中壓真空斷路器全壽命周期管理與保養(yǎng)的探索

高迪 李海全 南康杰 薛延剛

摘?要：中壓斷路器全壽命周期管理的核心是為了極大地提高運(yùn)行可靠性，針對(duì)設(shè)備運(yùn)行的各個(gè)階段進(jìn)行科學(xué)的積極的管理。通過技術(shù)和經(jīng)濟(jì)的統(tǒng)一管理，以量化數(shù)據(jù)來進(jìn)行決策，做到全面規(guī)劃，合理配置，擇優(yōu)選購，正確使用，精心維護(hù)，科學(xué)檢修，適時(shí)改造更新，使設(shè)備處于良好的技術(shù)狀態(tài)，綜合效能最高。

關(guān)鍵詞：全壽命;滅弧室;斷路器;回路電阻

中壓斷路器是電力系統(tǒng)中重要的開關(guān)設(shè)備。真空斷路器是能夠分合、承載和開斷正常回路條件下的電流，并能分合在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)承載和開斷異常回路條件下的電流的開關(guān)裝置。真空斷路器是用來保護(hù)中高壓電力系統(tǒng)免受危險(xiǎn)情況下的電力斷路器。將發(fā)生故障的電力設(shè)備從電力系統(tǒng)快速切除，以保證電力系統(tǒng)的正常運(yùn)行。

1 斷路器診斷方案

1.1 背景

中壓斷路器的運(yùn)行壽命曲線如圖1所示，對(duì)中壓斷路器進(jìn)行適時(shí)的診斷和維護(hù)是設(shè)備安全可靠運(yùn)行的有力保證。如果在波動(dòng)階段開始前即對(duì)斷路器進(jìn)行嚴(yán)格的診斷及維護(hù)，不僅能有效降低斷路器運(yùn)行中的故障率，而且還能延長設(shè)備的使用壽命達(dá)10%～20%。

為了防止運(yùn)行設(shè)備發(fā)生故障，目前常用的檢查模式為“年檢”。雖然幾乎所有的斷路器運(yùn)行前均要求通過“年檢”，然而實(shí)際運(yùn)行中由于斷路器故障而造成的事故案例在電力系統(tǒng)中每年時(shí)有發(fā)生，由此可見，“年檢”固然能檢查出設(shè)備一些較為明顯的缺陷，但是實(shí)際上也存在一定的局限性，某些事故隱患并無法通過常規(guī)的“年檢”檢測(cè)出來，存在較大的弊端和不足。

1.2 斷路器回路電阻抽檢情況

某廠44臺(tái)真空斷路器，抽檢6臺(tái)，回路接觸電阻最大1215.0uΩ，屬于嚴(yán)重超標(biāo)。以當(dāng)前實(shí)際工況為依據(jù)，以直流100A時(shí)導(dǎo)電回路電阻測(cè)試，通過嚴(yán)格的現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)，識(shí)別出故障的早期特征，對(duì)斷路器的薄弱環(huán)節(jié)及發(fā)展趨勢(shì)做出科學(xué)判斷，并提出有效的處理措施及專業(yè)的維護(hù)保養(yǎng)。

ABB公司對(duì)于VD4型真空斷路器提出了定期診斷的要求，具體周期見圖2，如果運(yùn)行環(huán)境較為惡劣或不符合技術(shù)要求，應(yīng)適當(dāng)增加診斷頻次。

1.3 診斷試驗(yàn)方案

1.3.1 外觀及操作機(jī)構(gòu)檢查

全面了解斷路器外部及操作機(jī)構(gòu)物理狀態(tài)后，對(duì)斷路器的觸臂系統(tǒng)、觸指系統(tǒng)、極柱系統(tǒng)、底盤機(jī)構(gòu)及操作機(jī)構(gòu)進(jìn)行全面檢查，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)判斷斷路器物理狀態(tài)存在問題及隱患。

1.3.2 絕緣試驗(yàn)

