高壓開關柜故障類型及監測方法分析

摘 要：在電力系統的快速發展過程中，為了更好的對發電、分電和送電等過程進行有效的控制、通斷和保障，設置了數量較多的開關柜實現對變電器、高壓發電機和高壓線路的監測和保護工作。高壓開關柜正常工作對于電力系統運行的穩定性具有非常重要的意義。但高壓開關柜在運行過程中故障是不可避免的。文章從高壓開關柜的故障類型及特點出發，分析了高壓開關柜的監測項目，并進一步對高壓開關柜的監測方法進行了具體的闡述。

關鍵詞：高壓開關柜；在線監測；故障分析

前言

電力系統較為復雜，影響其穩定運行的因素較多。在電力系統運行中，高壓開關柜作為非常重要的環節，對保證系統的穩定運行具有極其重要的作用。目前電力系統的高壓開關柜不僅數量較多，而且分布也較為廣泛，其主要由柜體和斷路器兩部分組成，對高壓線路及發電機起著監測和保護的作用，對電力系統運行的穩定性和安全性有著非常關鍵的作用，所以要充分掌握高壓開關柜的故障類型和監測方法，從而進行有針對性的防范和處理，保證高壓開關柜的正常運行。

1 高壓開關柜的故障類型及特點

目前對于高壓開關柜的故障檢修都是采取狀態檢修的方式進行的，狀態檢修以在線監測為主，高壓開關柜內部集電、磁、溫度等多種現象，所以一旦有故障發生，其產生形式也存在著千差萬別，所以為了利用在線監測很好的判斷出高壓開關柜的故障，則需要對高壓開關柜的故障特點及工作原理進行掌握，從而更好的完成狀態檢修工作。

1.1 元件的多樣性

高壓開關柜內具有多種電氣元件，這樣也就導致了故障的表現形式具有多樣性。每個電氣元件發生故障時其表現形式都是有所區別的，如母線發生故障時，則會由于連接處的電阻過大則產生異常升溫的情況，而當絕緣性能下降時，多數時候都是絕緣拉桿出現了故障。由于故障的形式多種多樣，所以為了有效的保證故障診斷的可靠性更高，需要對傳感器的類型、性能、數量及安裝部位進行謹慎的選擇。

1.2 狀態的多樣性

高壓開關柜的工作在不同的場合其工作狀態也會有所不同，就斷路器來說，在相同的壽命周期內，有些斷路器則需要頻繁的進行接通和分斷，而有些斷路器則在整個壽命周期內都不會進行電流的開斷，就這導致斷路器在監測和診斷時會存在較大的難度。

1.3 故障的隨機性和模糊性

電氣設備的故障其發生的原因與其當前的狀態及歷史狀態都有著十分密切的關系，不同的原因可能導致同一種故障的發生，而同一種原因也可能導致多種不同故障的發生，所以高壓開關柜的狀態與故障之間存在的關系較為復雜，所以也導致了故障發生的隨機性和模糊性。通過長期以來對高壓開關運行情況的分析表明，其存在的故障大致有拒動、誤動、開斷與關合、絕緣、載流、外力及其他故障等。

2 高壓開關柜的監測項目

在高壓開關柜運行過程中，對其進行監測時，其所監測的內容要根據其開關柜較為常出現的故障及當前的技術水平等因素進行監測內容的選擇。大致有以下幾項：

2.1 溫度監測：開關柜內母線室、電纜室、手車室和隔離觸頭都是應重點監測的部位。

2.2 絕緣監測：主要有母線絕緣、套管絕緣、支柱絕緣、電纜絕緣和互感器絕緣等。

2.3 控制回路：監測內容有控制回路及電源、分合閘線圈電壓電流等。

2.4 斷路器機械特性：包括監測動觸頭總行程，動觸頭超行程，動觸頭彈跳等；分合閘速度，合閘彈簧壓縮工況。動作過程中的機械振動，緩沖器性能，運動過程中有無碰撞、零件脫落等。

2.5 斷路器電氣性能：開斷電流加權值、滅弧室真空度和主觸頭電阻等。

3 高壓開關柜的監測方法

3.1 溫度在線監測包括母線連接處的溫度及斷路器觸頭溫度在線監測

用于母線連接處溫升測量的常用傳感器有石英傳感器、光微薄硅溫度傳感器和吸收型光纖溫度傳感器，它們分別以石英晶體、硅片及玻璃構成的Fabryperot槽和GaAs晶體作為感溫元件，以光纖作為傳輸介質，這就有效地解決了電磁干擾問題。由于高壓開關觸頭處于高電壓、高溫度、強磁場以及極強的電磁干擾環境中，要實現對觸頭的測溫，必須解決電子測量裝置在上述惡劣環境條件下的適應性。目前測溫工作方式基本上采用被動式測溫或主動式測溫兩種形式。被動式測溫采用接收被測量點幅射出的遠紅外波，通過判斷遠紅外波長來確定測量點溫度；而主動式測溫則是通過埋設在測量點的溫度傳感器直接測量溫度。一種采用紅外光電隔離及高壓供電方式測量觸頭溫度的方法，通過選擇適當的抗干擾措施及元器件能使監測儀既有較好的技術性能，成本又能保持在較低的水平上。

3.2 電氣性能在線監測包括斷路器開斷電流加權值、滅弧室真空度等的監測

利用不同開斷電流下的等效磨損曲線，累計每次電流開斷所對應的相對電磨損，每臺斷路器的允許電磨損總量由其額定短路開斷電流及允許開斷滿容量次數來標定，采用觸頭累積磨損量作為判斷其電壽命的依據。真空度的在線監測方法有很多，目前，國內外真空滅弧室真空度的在線檢測方法主要有：光電變換法、耦合電容法、三相橋法與電弧電壓祛、電阻應變片法、微型冷陰極磁控計法、吸氣劑膜法。

3.3 機械特性在線檢測

其監測的內容有：合、分閘線圈回路，合、分閘線圈電流、電壓，斷路器動觸頭行程，斷路器觸頭速度，合閘彈簧狀態，斷路器動作過程中的機械振動，斷路器操作次數統計等。目前，斷路器機械狀態監測主要有行程和速度的監測，操作過程中振動信號的監測等。

3.4 絕緣性能在線監測

絕緣性能下降的原因可能與設備內部的絕緣缺陷、劣質、老化、接觸不良等有直接的關系，所以一旦這些導致絕緣性能下降的原因存在，則都可以在高壓開關柜運行時有放電的現象產生，所以在這時對放電情況進行在線監測即可，通常會采用交流泄露電流和介質損耗角正切等在線監測方法。

4 結束語

隨著電網的快速發展，高壓開關柜作為電網穩定運行的重要部件之一，所以保證其正常的運行是至關重要的。高壓開關柜是集多種電氣設備的集合體，其內部存在著多種物理現象，所以對于其常見的一些故障在采取多種訪求進行綜合的診斷，從而由于高壓開關柜是多個電氣設備的組合，其內部涉及電、磁、溫度等多種物理現象，故障的表現形式和產生機理千差萬別，因此，應該采用多種方法結合來進行故障診斷，并根據在線監測等功能對開關柜運行中的各種狀況進行時時跟蹤，及時掌握其運行的情況，從而保證高壓開關柜的運行的狀態正常。

參考文獻

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