高壓斷路器在線監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

羅樹華

高壓斷路器作為電力系統(tǒng)中的一個(gè)重要電氣設(shè)備，其在電網(wǎng)運(yùn)行過(guò)程中能夠起到良好的控制與保護(hù)作用，從而保障整個(gè)電力系統(tǒng)的運(yùn)行可靠性。但是在高壓斷路器的運(yùn)行過(guò)程中經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)一些運(yùn)行故障，而傳統(tǒng)的“到期維修”檢修模式還存在有盲目維修以及維修不當(dāng)?shù)戎T多問(wèn)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(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)進(jìn)行了分析研究。

【關(guān)鍵詞】高壓斷路器 在線監(jiān)控系統(tǒng) 設(shè)計(jì)

高壓斷路器作為電網(wǎng)系統(tǒng)中的重要組成部分，一旦發(fā)生故障就可能導(dǎo)致電網(wǎng)事故的出現(xiàn)，并且會(huì)對(duì)電力企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益與社會(huì)效益造成嚴(yán)重的影響，這也就要求構(gòu)建一個(gè)預(yù)防維修的維修體系，并通過(guò)在線監(jiān)控的模式來(lái)進(jìn)行高壓斷路器運(yùn)行狀態(tài)信息的采集工作，這樣也就能夠根據(jù)設(shè)備當(dāng)前的實(shí)際工作狀況來(lái)作為依據(jù)，并在此基礎(chǔ)上進(jìn)行檢修決策的制定，從而取得一個(gè)良好的檢修效果，并確保整個(gè)高壓斷路器的運(yùn)行性能。

1 行程-時(shí)間特性的檢測(cè)

在實(shí)際的在線檢測(cè)過(guò)程中，還需要根據(jù)現(xiàn)有掌握的技術(shù)水平來(lái)進(jìn)行在線監(jiān)測(cè)項(xiàng)目的合理選擇，然后在此基礎(chǔ)上對(duì)整個(gè)高壓斷路器的運(yùn)行性能進(jìn)行評(píng)價(jià)分析。行程-時(shí)間信號(hào)作為高壓斷路器運(yùn)行過(guò)程中的一個(gè)重要狀態(tài)量，在以往位移量采集的過(guò)程中多是通過(guò)光電式位移傳感器來(lái)進(jìn)行的，但是在該檢測(cè)模式下需要判斷其位移量是否存在反彈現(xiàn)象，并對(duì)具體的檢測(cè)工作帶來(lái)一定的困難。借助于直線位移傳感器的應(yīng)用，其具備有觀測(cè)直觀以及精準(zhǔn)度高的優(yōu)勢(shì)，并能夠?qū)Ω邏簲嗦菲鞯奈灰屏窟M(jìn)行有效的采集。

通過(guò)將直線位移傳感器安裝在斷路器操作結(jié)構(gòu)直線運(yùn)動(dòng)的連桿上面，該測(cè)量系統(tǒng)就可以結(jié)婚足浴一定的采樣頻率來(lái)完成相應(yīng)的采樣工作，并得到斷路器在動(dòng)作過(guò)程中所形成的各種電壓信號(hào)。對(duì)這些電壓信號(hào)進(jìn)行數(shù)字濾波處理，就可以得出斷路器的觸頭行程與運(yùn)行使勁的變化關(guān)系。并能夠在此基礎(chǔ)上通過(guò)行程-時(shí)間信號(hào)來(lái)對(duì)觸頭運(yùn)動(dòng)過(guò)程中各個(gè)時(shí)間的發(fā)生時(shí)刻進(jìn)行提取，從而進(jìn)行運(yùn)行故障的診斷與判斷。通過(guò)進(jìn)行行程-時(shí)間信號(hào)的采集與分析，能夠?qū)嗦菲鬟\(yùn)行過(guò)程中所出現(xiàn)的機(jī)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(jiān)測(cè)

一般情況下斷路器的電壽命是指新的滅弧室在經(jīng)過(guò)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(dǎo)致斷路器無(wú)法正常運(yùn)行時(shí)的壽命，我國(guó)多是以累計(jì)開斷額定電流的次數(shù)來(lái)進(jìn)行電壽命的標(biāo)定處理以及電磨損量的有效計(jì)算，但是在該標(biāo)定方法中還存在有以下問(wèn)題：

（1）累計(jì)開斷次數(shù)并無(wú)法對(duì)每次的開斷電流以及燃弧時(shí)間進(jìn)行區(qū)分，因此只能粗略進(jìn)行觸頭磨損量的計(jì)算；

