高壓斷路器在線監控系統的設計

羅樹華

高壓斷路器作為電力系統中的一個重要電氣設備，其在電網運行過程中能夠起到良好的控制與保護作用，從而保障整個電力系統的運行可靠性。但是在高壓斷路器的運行過程中經常會出現一些運行故障，而傳統的“到期維修”檢修模式還存在有盲目維修以及維修不當等諸多問題，并難以滿足高壓斷路器的維修需求。本文主要就高壓斷路器的在線監控系統的設計進行了分析研究。

【關鍵詞】高壓斷路器 在線監控系統 設計

高壓斷路器作為電網系統中的重要組成部分，一旦發生故障就可能導致電網事故的出現，并且會對電力企業的經濟效益與社會效益造成嚴重的影響，這也就要求構建一個預防維修的維修體系，并通過在線監控的模式來進行高壓斷路器運行狀態信息的采集工作，這樣也就能夠根據設備當前的實際工作狀況來作為依據，并在此基礎上進行檢修決策的制定，從而取得一個良好的檢修效果，并確保整個高壓斷路器的運行性能。

1 行程-時間特性的檢測

在實際的在線檢測過程中，還需要根據現有掌握的技術水平來進行在線監測項目的合理選擇，然后在此基礎上對整個高壓斷路器的運行性能進行評價分析。行程-時間信號作為高壓斷路器運行過程中的一個重要狀態量，在以往位移量采集的過程中多是通過光電式位移傳感器來進行的，但是在該檢測模式下需要判斷其位移量是否存在反彈現象，并對具體的檢測工作帶來一定的困難。借助于直線位移傳感器的應用，其具備有觀測直觀以及精準度高的優勢，并能夠對高壓斷路器的位移量進行有效的采集。

通過將直線位移傳感器安裝在斷路器操作結構直線運動的連桿上面，該測量系統就可以結婚足浴一定的采樣頻率來完成相應的采樣工作，并得到斷路器在動作過程中所形成的各種電壓信號。對這些電壓信號進行數字濾波處理，就可以得出斷路器的觸頭行程與運行使勁的變化關系。并能夠在此基礎上通過行程-時間信號來對觸頭運動過程中各個時間的發生時刻進行提取，從而進行運行故障的診斷與判斷。通過進行行程-時間信號的采集與分析，能夠對斷路器運行過程中所出現的機械部分磨損、疲勞變形以及生銹等故障記性有效的診斷。

2 電壽命的監測

一般情況下斷路器的電壽命是指新的滅弧室在經過多次開斷短路電流之后，因此觸頭和噴口處的燒損情況而導致斷路器無法正常運行時的壽命，我國多是以累計開斷額定電流的次數來進行電壽命的標定處理以及電磨損量的有效計算，但是在該標定方法中還存在有以下問題：

（1）累計開斷次數并無法對每次的開斷電流以及燃弧時間進行區分，因此只能粗略進行觸頭磨損量的計算；

（2）單純將累計開斷電流作為觸頭健康狀態判斷的依據缺乏準確性。此外如果存在有斷開電流相差懸殊的情況，因為斷路器燒損機理的差異性，而言就會導致其燒損情況具備有很大的差異性。

一般情況下，與觸頭磨損相關的參數主要有開斷電流的大小以及燃弧時間的長短，也就是電弧能量，但是在高壓斷路器的實際運行過程中國，電弧能量信息的搜集比較困難，并要求對每次開斷的燃弧時間進行記錄，因此在實際測量過程中存在有比較大的測量誤差，從而直接影響到判斷的準確性，并難以對該高壓斷路器的電壽命進行有效的分析以及標定處理。

相關實驗表明，燃弧時間的長短就單次開斷時間而言是隨機的，其會在一定的范圍內進行變化，并在到達了一定數值之后趨近于一定的數值，這也就表明了隨機因素對于燃弧時間的分散性影響可以直接忽略不計。對于任何型號的斷路器而言，都可以從型式試驗以及產品介紹中得到其額定短路開斷電流之下的允許開斷次數，通過對大量的實驗與運行數據進行分析的基礎上，也能夠得到各種斷路器的N-Ib曲線（開斷次數和開斷電流兩者的關系曲線），借助于該曲線也就能夠構建一個合理的相對磨損以及電壽命概念。

假設某額定短路電流下單次開斷的電磨損量為M。允許開斷次數為N，將相對電壽命定義為100%，這樣每次開斷額定短路電流時的相對磨損量Q為1/N，根據各種斷路器的N-Ib曲線就能夠直接求出相應的開斷次數，并能夠再次基礎上求得該斷路器在任意一次開斷時所產生的相對電磨損量，將斷路器的相對電壽命L定義為：

L=L0-∑QM

在該公式中，L0是斷路器觸頭電壽命的初始值，為一個不大于1的百分數，具體數值則是由該斷路器的運行時長來進行決定，對于剛剛投運或者經過大修之后的斷路器可以取值為100%。在此基礎上就能夠根據斷路器的類型來進行相對電磨損量的求取，并獲取到該斷路器的相對電壽命。在斷路器的相對電壽命低于20%的情況下，該系統會直接輸出報警信息，并需要進行斷路器觸頭的更換處理。

3 斷路器合與分閘線圈電流的監測

高壓斷路器多是通過電磁鐵來作為操作的第一控制元件，在具體操作過程中多是應用直流電磁鐵來進行工作。當線圈中通過了電流之后，會直接在電磁鐵內產生磁通現象，這時候動鐵芯因此受到磁力的影響，就會使得斷路器出現分閘或者合閘的情況。就能量角度進行分析，電磁鐵主要是將自身的電能直接轉化為磁能，然后根據鐵心的動作將其轉變為機械能來進行輸出。這時候可以通過補償式霍爾電流傳感器來進行電流信號的監測工作，然后就事件發生的相對時刻來進行提取，并在對時間間隔進行分析的基礎上來進行故障征兆的有效判斷，從而取得一個良好的監測效果。

4 結束語

為了進一步提升斷路器的運行可靠性，也就需要對斷路器的工作狀態進行在線檢測，并借此該模式來進行故障的有效判斷，從而確保整個斷路器的運行性能。本文主要就高壓斷路器的行程-時間特性、電壽命計算以及斷路器合與分閘線圈電流的監測提出了改進的方法與措施，并使得斷路器的狀態特征檢測變得更加準確，并促進斷路器運行管理水平以及工作效率得到一定程度的提高。

參考文獻

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作者單位

內蒙古電力（集團）有限責任公司錫林郭勒電業局 內蒙古自治區錫林郭勒盟錫林浩特市 026000endprint