淺談高壓斷路器問題分析及狀態檢修措施

姜華

（重慶市電力公司電力科學研究院,重慶 401123）

1 引言

長期以來高壓斷路器都采用計劃檢修方式，它在一定程度上起到了防止或延遲主要機械設備故障的作用，然而傳統的基于周期的檢修模式已經不能適應電網發展的要求，迫切需要在充分考慮電網安全、環境、效益等多方面因素的情況下，探索提高設備運行可靠性和檢修針對性的新的檢修管理方式，高壓斷路器的狀態檢修就應運而生。高壓斷路器狀態檢修是以其運行現狀為基礎的檢修方式，它既能保證斷路器的可靠性，又兼顧經濟效益。

2 常用高壓斷路器的種類

高壓斷路器是電力系統中的重要控制和保護設備,它擔負著接通正常工作電流和快速切除故障電流的雙重職能,它的性能好壞直接影響著電力系統的安全穩定運行,常用高壓斷路器有以下幾種：

2.1 油斷路器：以絕緣油作為滅弧介質和絕緣介質的油斷路器。由于容易泄露、維修困難，目前使用范圍已越來越小。

2.2 真空斷路器：真空斷路器以真空作為滅弧介質和絕緣介質的斷路器。

2.3 六氟化硫斷路器：以SF6作為介質的斷路器具有優良的滅弧性能和絕緣性能，但是在運行中，由于多種因素的共同作用，它的性能會發生變化。如果忽視對它的監測，其可靠性將會受到影響。

2.4 組合電器：組合電器（GIS）將斷路器、避雷器、電流互感器、電壓互感器等有機的設計成一個整體，是輸變電領域廣泛應用的重要電力設備。由于GIS的全部元件都封閉在金屬殼中，其早期故障較常規斷路器更難發現，故障造成的損失更大。

3 高壓斷路器的狀態檢修

3.1 高壓斷路器狀態的重要特征量

斷路器的基本功能是實現電路的分合閘功能，斷路器的分合閘速度和時間、斷路器的開斷電流和燃弧時間、觸頭的溫升以及絕緣特性等是斷路器的通用特性。因此在線監測高壓斷路器狀態的重要特征量具體歸納如下：

3.1.1 合分閘線圈回路：監測線圈回路是否完好，有無斷線。

3.1.2 合分閘線圈電流：監測電磁鐵及所控制的鎖門或閥門以及連鎖觸頭在操作過程中的工作情況。

3.1.3 合分閘線圈電壓：監測控制回路及電壓是否正常。

3.1.4 斷路器動觸頭速度：監測斷路器的運動速度，包括曲線分合速度、平均速度、最大速度。

3.1.5 斷路器動觸頭行程：監測合分閘過程的動觸頭行程曲線。

3.1.6 儲能電機線圈：監測電動機的工作情況，間接判斷液壓機構的密封性。

3.1.7 斷路器動作過程中的機械振動：監測機械部分的卡澀，機構運動零件脫落，緩沖器性能，運動過程中有無非正常碰撞等。

3.1.8 觸頭的三相電流和殼體溫升：用于判斷斷路器的電壽命及動靜觸頭的對中情況。

3.1.9 絕緣支撐和絕緣拉桿的泄漏電流：反映支持瓷瓶受損和表面積污情況，絕緣拉桿的絕緣情況。

3.1.10 開斷電流加權值：間接監測斷路器滅弧室及弧觸頭燒損情況是否達到制造廠的規定值。

3.2 高壓斷路器狀態的硬件監測

運用在線監測手段采集斷路器設備的運行狀態、診斷設備故障是實現高壓斷路器狀態檢修的基礎技術。在線監測就是利用傳感、電子、計算機等技術，通過對運行中高壓斷路器的信號采集和傳輸、數據處理、邏輯判斷來實現對設備運行狀態的帶電測試或不間斷的實時監測和診斷。

3.2.1 操作線圈電流在線監測

分合閘操作線圈是控制斷路器動作的關鍵元件，應用霍爾元件電流傳感器可方便地監測多種信息的分合閘電流波形。

3.2.2 操作運行特性在線監測

行程-時間特性是斷路器工作狀態的重要表征，通過對行程位移的監測可以有效地分析斷路器操作機構的觸頭運行過程，計算出斷路器的行程、觸頭分合閘速度，因為斷路器機械部分由于磨損、疲勞老化、變形、生銹、裝配不當等影響正常機械性能的原因都可從此特性中反映出來，進而判斷斷路器操作機構的健康狀況。這種監測方法在傳動桿上裝置反射面，在對應于分合閘及行程中某幾點的位置，埋設光纖傳感器，采集行程中某幾點的時間值。