（2）單純將累計(jì)開斷電流作為觸頭健康狀態(tài)判斷的依據(jù)缺乏準(zhǔn)確性。此外如果存在有斷開電流相差懸殊的情況，因?yàn)閿嗦菲鳠龘p機(jī)理的差異性，而言就會(huì)導(dǎo)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(guān)的參數(shù)主要有開斷電流的大小以及燃弧時(shí)間的長(zhǎng)短，也就是電弧能量，但是在高壓斷路器的實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中國(guó)，電弧能量信息的搜集比較困難，并要求對(duì)每次開斷的燃弧時(shí)間進(jìn)行記錄，因此在實(shí)際測(cè)量過(guò)程中存在有比較大的測(cè)量誤差，從而直接影響到判斷的準(zhǔn)確性，并難以對(duì)該高壓斷路器的電壽命進(jìn)行有效的分析以及標(biāo)定處理。

相關(guān)實(shí)驗(yàn)表明，燃弧時(shí)間的長(zhǎng)短就單次開斷時(shí)間而言是隨機(jī)的，其會(huì)在一定的范圍內(nèi)進(jìn)行變化，并在到達(dá)了一定數(shù)值之后趨近于一定的數(shù)值，這也就表明了隨機(jī)因素對(duì)于燃弧時(shí)間的分散性影響可以直接忽略不計(jì)。對(duì)于任何型號(hào)的斷路器而言，都可以從型式試驗(yàn)以及產(chǎn)品介紹中得到其額定短路開斷電流之下的允許開斷次數(shù)，通過(guò)對(duì)大量的實(shí)驗(yàn)與運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行分析的基礎(chǔ)上，也能夠得到各種斷路器的N-Ib曲線（開斷次數(shù)和開斷電流兩者的關(guān)系曲線），借助于該曲線也就能夠構(gòu)建一個(gè)合理的相對(duì)磨損以及電壽命概念。

假設(shè)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(shù)為N，將相對(duì)電壽命定義為100%，這樣每次開斷額定短路電流時(shí)的相對(duì)磨損量Q為1/N，根據(jù)各種斷路器的N-Ib曲線就能夠直接求出相應(yīng)的開斷次數(shù)，并能夠再次基礎(chǔ)上求得該斷路器在任意一次開斷時(shí)所產(chǎn)生的相對(duì)電磨損量，將斷路器的相對(duì)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(gè)不大于1的百分?jǐn)?shù)，具體數(shù)值則是由該斷路器的運(yùn)行時(shí)長(zhǎng)來(lái)進(jìn)行決定，對(duì)于剛剛投運(yùn)或者經(jīng)過(guò)大修之后的斷路器可以取值為100%。在此基礎(chǔ)上就能夠根據(jù)斷路器的類型來(lái)進(jìn)行相對(duì)電磨損量的求取，并獲取到該斷路器的相對(duì)電壽命。在斷路器的相對(duì)電壽命低于20%的情況下，該系統(tǒng)會(huì)直接輸出報(bào)警信息，并需要進(jìn)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(jiān)測(cè)

高壓斷路器多是通過(guò)電磁鐵來(lái)作為操作的第一控制元件，在具體操作過(guò)程中多是應(yīng)用直流電磁鐵來(lái)進(jìn)行工作。當(dāng)線圈中通過(guò)了電流之后，會(huì)直接在電磁鐵內(nèi)產(chǎn)生磁通現(xiàn)象，這時(shí)候動(dòng)鐵芯因此受到磁力的影響，就會(huì)使得斷路器出現(xiàn)分閘或者合閘的情況。就能量角度進(jìn)行分析，電磁鐵主要是將自身的電能直接轉(zhuǎn)化為磁能，然后根據(jù)鐵心的動(dòng)作將其轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能來(lái)進(jìn)行輸出。這時(shí)候可以通過(guò)補(bǔ)償式霍爾電流傳感器來(lái)進(jìn)行電流信號(hào)的監(jiān)測(cè)工作，然后就事件發(fā)生的相對(duì)時(shí)刻來(lái)進(jìn)行提取，并在對(duì)時(shí)間間隔進(jìn)行分析的基礎(chǔ)上來(lái)進(jìn)行故障征兆的有效判斷，從而取得一個(gè)良好的監(jiān)測(cè)效果。

4 結(jié)束語(yǔ)

為了進(jìn)一步提升斷路器的運(yùn)行可靠性，也就需要對(duì)斷路器的工作狀態(tài)進(jìn)行在線檢測(cè)，并借此該模式來(lái)進(jìn)行故障的有效判斷，從而確保整個(gè)斷路器的運(yùn)行性能。本文主要就高壓斷路器的行程-時(shí)間特性、電壽命計(jì)算以及斷路器合與分閘線圈電流的監(jiān)測(cè)提出了改進(jìn)的方法與措施，并使得斷路器的狀態(tài)特征檢測(cè)變得更加準(zhǔn)確，并促進(jìn)斷路器運(yùn)行管理水平以及工作效率得到一定程度的提高。

參考文獻(xiàn)

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作者單位

內(nèi)蒙古電力（集團(tuán)）有限責(zé)任公司錫林郭勒電業(yè)局 內(nèi)蒙古自治區(qū)錫林郭勒盟錫林浩特市 026000endprint