談10kV配網高壓斷路器機械故障診斷技術

劉廣忠

（國網山東省電力公司東阿縣供電公司,山東聊城,252200）

談10kV配網高壓斷路器機械故障診斷技術

劉廣忠

（國網山東省電力公司東阿縣供電公司,山東聊城,252200）

本文就10kV配網高壓斷路器機械故障診斷技術要點進行分析探討，并提出相應解決措施。關鍵詞:10kV配網；高壓斷路器；機械故障；診斷技術

0 引言

高壓斷路器在10kV配網運行中有著不可或缺的作用，對于確保線路的安全可靠運行具有特別重要的作用。但是在實際運行中，經常會存在許多故障，所以必須切實強化對其的診斷，才能促進其安全高效運行。以下筆者就此展開探究性的分析。

1 高壓斷路器的概述

在10kV配網中，高壓斷路器作為十分關鍵的設備，其主要功能是用于滅弧與開斷線路負荷，不僅具有控制作用，而且具有保護作用，其在運行中的電氣動作較多，所以必須確保其運行安全性與可靠性。常見的有SF6斷路器和真空斷路器。為了確保其可靠性得到提升，最終確保10kV配網得以安全高效的運行，就必須在其運行中加強對其故障的診斷，才能避免出現拒合、拒分和誤合、誤分情況。

2 分析10kV配網高壓斷路器常見的機械故障

為了更好地對高壓斷路器的機械故障進行診斷，以下筆者主要從電磁操動機構和彈簧操動機構故障兩個方面，對其常見的機械故障做出分析。

2.1電磁操動機構的機械故障分析

2.1.1 拒動故障分析

在拒動故障中，主要包含開關拒合和拒分。拒合故障主要體現在：一是鐵芯不能正常啟動，由于二次回路的接點連接存在松動、脫落的情況，及輔助開關沒有切換到位和接觸不良的情況，以及直流接觸器的接點被弧著將其粘連或卡住，以及接觸器的鐵芯被卡，還有熔絲燒斷和直流接觸器的電磁線圈被燒損或斷線，合閘線圈出現引線斷線或是線圈燒損等情況，均可能導致其不能啟動。二是連扳機構不能動作，主要是因為合閘線圈在通流過程中的端電壓低，加上輔助開關的調整不到位，延遲切斷電源的時間過早，以及合閘時維持支架的復歸間隙較小，在合閘脫扣機構中沒有復歸鎖住，還有合閘鐵芯的行程小而導致其沖力不足，加上合閘線圈中存在層間短路的情況，以及開關自身的傳動機構卡澀，使得其鐵芯難以啟動而影響其動作。拒分故障主要體現在：一是分閘線圈鐵芯不能啟動，主要是由于二次回路的連接存在松動、脫落的情況，以及輔助開關沒有切換和接觸不良的情況，還有鐵芯被卡住，線圈存在斷線的情況，甚至線圈被燒損，以及線圈的極性均被反接。二是脫扣板未動，鐵芯行程不夠，以及脫扣板扣的深度較深，以及線路內部存在層間短路的情況，使得鐵芯啟動后脫扣板不能動。三是脫扣板啟動，但是其傳動機構存在卡澀而導致其拒動。

2.1.2 誤動故障分析

常見的誤動故障，主要有以下幾種：一是合后即分，主要是由于合閘維持支架的復位較慢，亦或是在斷面中存在變形，以及滾輪軸接入口支架的深度不夠，分閘脫扣板沒有復歸和機構空合，加上脫扣板因扣入深度不足而沒有扣牢，還有就是在二次回路中存在混線的情況，使得合閘過程中在分閘回路中有電。二是無信號的情況下自動分離，主要是在分閘回路中的絕緣存在被損壞的情況，導致直流兩點之間接地，加上扣入的深度不足，導致其扣合面存在磨損和變形的情況，加上分閘電磁鐵的最低動作電壓較低，在繼電器的接點處，由于振動誤閉合而使得其誤動，在沒有信號的情況下自分。

2.2彈簧操動機構的機械故障分析

2.2.1 拒動

拒動故障主要有兩種：在拒動故障中，主要包含了拒合和拒分。就拒合故障來看，主要體現在：一是鐵芯不能啟動，主要是由于二次回路的連接存在松動、脫落的情況，線圈存在燒損和斷線的情況，及鐵芯被卡住。二是鐵芯已經啟動，但是四連桿不能動作，主要是線圈端子的電壓較低，使得鐵芯的運動受阻，加上鐵芯的撞桿存在變形，受力時的距離較大，及合閘鎖扣的扣入牽引桿存在深度較大，使得扣合面的硬度難以變形，加上摩擦力較大，使得在咬死故障點的故障而出現彈簧操動機構拒合的情況，三是四連桿動作，但是牽引桿不釋放，主要是牽引桿與固定點之間的距離小而使得機構自身的卡澀較為嚴重，四連桿的中間軸與固定點之間的距離太小，使得四連桿出現受扭曲和變形使得其拒合。

