电气高压断路器中高压断路器的机械故障监测研究

         摘要：高压断路器是电气系统运行的重要执行元件，也是具备故障判断、故障检修和参数测量频次较多的一种重要电气设备。在社会经济的快速发展下，人们对供电质量提出了更高的要求。完善对电气设备的监测，确保断路器的稳定运行已然成为相关电气工作者需要思考和解决的问题。但是从电气系统运行发展实际情况来看，电气系统高压断路器在运行的时候往往会出现一些故障问题，严重制约了电气系统的稳定运行。为此，该文结合高压断路器运行实际情况就怎样科学处理高压断路器的应用故障进行策略分析。          关键词：电气设备；自动化；高压断路器；监测          1. 高压断路器在线监测技术发展          监测的指标有三相电流、电寿命状态及机械属性等。利用触头累计损耗量模型，能实现对断路器机械属性与电寿命状态的在线监测。断路器设备的机械属性有传动机构和储能电机状态，前者监测的主要内容以分合闸磁铁线圈的电流波形为主，后者的监测内容为日储能频次、单次储能时间长等。利用在线监测系统监测断路器运行状态，能协助相关人员及时发现设备存在的机械故障隐患。保证高压断路器产品在使用全寿命周期内的安全运行可靠性。          2. 断路器常见故障          2.1 断路器拒动故障          由于拒动后将会延长故障切除时间，除加重被控制设备的损坏程度外，极易扩大事故影响范围，可能使单条回路故障扩散至整个母线，甚至导致全站停电、电网震荡等，容易扩大为系统事故或大面积停电事故。          2.2 操动机构缺陷          (1) 气动机构。此类机构在上世纪 90 年代至 2010 年期间应用广泛，目前仍有大量老设备在运。此类机构往往因高压气体泄露导致频繁打压，甚至影响断路器动作。          (2) 弹簧机构。对弹簧机构，其机械故障的主要原因常表现为弹簧卡涩不灵活，或锁扣调整不当。此处卡涩，既可能源于装配调整不当，也可能是因为维护不良所致。          (3) 液压机构。断路器液压机构主要有液压氮气机构、液压弹簧机构两类，基本原理为利用液压油泵为氮气储压筒或弹簧储能，利用此能量完成断路器动作。此类机构由于可储存较大的势能，断路器动作时可提供更快的动作速度，故而常用于超高压、特高压电网设备中。但由于液压回路复杂、内部压力大，常出现液压油渗漏、压力不能保持等故障。          2.3 气体泄漏          例如：高压断路器内绝缘气体的应用，近年来已取代绝缘油，成为断路器领域最主要的绝缘和灭弧介质。然而，相较于绝缘油，气体更易泄漏，且由于气体本质具有无色、无味的特性，当其泄漏时隐蔽性较高，往往当发现时设备内压力已出现明显下降，影响断路器绝缘及灭弧性能。          3 高压断路器故障监测系统研究分析          高压断路器故障监测系统应具有良好的监测性能和稳定性。此次设计的高压断路器故障监测系统的硬件配置包括数据采集端口、模拟信号隔离器、母版、电源板、计算机主机、上位机、扫描仪、串口、键盘、 A/D 高压断路器转换接口及打印机等，可完成各路信号的调理和运算。采用高压断路器 DSP 高压断路器处理器进行多监测量的监测，利用断路器开断电流计算电寿命，实现采集和快速运算的双重功能，同时保证信号处理的快速性和准确性。通过 OPI 监测装置对系统进行监测，监测流程如图 1 所示。          由图高压断路器 1 高压断路器可知，具体监测流程：硬件系统通电后，通过串口从传感器读取数据，采集相应的频率信号和数字量输入进行数据处理；把电压调至规定的范围进行数据输入，在硬件系统内进行频率转换和分析数据，最后把分析诊断的结果通过串口发送至上位机显示出来。          OPI 高压断路器监测装置在预估数据的基础上，对采集的故障信号生成相应的网络图层，更改未出现故障时的结构配置，选取图层单元，使用数量化理论开展选择工作。当高压断路器 OPI 高压断路器监测装置工作后，使用人员能及时发现不正常信号。如果出现故障，监测装置通过上位机传递相应的信息，系统将发出的故障信息进行相关部件的在线诊断，并将诊断结论发送到监控的计算机上，从而达到实时监测的目的。          4. 