論高壓開關電器設備故障及診斷研究

王福濤

【摘 要】隨著電網建設的投資力度的不斷加大，“十二五”期間各電網最大負荷增長速度將高于用電量增長速度。電力設備正朝著大型化、自動化和智能化的方向發(fā)展。高壓開關是電力系統(tǒng)中最重要的控制和保護設備，在電網中的作用至關重要，其故障帶來的后果是十分嚴重的。一旦電力系統(tǒng)發(fā)生故障，即使只引起生產設備短暫的停止工作，也會造成巨大的損失。高壓開關市場需求形勢依然看好，有望繼續(xù)保持平穩(wěn)、快速、健康增長。本論文所要研究的高壓開關技術，了解高壓開關的發(fā)展現(xiàn)狀及未來幾年的發(fā)展趨勢，以及國內、外高壓開關發(fā)展情況，及高壓開關的結構、工作原理、電氣特性等；結合工作實際分析其常見故障；結合工作實際通過故障分析結果給出相應的解決方案。

【關鍵詞】負荷開關；斷路器； SF6；操動機構；彈簧

1 高壓開關的發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢

電力系統(tǒng)是一個很大的實時工作系統(tǒng)。它的發(fā)電、變電、輸電、用電是在同一瞬間完成的，隨著電力系統(tǒng)的覆蓋范圍越來越廣、電力機組的容量越來越大、供用電及電力系統(tǒng)安全性要求越來越高，需要電力系統(tǒng)能夠用很完備的自動控制方式來協(xié)調。要讓先進的控制系統(tǒng)最終能夠實現(xiàn)控制，配備較為新型的斷路器、組合電器是提高運行可靠性的重要措施之一。

高壓開關設備是主要用于關合與開斷正常或故障電路、或用于隔離高壓電源的電器，它的發(fā)展很迅猛。目前，開關產品已從初期的油斷路器、空氣開關，進入到了真空斷路器和SF6斷路器及其成套設備（GIS）為主的新時代；設備電壓等級也從交流12kV、40.5kV提升到750kV，并正在向1100kV特高電壓等級發(fā)展。

我國高壓開關的發(fā)展情況：

我國高壓開關行業(yè)經過50年的發(fā)展已建立了品種齊全、參數(shù)性能與國際接軌的產品體系，這些產品在品種、性能、質量、數(shù)量及生產能力等方面，基本可以滿足我國電力工業(yè)發(fā)展和城鄉(xiāng)電網建設與改造要求，不少產品已達到國際先進水平。

2 高壓開關概述

變配電中承擔輸送和分配電能任務的電路，稱為一次電路或一次回路，亦稱主電路。一次電路中所有的電氣設備，稱為一次設備。

凡用來控制、指示、監(jiān)測和保護一次設備運行的電路，稱為二次回路或二次電路，亦稱副電路。干凈電路通常在互感器的二次側。二次電路中的所有電氣設備，稱為二次設備。

3 高壓斷路器特點與組成結構

壓斷路器按功能可分為以下幾部分：

①導電部分：斷路器導通電流的部分。它允許通過長時間的正常負荷電流和一定時間的異常電流，如過負荷電流和短路電流。

②絕緣部分：保證斷路器電氣絕緣的部分。它包括三個基本方面，即對地絕緣、相間絕緣和斷口絕緣。

③接觸系統(tǒng)和滅弧裝置：執(zhí)行電路的開斷和關合的部分。它表征斷路器的合閘和分閘的能力。

④操作系統(tǒng)：促使觸頭分斷和接通的部分。它賦予斷路器以規(guī)定程序的動作以及一定的動作時間和速度。

4 高壓斷路器常見故障及分析

操動失靈表現(xiàn)為斷路器手動或誤動，由于高壓斷路器最基本、最重要的功能是正確動作并迅速切除電網故障，若斷路器發(fā)生拖動或誤動，將對電網構成嚴重威脅，主要是擴大事故影響范圍可能使本來只有一個回路故障擴大為系統(tǒng)事故或大面積停電事故。

導致失靈的主要原因有：操動機構缺陷；斷路器本體機械缺陷；操作電源缺陷等問題。

操動機構缺陷包括電磁機構、彈簧機構和液壓機構，現(xiàn)場統(tǒng)計表明，操動機構缺陷是操動失靈的主要原因，大約70%左右。對電磁與彈簧機構，其機構故障的主要原因是卡澀不靈活。此處卡澀既可能是因為原裝配調整不靈活，也可能是因為維護不良導致；造成機構機構故障的另一個原因是鎖扣調整不當，運行中斷路器自跳多半是此類原因。

故障解決辦法：

先判定是否屬于故障線路，保護后加速動作作跳閘。判明是否屬于操作不當。應當檢查有無漏裝合閘熔斷器，控制開關是否復位過快或未恢復到位，有無漏投同期并列位置（裝有并列裝置者），檢查是否按自投裝置的有關要求操作（裝有自投裝置者）等。檢查操作合閘電源電壓是否過高或者過低，檢查操作、合閘熔斷器是否熔斷或接觸不良。如果以上情況都正常，應當根據(jù)合閘操動時，紅、綠燈指示的變化情況，合閘電流表指示有無擺動，合閘接觸器和合閘鐵芯動作與否，判明故障范圍。如果在短時間內能夠查明并自行排除故障，應當采取相應的措施，排除故障后合閘送電。如果在短時間內不能查明故障，或者故障不能自行處理，可以先將負荷倒至備用電源帶，或將負荷倒至旁路母線帶以后，再檢查處理故障。

5 結論

電氣事故的發(fā)生往往是從電氣設備某一元件的故障開始，對事故發(fā)生的現(xiàn)象作出及時、準確的判斷，采取有效科學合理的處理方法防止引發(fā)一系列的故障，通過此次論文對高壓開關的結構、工作原理、電氣特性等更進一步了解，能讓學到的理論知識應用到實際中去分析其常見故障，提高事故處理速度、提高工作效率。

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[責任編輯：謝慶云]