斷路器檢測(cè)系統(tǒng)與診斷系統(tǒng)研究

邢亮+劉蔥柏+盧洪軍+李東有

摘 要

在電力系統(tǒng)中，高壓斷路器的運(yùn)行狀態(tài)對(duì)直流輸電系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)會(huì)造成影響，相比較于常規(guī)交流斷路器而言，強(qiáng)化了高壓斷路器的檢測(cè)量和復(fù)雜性。本文主要討論的是斷路器的檢測(cè)系統(tǒng)與診斷系統(tǒng)的研究。

【關(guān)鍵詞】斷路器 檢測(cè)系統(tǒng) 診斷系統(tǒng)

隨著我國(guó)電力技術(shù)的不斷發(fā)展，高壓直流輸電技術(shù)和輸變電設(shè)備的檢測(cè)技術(shù)都得到了發(fā)展，高壓斷路器是在電力運(yùn)行狀態(tài)中換流站設(shè)備的關(guān)鍵，因此，越來(lái)越多的專業(yè)人士加入到高壓斷路器相關(guān)檢測(cè)設(shè)備的研究與開(kāi)發(fā)。高壓斷路器在輔助回路上增加了振蕩、吸能等，相比較于常規(guī)的交流斷路器而言，其檢測(cè)和復(fù)雜性都增加了不少，除了對(duì)于一些常規(guī)項(xiàng)目的檢查，還要增加對(duì)于振蕩、吸能等輔助回路的檢測(cè)。同時(shí)在不同的環(huán)境條件下以及高壓斷路器元件由于時(shí)間過(guò)長(zhǎng)造成的老化，這些都會(huì)對(duì)元件的參數(shù)發(fā)生變化，導(dǎo)致檢測(cè)出現(xiàn)失誤。所以為了減少誤差，一些相關(guān)性的檢測(cè)環(huán)節(jié)是必不可少的，例如對(duì)振蕩回路容抗、吸能回路等。

1 結(jié)構(gòu)特性

高壓斷路器在打開(kāi)或者斷開(kāi)電流時(shí)沒(méi)有可以直接熄弧的自然零點(diǎn)，所以為了制造出有熄弧的零點(diǎn)，采用了強(qiáng)迫零點(diǎn)法，在斷路器的直流電流上迭加高頻振蕩電流。零點(diǎn)法的開(kāi)斷有強(qiáng)迫電流過(guò)零階段、斷口介質(zhì)強(qiáng)度恢復(fù)階段以及避雷器動(dòng)作吸能階段。根據(jù)不同高頻振蕩電流的產(chǎn)生方式，又有無(wú)源式和有源式兩種不同的種類。

無(wú)源式的高壓電流斷路器通過(guò)電弧的負(fù)阻特性，通過(guò)自激振蕩，使流經(jīng)斷口的直流電流在迭加上增幅振蕩電流之后，從而達(dá)到電流過(guò)零。有源式的高壓電流斷路器通過(guò)在振蕩回路的電容器上增加直流預(yù)充電設(shè)備，電容器放電會(huì)引起高頻反向振蕩電流與直流電流迭加產(chǎn)生電流零點(diǎn)。

電磁式高壓電流斷路器、真空式高壓電流斷路器以及油式高壓電流斷路器的開(kāi)斷功能與振蕩器回路設(shè)備的參數(shù)以及吸能回路氧化鋅避雷器運(yùn)行性能之間緊密相連，一旦在電力運(yùn)行的過(guò)程中出現(xiàn)問(wèn)題，例如電容值等設(shè)備之間配合故障，那么避雷器會(huì)停止運(yùn)作，使高壓電流斷路器無(wú)法繼續(xù)正常開(kāi)斷。因此對(duì)高壓斷路器震蕩回路參數(shù)與吸能回路避雷器性能的檢測(cè)功能需要進(jìn)一步的加強(qiáng)。

2 檢測(cè)系統(tǒng)的應(yīng)用

高壓斷路器輔助回路的參數(shù)值對(duì)于斷路器的性能作用影響較大，因此在換流站進(jìn)行檢測(cè)和維修時(shí)，對(duì)于高壓直流斷路器振蕩回路的電容、電抗和阻尼電阻以及避雷器運(yùn)行參數(shù)等的檢測(cè)不容忽視。目前眾多的科研機(jī)構(gòu)和專業(yè)人士對(duì)高壓斷路器的檢測(cè)系統(tǒng)展開(kāi)了豐富而詳細(xì)的研究，也獲得了一些喜人的成果。

2.1 常規(guī)性離線檢測(cè)

對(duì)于高壓斷路器中的振蕩回路的檢修與維護(hù)，在常規(guī)的檢測(cè)方法中，主要是對(duì)電容器、空心電抗器的按時(shí)檢查以及對(duì)于阻尼電阻數(shù)值的測(cè)量。對(duì)于電容器與空心電抗器的檢測(cè)與在交流使用的情況下是相同的，但是阻尼電阻的測(cè)量則需要離線狀態(tài)下電容器的充放電試驗(yàn)。