断路器机械故障监测系统管理措施分析          4.1 加强对断路器故障的维护管理          导致断路器出现故障的原因有很多，在故障发生后，必须第一时间展开维护，使得故障能得到有效处理，切不可出现故障扩大的状况。一般来说，环境因素对断路器产生的影响是较大的，也是导致故障出现的主要原因。比方说，在出现机械卡顿时，若想使得断路器得到有效的保护，则要立即对故障进行排除。具体来说，技术人员必须先将发生故障的具体位置位置予以确定，进而完成好清理工作。这里需要提醒的是，要针对导致卡顿出现的具体原因选择最为适合的清理材料。在完成清理工作后，还要对故障位置予以润滑处理，这样方可使得故障处理的质量有切实提升。          4.2 断路器中气体的维护管理          断路器具有的作用主要是通过其中的气体实现的。断路器投入使用一段时间后，其中的气体出现泄漏的情况是较为常见的，如果这个问题未能及时发现，那么断路器所具有的使用寿命就会大幅缩短，而且还会对相关人员的安全产生危害。在确定出现泄漏后，相关人员必须和现场保持安全的距离，继而通过专业技术寻找到泄漏的具体位置，并通过可行的措施进行处理。对气体泄漏的进行分析可知，导致泄漏出现的原因是密封未能做到位，或是具体位置的焊接出现了问题。在展开维护管理的过程中，如果发现了泄漏，并将具体位置予以确定后，先要保证防护设备落实到位，相关人员能在安全状态下进入泄漏区域，进而高质量完成抢修工作。          4.3 断路器的含水量的维护管理          若要使得断路器所具有的作用真正发挥，密封、绝缘是必须予以保证的。当然，断路器在使用一段时间后，其负荷必然会增大，这样一来，其中的含水量就会超出规定标准。当含水量加大时，气体的损耗会变得较大，断路器所具有的作用也会变低，严重时还会导致断路器损坏。断路器使用时必须将防水工作予以有效落实，可采用超高压干燥这种方法来降低水分比重。另外，在对完成维护管理工作的过程中，预防性管理必须重点关注，要定期对断路器展开检测，了解水分、气体出现的变化，如果有问题，要立即予以解决。此外，还要对相关的元器件展开检测，了解其实际性能，如果未达标准，则要予以更换，这样方可使得断路器所具有的性能充分发挥出来。          4.4 防止操作机构故障          各运行、维护单位应根据可能出现的系统最大运行方式及可能采用的各种运行方式，每年定期核算开关设备开断的短路电流，并采取以下机构反事故措施 :(1) 保证机构箱内加热器、温控器、除湿器良好，使机构箱在潮湿季节或气温突变时保持干燥和恒温。 (2) 经常注意监视机构压力及油位，发现油位过低或渗漏油时应及时处理。 (3) 为保持液压油的清洁，防止漏压，在运行中每隔 2 年将油过滤一次。阀体解体检修必须在室内，并用海绵控拭零部件。 (4) 持续关注气体压力对断路器除定期进行预防性试验外，在季节交替时应增加检查和试验次数，及时发现因温度变化导致的密封不良情况。除关注压力表示数外，应定期对设备进行红外检漏及超声局放检测，确保时刻掌握设备运行工况。          5. 结语          综上所述，科学技术的创新发展为我国社会生产力的提高作出了巨大的贡献，而电气作为社会生产的要件，在科学技术的支撑下更是朝着科技化、现代化方向发展。高压断路器是维护和管控电网安全运行的重要基础性设备之一，高压断路器的存在对电网的正常运行起着十分重要的作用。          参考文献：          ［ 1 ］苏涛 . 高压断路器现场维护与检修 [J]. 中国电气 ,2012 年 1 月 1 日 .          ［ 2 ］刘黎 . 直流断路器运维检修技术 [J]. 中国电气 ,2019 年 1 月 .          ［ 3 ］陈仰东 .110kV 线路 SF6 断路器的检修和维护 [J]. 科技风 ,2012.13 ： 136.           [4] 邢鸿扬 . 进行变电检修思路中的 SF6 断路器的维护探索 [J]. 电子技术与软件工程 ,2014,4(15):24-25.          [5] 何庆广 . 发电厂电气检修中 SF6 断路器的特点及维护措施分析 [J]. 企业技术开发 ,2014,9(16):82-84.