3.2.3 絕緣在線監測

斷路器的事故發生率中，絕緣事故僅次于機械系統事故，對于220KV以上斷路器而言，內絕緣問題非常突出，特別是內部帶電體對外殼放電的故障，有隨設備運行時間和操作次數增加而增多的趨勢。絕緣在線監測是在斷路器運行狀態中，監測其絕緣的各種特征參數，通過這些參數，有效地反映絕緣的實際情況，做出比較準確的判斷。表征斷路器絕緣特性的參數主要有泄漏電流、局部放電、介質損耗等內容，大部分在線監測系統實際監測泄漏電流量。

3.3 高壓斷路器狀態的軟件診斷

軟件診斷的基礎信息包括兩部分，一部分來自硬件監測提供的實時數據，另一部分則來自歷年的各項監測試驗數據、檢修記錄等歷史資料，這兩部分構成了軟件診斷的數據庫。軟件診斷技術是把監測獲得的技術數據，由計算機的數據庫和專家系統進行分析、判斷，對設備的狀態做出評估和預測，確定最佳檢修時間以及檢修的重點放在哪里，為技術人員合理制定檢修計劃、指導設備有效檢修提供決策支持，如果各種信息表明設備將要發生故障，可以在故障之前將系統及時停運，從而實現狀態檢修，避免事故檢修。

3.4 高壓斷路器狀態檢修面臨的問題

3.4.1 由于狀態檢修需要監測的內容多，投資大，并存在一定的風險，要能熟練的運用于設備維修還需要長時間的技術革新和經驗積累。

3.4.2 部分在線監測系統仍然存在監測點少、功能單一、缺乏系統性和綜合性，尤其缺乏監測的層次化和網絡化等問題。

3.4.3 原始數據是軟件診斷的基礎。就目前而言，相當一部分原始數據僅能作為參考，這些原始數據不能得到科學規范管理，同時，不同的儀器、不同的操作、儀器校驗與否等各個環節又造成這些原始數據的準確性大打折扣。

3.4.4 專家系統本身是專家經驗的體現，就經驗本身而言，人為傾向仍占主導地位，因此，得出的評估報告仍飽含有大量不確定因素。

4 結語

開展狀態檢修可改變原檢修方式的盲目、保守、過修、失修和浪費，增強檢修管理的科學性，提高對設備的監測水平，降低成本，增加效益，大大提高輸配電的安全經濟運行和現代化管理水平，提高工程技術人員運用新技術分析問題、解決問題的能力。高壓斷路器實行狀態檢修，落實管理首當其沖。首先要加強組織管理；職能主管部門、運行部門、檢修部門及專業班站都需設立專人負責，將責任落到實處。其次要建立設備管理數據庫，加強設備狀態信息的收集和綜合分析，為設備狀態綜合評估奠定基礎。做好對設備狀態的綜合評估，將設備狀態劃分為正常、可疑、可靠性下降及危險四種狀態，針對不同的狀態提出了不同的處理方法。

最后職能主管部門、運行部門、檢修部門及專業班站應根據職責劃分和需要，分級分層次建立健全相關技術資料。主要包括斷路器設備臺帳、設備缺陷、異常障礙、事故跳閘、斷路器安裝地點的最大短路電流、斷路器評級、設備試驗、油氣化驗及檢修調試等記錄以及斷路器產品使用說明書、竣工報告和圖紙等。

狀態檢修是一項高技術的復雜工程，它涉及管理模式、評估技術、監測技術、診斷技術、經濟分析、人員素質等多個方面，其核心是建立一套相應的檢修管理體制來保證先進檢修策略的實施，以實現對設備運行、檢修的全方位的現代化的管理。狀態檢修也是一種先進的檢修理念和檢修策略，在電力系統內采用狀態檢修提高了供電的可靠性，并帶來可觀的經濟效益和社會效益。

[1]陳建志.高壓斷路器在線監測技術的研究[J].電測與儀表,2007.

[2]朱璟璘.電力斷路器在線監測技術探討[J].能源工程,2007.