施加以有效控制。随着我国电力需求的日益增加，电力网络结构越来越复杂，在电网中包含的各种电力要素非常多，高压断路器的控制执行具有非常高的难度。基于此高压断路器运行环境的复杂性，使得在其运行时也常常会伴随着很多的故障，因此，本文重点探析了高压断路器的故障检修策略和状态监测技术，对于提高高压断路器的稳定、安全运转极为重要。
        关键词：高压断路器；故障检修；状态监测
        作为电力网络中的重要构成，高压断路器在当前的电网中越来越重要，是不可或缺的部分。部分地区的电网结构复杂，高压断路器处于高强度、长时间的运转状态下，各种故障频繁出现，严重影响了高压断路器在电网中的作用实现。因此，在我国电力事业现代化发展的过程中，各个电力企业都应该加强对高压断路器的故障检修和状态监测，加强先进检测技术和监测技术的应用，充分解决高压断路器运行中的诸多故障，提升电力系统运行的可靠性。
        1.高压断路器存在的常见故障
        1.1载流故障
        当高压断路器在运行时存在引线过热、触头接触不良的问题时，就可能会面临载流故障，高压断路器在长时间的运转状态下，其断路器的温度会异常升高，而此异常升温势必会使得引线温度也随之增大；触头接触不良是由于动、静触头在接触时难以达到标准所引起的[1]。
        1.2拒动故障
        根据高压断路器的拒动故障表现，主要包含了拒合故障和拒分故障，两种故障相比较，后者的故障危害更大，可能会引起越级跳闸和系统故障。通常情况下，拒动故障是由以下因素所造成的：传动系统故障、操作机构故障。
        1.3误动故障
        操作机构故障和二次回路接线故障都会引起误动故障，在高压断路器的运行过程中，如果出现了误动故障，对于整个电力系统的危害性是非常大的。比如，分合闸在不存在任何操作指令的情况下，分合闸存在误动，不仅会引起电力系统的系统故障，甚至在一些时候会引起巨大的电力事故。
        1.4泄漏故障
        泄露故障在高压断路器运行时也较为常见，当液压操作时，液压管道在回路接头处理中出现了漏油问题，或者放油阀没有及时关闭，都会引起严重的漏油故障。当然，储气罐放水阀关闭不及时，压缩空气在回路管道位置的气动机构存在漏气现象。
        1.5绝缘故障
        高压断路器的绝缘故障以内绝缘、外绝缘、瓷套闪络故障为主，在实际的运行过程中，相关人员必须要针对绝缘故障的种类和表现，来采取有效的处理措施。
        2.高压断路器故障检测方法
        2.1行程-时间检测方法
        高压断路器的故障检测中，行程-时间检测方法是十分有效的，这一检测方法下利用的是行程-时间特性曲线，该曲线准确地反映了高压断路器在运行时的机械特性，相关人员在高压断路器的故障检修中，就可以直接通过该曲线来掌握高压断路器的机械特性，进而将行程-时间特性曲线与标准下的曲线加以对比，对获得存在的异常情况。通过该特性曲线的分析，可以直接获得高压断路器的动触头行程、动触头合、动触头刚分速度、分闸操作运动时间等相关参数[2]。

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现阶段在我国电力网络中，基本上都配备了直线式光电编行程-时间特性曲线编码器或者增量式旋转光电编码器，将这些编码器安装在高压断路器的特定位置，就可以随着高压断路器的运行来获得完整的特性曲线。这一检测方法在用于故障检测和分析时，检测结果的准确性会受到现场安装质量的影响。
        2.2分合闸线圈电流检测方法
        分合闸线圈电流检测方法在高压断路器的故障检测中也非常有效，因为在分合闸线圈中存在电流，电磁铁产生磁通以后，在电磁力作用下，断路器的分合闸操作更为准确。线圈中的电流波形反映的是电磁铁与其控制锁门、阀门连锁触头的实际情况，相关人员在故障检测和分析的过程中，可以通过对分合闸线圈中电流随着时间变化的趋势，来掌握二次操作回路的运行情况[3]。比如，通过对电流特性波形、铁芯运动之间的关系分析，来对高压断路器的操作机构进行故障判定。相比较而言，这一故障检测方法可以更为准确地检测到分布在铁芯上的机械故障。
        2.3振动信号检测方法
        振动信号检测法同样可以帮助相关人员来进行高压断路器的故障判定，因为在高压断路器进行分合闸动作的过程中，机械操作机构会随着动作的进行发出一定的机械振动信号，该信号信息可以反映很多的信息。在高压断路器特定位置的振动传感器和信号处理装置接收到这些信号信息并进行信息分析以后，就可以准确地对分合闸过程、断路器运行状态加以精确判定。振动信号检测法在应用于故障检测的过程中，与电气量没有直接的关系，且不会受到电磁场干扰的影响。因为相应的传感器是安装在高压断路器的外侧位置的，也就不会对断路器的正常运行产生任何的干扰，再加上振动传感器的尺寸非常小，可靠性和灵敏性都非常高，使得在故障检测时非常便捷[4]。
        3.高压断路器的状态监测
        3.1灭弧室在线监测
        在整个高压断路器的运行过程中，为保障其在电力系统中的作用实现，必须要使得高压断路器具有极好的绝缘性和灭弧性，当前市场上的高压断路器中，绝缘特性和灭弧性能是基本的性能要求，正是由于这一性能，使得高压断路器在电力系统中的应用非常广。事实上，高压断路器在电力系统中的运行会受到很多内外部因素的干扰，其灭弧性能和绝缘性能相对较差，难以达到特定标准，使得高压断路器在运行时常常会面临诸多的故障。针对泄露、微水超标等故障，可以通过灭弧室在线监测技术来进行泄露故障的识别和处理，在这一监测技术下，实时对灭弧室气体压力、密度等指标的获取是非常关键的。
        3.2触头电寿命监测
        高压断路器在长时间的使用过程中，部分部件的磨损也会使得高压断路器的性能大大降低，尤其是在断路器触头上的磨损问题是非常突出的。触头磨损程度的判定可以帮助有关人员对高压断路器的剩余使用寿命进行预测。当然，高压断路器使用寿命还会受到其他因素的影响，比如，灭弧室、灭弧介质等，当这些达不到标准时，同样会缩短高压断路器的使用寿命。通常情况下，高压断路器使用寿命的判定方面，可以通过相应的计算来获得，比如，累计开断电流加权法、累计开断电流或者电弧能量法等。总之，触头电寿命的监测是高压断路器监测中的关键，相关人员在实际的监测过程中，必须要严格利用先进的监测技术，来选择恰当的方式进行电寿命的计算，最大程度上通过寿命计算与预测，来进行高压断路器的故障情况判定。
        结束语：
        高压断路器作为电力系统中的重要构成要素，其在运行的过程中可能会伴随着一些故障的出现，如果要维持高压电路器的可靠、安全运转，相关人员在实际的工作中，就需要严格加强对高压断路器的故障检修与状态监测，及时进行各种故障的处理。
        参考文献：
        [1]周兴,周葛城,贾明,等.高压断路器故障检修及状态监测探究[J].低碳世界,2016,000(028):18-19.
        [2]唐滢琨.高压断路器故障检修及状态监测报告[J].百科论坛电子杂志,2020,000(004):162-163.
        [3]张伟东.高压断路器故障检修分析及状态检修[J].电力系统装备,2020,000(003):106-107.
        [4]曾自强.高压断路器状态监测与故障诊断[J].通讯世界,2016,292(09):221-222.