2.2.2 誤動

誤動故障主要有以下幾種：一是在儲能后自動地合閘，主要是因為合閘的四連桿的受力與固定點之間的距離較小，使得四連桿未能及時復位，從而出現復歸彈簧變形與蹩勁的情況，加上扣入的深度不足以及在扣合面出現了變形，鎖扣支架的支撐螺栓出現了松動以及變形或鎖不住，還有就是馬達的電源沒能及時的更換，導致其牽引桿與固定點的距離較大而使得儲能后導致操動機構出現誤動。二是無信號的情況下自動分離。主要由于二次回路中存在混線的情況，使得分閘回路的兩點出現接地的情況及分閘鎖鉤的扣入深度不足，分閘磁鐵在最低動作時的電壓較低。三是合后即分，主要是二次回路中存在混線的情況，使得合閘過程中在分閘回路中有電。導致其分閘鎖鉤在沒有受力的情況下出現復歸間隙大的情況，及未能及時復位所導致。

3 故障診斷技術

3.1采取行程＋時間的特性曲線進行故障診斷

采取這一方式，主要是利用高壓斷路器機械特性中的行程＋時間的特性曲線對故障進行診斷。具體就是利用動觸頭的行程＋時間的特性曲線以及其他的參數，得到機械傳動參數。由于動觸頭主要是對高壓斷路器的分合閘操作最為直接和方式。在具體的診斷過程中，主要是采取增量式的旋轉光電編碼器以及直線式的光電編行程＋時間特性的曲線編碼器，將其在高壓斷路器上安裝之后，通過直線運動將機械傳到機構連桿上，而旋轉式的光電編碼器主要在高壓斷路器機械操動機構轉動軸上進行安裝，并對傳感器的測量數據進行采集，最后得到行程＋時間的特性曲線。并對這兩種光電編碼器的特點進行對比之后，旋轉式的光電編碼器更具有優勢。利用這一方法診斷故障時，雖然能對其機械特性進行檢測，但是其可利用的信息少，所以其檢測結果的精準性往往與現場的安裝情況受到較大的影響。

3.2對分合閘的線圈采取電流檢測法進行診斷

利用這一方法主要是對高壓斷路器的操動機構所處的狀態進行分析，可以對其所處的狀態進行在線監測。具體的就是在分合閘線圈通電的基礎上，在電磁鐵中形成磁通，隨著電磁力的作用對高壓斷路器實施分合閘操作。利用線圈內電流波形將電磁自身以及所控制的對象的操動過程進行監測，掌握電流的變化和二次操作回路所處的狀態。

3.3通過振動信號監測法對故障進行診斷

由于高壓斷路器在分合閘的過程中，其機械操作機構所發出的振動信號中存在諸多狀態信息，并利用震動傳感器與現代化的信號處理方法，對其在分閘和運行時所處的狀態進行檢測。這一方法在實際故障診斷中，不僅沒有電氣量的影響，也沒有電磁的干擾，所以將傳感器在斷路器的外部安裝時，不會對斷路器帶來影響，加上震動傳感器的尺寸較小，在工作過程中具有較強的可靠性，但是在振動時屬于瞬時性的動作，不僅時間短暫，而且沒有周期性，所以必須在監測和采樣時具有較高的頻率。最后結合實際情況對其故障進行診斷，達到針對性的預防和處理的目的。

4 結語

綜上所述，在10kV配網運行中，高壓斷路器的機械故障將影響其整個配網的安全高效運行。所以為了促進其性能的發揮，確保其安全高效的運行，必須對其機械故障的原因進行分析，并采取針對性的措施，切實強化對其的處理，才能更好地確保其機械故障得到及時的預防和高效處理，確保電力系統的安全運行。

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圖1 一氧化碳傳感器單片機程序流程圖

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[3]杜尚豐，曹曉鐘，徐津等．CAN總線測控技術及其應用[M]．北京：電子工業出版社，2007

[4]楊世興，郭秀才．監測監控系統原理與應用設計[M]．北京：中國電力出版社.2007

About 10 kv distribution network high voltage circuit breaker mechanical fault diagnosis technology

Liu Guangzhong
（Its Chinese power company in shandong province dong ‘e county electric power supply company,Shandong liaocheng, 252200）

this article 10 kv distribution network points of high voltage circuit breaker mechanical fault diagnosis technology, and puts forward the measures to solve these problems.

10 kv distribution network; High voltage circuit breaker; Mechanical failure; Diagnostic techniques