全面檢測(cè)斷路器主回路絕緣情況。對(duì)斷路器的一次對(duì)地、相間、進(jìn)行1分鐘的工頻耐壓試驗(yàn)，試驗(yàn)電壓參照國家相關(guān)規(guī)范，同時(shí)測(cè)試耐壓前后的絕緣電阻值。

1.3.3 接觸電阻試驗(yàn)

合閘后的回路電阻是驗(yàn)證導(dǎo)電回路的聯(lián)接是否良好的一個(gè)重要參數(shù)。隨著設(shè)備運(yùn)行時(shí)間增加，斷路器導(dǎo)電回路表面可能會(huì)氧化、積灰，導(dǎo)致回路的接觸電阻變大，我廠回路接觸電阻最大達(dá)到1215uΩ。若回路電阻繼續(xù)增大，很可能是導(dǎo)電回路某連接處接觸不良，在大電流運(yùn)行時(shí)接觸不良處位置局部溫升增高，嚴(yán)重時(shí)甚至引起惡性循環(huán)造成氧化燒損，并且高溫會(huì)損壞絕緣部件的絕緣性能。

1.3.4 機(jī)械特性試驗(yàn)

安全、可靠運(yùn)行的斷路器必須具有穩(wěn)定、良好的機(jī)械特性。合、分閘時(shí)間，合閘彈跳時(shí)間，合、分閘不同期時(shí)間，合、分閘速度，分閘反彈幅值，觸頭開距，行程，超行程是機(jī)械特性試驗(yàn)的重要指標(biāo)。這些數(shù)據(jù)對(duì)斷路器的電壽命、機(jī)械壽命、短路電流時(shí)的動(dòng)穩(wěn)定性、開斷能力至關(guān)重要。合、分閘行程時(shí)間曲線可以幫助我們分析斷路器的機(jī)械性能

2 建議

中壓斷路器現(xiàn)場(chǎng)安裝、調(diào)試完成后投入現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行，將步入關(guān)鍵的運(yùn)行階段。ABB真空斷路器普使用壽命為20年，在此生命周期內(nèi)2年以內(nèi)屬于磨合期，3至9年屬于穩(wěn)定期，10至15年屬于關(guān)注期，16年以上屬于延壽期，運(yùn)行10年以后需要對(duì)真空斷路器進(jìn)行有效的管理，每年年檢進(jìn)行一次年檢，如有回路電阻超標(biāo)，絕緣降低趨勢(shì)應(yīng)進(jìn)行返廠保養(yǎng)延長其使用壽命來確保真空斷路器安全、可靠、高效、經(jīng)濟(jì)的運(yùn)行。

3 結(jié)語

某廠VD4型真空斷路器共44臺(tái)，2005年投入運(yùn)行。通過對(duì)斷路器外觀各項(xiàng)檢查、斷路器操作機(jī)構(gòu)各項(xiàng)檢查、機(jī)械特性（行程）試驗(yàn)、真空泡真空度測(cè)試、斷路器觸指系統(tǒng)狀態(tài)診斷、斷路器時(shí)間特性試驗(yàn)和斷路器回路電阻試驗(yàn)等預(yù)防性試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)22類安全隱患問題，如插針開斷、二次線斷開、觸指彈簧失效、斷路器機(jī)構(gòu)嚴(yán)重銹蝕、機(jī)構(gòu)卡澀等;其中5類問題為嚴(yán)重隱患真空泡真空度超標(biāo)、觸指、觸臂發(fā)熱等。全部處理完畢，達(dá)到出廠要求，交接試驗(yàn)合格，投入現(xiàn)場(chǎng)使用正常，提高設(shè)備運(yùn)行穩(wěn)定性。

參考文獻(xiàn)：

[1]交流電氣的裝置接地設(shè)計(jì)規(guī)范 GB/T500665-2011.

[2]交流高壓斷路器 GB1984-1989.

[3]72.5kV及以上氣體絕緣金屬封閉開關(guān)設(shè)備 GB 7674-1997.

基金項(xiàng)目：水利水電國家級(jí)實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心（西安理工大學(xué)）開放課題（WRHE1711）