常規(guī)離線檢測(cè)系統(tǒng)利用串接的電阻分流計(jì)將振蕩回路放電電流波形獲取到，對(duì)已經(jīng)測(cè)量到的電容值，與電流波形的振蕩周期以及衰減系數(shù)相互聯(lián)系，從而可以得到電感值與阻尼電阻數(shù)值。

常規(guī)性的檢測(cè)方法設(shè)計(jì)原理簡(jiǎn)單，可操作性強(qiáng)，因此工作人員在進(jìn)行檢測(cè)時(shí)廣泛應(yīng)用，但是還是存在一點(diǎn)問(wèn)題：在進(jìn)行電容值的測(cè)量時(shí)，一般情況下是采用萬(wàn)用表對(duì)電容值進(jìn)行估測(cè)，對(duì)于電感值和電阻值的計(jì)算，需要首先測(cè)得容抗值，這些都可能導(dǎo)致在進(jìn)行測(cè)量的時(shí)候出現(xiàn)誤差；電感值和電阻值的準(zhǔn)確性十分重要的，但是在進(jìn)行高壓直流短路器輔助回路的安裝時(shí)，需要搭建一個(gè)絕緣平臺(tái)，在進(jìn)行試驗(yàn)回路時(shí)，需要從電容器的兩端引出接線，但是還需要在振蕩回路的連接口拆除一根導(dǎo)線，目的是為了電阻分流計(jì)串接到回路上。這樣的操作方式需要工作人員在高處進(jìn)行拆接線，導(dǎo)線自身的電阻和電感，都會(huì)對(duì)其的準(zhǔn)確性造成影響；因?yàn)檎麄€(gè)檢測(cè)的過(guò)程都是在離線的狀態(tài)下進(jìn)行的，因此這樣的測(cè)量數(shù)值與實(shí)際情況之間可能存在一定差距，對(duì)于斷路器的狀況不能及時(shí)作出反應(yīng)，參考數(shù)值的意義不大。

2.2 在線監(jiān)測(cè)

高壓斷路器的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)主要是分層和分布式，在設(shè)計(jì)中包括主站系統(tǒng)、通信系統(tǒng)以及分布式監(jiān)測(cè)等裝置。分布式的監(jiān)測(cè)裝置主要是由單片微機(jī)系統(tǒng)組成，在每個(gè)斷路器的監(jiān)測(cè)處進(jìn)行安裝，這樣可以對(duì)斷路器的數(shù)據(jù)，包括電氣參數(shù)以及機(jī)械參數(shù)進(jìn)行收集，并且需要利用通訊系統(tǒng)總線，將具有一定規(guī)律性的通信規(guī)約的數(shù)據(jù)上傳到主站系統(tǒng)。通信系統(tǒng)的建設(shè)主要以485總線和以太網(wǎng)為基礎(chǔ)，利用下位機(jī)和主站系統(tǒng)之間的連接盡心通訊聯(lián)絡(luò)。主站系統(tǒng)的任務(wù)主要包括與下位機(jī)之間的聯(lián)系，對(duì)于數(shù)據(jù)內(nèi)容的處理分析，顯示運(yùn)行參數(shù)的波形曲線，顯示打印報(bào)表，根據(jù)這些數(shù)據(jù)內(nèi)容進(jìn)行綜合性的分析，并且監(jiān)視下位機(jī)等等作用。

2.3 基于GPRS技術(shù)檢測(cè)

基于GPRS技術(shù)檢測(cè)系統(tǒng)的存在，能夠?qū)τ谛盘?hào)電流直接反應(yīng)，對(duì)于信號(hào)采集得到的數(shù)據(jù)進(jìn)行無(wú)線傳輸，實(shí)現(xiàn)GPRS模塊與后臺(tái)處理系統(tǒng)之間網(wǎng)絡(luò)通訊的無(wú)線連接；對(duì)于信號(hào)內(nèi)容的處理速度加快，更加及時(shí)和準(zhǔn)確，實(shí)現(xiàn)對(duì)于高壓直流斷路器運(yùn)行狀態(tài)的準(zhǔn)確評(píng)估。

基于GPRS技術(shù)檢測(cè)系統(tǒng)，目前還有一些問(wèn)題：對(duì)于吸能回路的檢測(cè)和評(píng)估存在一定缺陷，吸能回路氧化鋅避雷器組會(huì)造成轉(zhuǎn)換出現(xiàn)部分的問(wèn)題；缺乏綜合性的性能參與研究。

3 總結(jié)

高壓斷路器的檢測(cè)系統(tǒng)與診斷系統(tǒng)的研究目前已經(jīng)有了多種系統(tǒng)應(yīng)用方式，隨著電力系統(tǒng)的不斷發(fā)展，檢測(cè)系統(tǒng)和診斷系統(tǒng)還將不斷發(fā)展與強(qiáng)化，對(duì)于斷路器的運(yùn)行狀態(tài)能夠及時(shí)有效的做出反應(yīng)，并且對(duì)電力設(shè)備系統(tǒng)中的故障展開(kāi)判斷，為電力工作人員進(jìn)行查看和檢修提供有效的信息。

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作者單位

1.國(guó)網(wǎng)吉林省電力有限公司長(zhǎng)春供電公司 吉林省長(zhǎng)春市 130000

2.陜西意聯(lián)電氣設(shè)備有限公司 陜西省西安市 710000