GIS機(jī)械振動觸頭接觸性的研究

李東陽+高陽+吳偉晴+于杰承

摘 要：本文主要應(yīng)用通過實(shí)驗(yàn)來獲取無故障發(fā)生時(shí)和有機(jī)械故障發(fā)生時(shí)的振動圖譜的方法建立故障診斷的知識庫，而通過實(shí)驗(yàn)建立GIS機(jī)械故障振動圖譜的數(shù)據(jù)庫也是本文研究的難點(diǎn)。

關(guān)鍵詞：GIS機(jī)械故障；知識庫；故障診斷

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.03.026

1 試驗(yàn)設(shè)備及接線

在實(shí)驗(yàn)室的一臺252kV帶有隔離開關(guān)的GIS上進(jìn)行了實(shí)體試驗(yàn)。試驗(yàn)中電流源采用FCG-3000/5數(shù)字式大電流發(fā)生器，該發(fā)生器采用數(shù)控技術(shù)，抗干擾能力強(qiáng)，采用低功耗、大容量的自耦線圈和高導(dǎo)磁率鐵芯制作的變流器，其基本原理與電流互感器相似，僅僅是將電流互感器的線圈反過來用。該發(fā)生器最高輸出電流可達(dá)3000A。本次試驗(yàn)需加壓到1000A左右。試驗(yàn)電壓可調(diào)，面板自帶數(shù)顯電流表。

對不同隔離開關(guān)觸頭狀態(tài)下進(jìn)行大電流試驗(yàn)，252kV GIS的兩個(gè)套管分別為電流的進(jìn)線與出線，由于通過電流過大（幾百至上千安培），故導(dǎo)線的同流能力值得注意。本實(shí)驗(yàn)采用FCG-3000/5數(shù)字式大電流發(fā)生器自帶的軟粗導(dǎo)線與電纜串聯(lián)的方法將大電流發(fā)生器的電流引至套管進(jìn)線端。本實(shí)驗(yàn)測試GIS的一相振動情況。考慮到電纜的同流能力，采用電纜的三相并聯(lián)的方式連接。由于軟粗導(dǎo)線與電纜之間難以鏈接，且有通流能力方面的考慮，用銅質(zhì)寬連接線進(jìn)行二者之間的相互連接。為了得到最大的通流能力，電纜每一相與兩條銅質(zhì)寬連接線連接，再將電纜的三相連在一起，等同于一根導(dǎo)體，進(jìn)而進(jìn)行電流的導(dǎo)通。電纜每一相與兩條銅質(zhì)寬連接線進(jìn)行連接，電纜共三相，故有六條銅質(zhì)寬連接線與FCG-3000/5數(shù)字式大電流發(fā)生器升流箱的一個(gè)出線端進(jìn)行連接，而FCG-3000/5數(shù)字式大電流發(fā)生器升流箱共有兩個(gè)出線端，故總共有12條銅質(zhì)寬連接線與FCG- 3000/5數(shù)字式大電流發(fā)生器升流箱進(jìn)行連接。

2 試驗(yàn)結(jié)果分析

對隔離開關(guān)不同觸頭狀態(tài)下進(jìn)行大電流試驗(yàn)，并進(jìn)行振動測試。試驗(yàn)中從0開始進(jìn)行電流的增加，步長為50A，最大電流施加到1000A。記錄不同電流下的振動信號。

（1）狀態(tài)1。此時(shí)隔離開關(guān)觸頭為中度接觸狀態(tài)，不同電流下的檢測結(jié)果如圖1所示。

可以看出，此時(shí)隨著外加電流的增加，已經(jīng)出現(xiàn)了明顯的振動信號，信號以100Hz為主，同時(shí)伴隨有幅值較低的高頻分量。從時(shí)域波形上也可看出，當(dāng)電流為1000A時(shí)，時(shí)域波形呈現(xiàn)三角波形式，幅值明顯。不同電流下的振動檢測信號最大值如圖2所示。

可以看出，隨著外加電流幅值的增加，振動幅值最大值呈現(xiàn)線性增加趨勢，對其進(jìn)行線性擬合。

此時(shí)擬合公式為：

（2）狀態(tài)2。狀態(tài)2為動靜觸頭微微接觸狀態(tài)，此時(shí)可以流過電流。不同電流幅值時(shí)狀態(tài)2下的振動信號不同。此時(shí)隨著外加電壓的增加，振動信號幅值越來越大，且高頻分量較為明顯，特別是3倍頻分量，除了基頻的100Hz分量，在300Hz，600Hz出現(xiàn)了較為明顯的信號。這也是此類故障的一個(gè)較為明顯的特征。不同電流下狀態(tài)2的振動信號分布可以看出，在此種狀態(tài)下，當(dāng)電流增加到一定程度時(shí)，振動信號會突然增加，當(dāng)電流超過500A時(shí)，振動信號幅值增加迅速。當(dāng)施加電流小于500A時(shí)，兩者振動幅值最大值的增加趨勢和幅值都很類似，但一旦外加電流超過500A，狀態(tài)2的振動幅值增加迅速，會遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于狀態(tài)1，這也說明了對于觸頭接觸越不良好，在大電流下越能表現(xiàn)的明顯。

根據(jù)實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)可以看出，對于單相GIS，當(dāng)觸頭接觸良好時(shí)，不存在振動信號，這也和之前的分析是一致的，但一旦存在觸頭接觸故障，由于電流線的收縮，會產(chǎn)生電動力，進(jìn)而產(chǎn)生振動信號，特別是當(dāng)流過觸頭的電流較大時(shí)，會導(dǎo)致振動信號迅速增加。觸頭接觸不良時(shí)，振動信號存在以100Hz為基頻的信號，且觸頭接觸不良故障更嚴(yán)重時(shí)，會產(chǎn)生3倍頻分量，即會產(chǎn)生300Hz，600Hz分量，這也是此類故障的較為典型的特征。

3 總結(jié)

本文主要應(yīng)用通過實(shí)驗(yàn)來獲取無故障發(fā)生時(shí)和有機(jī)械故障發(fā)生時(shí)的振動圖譜的方法建立故障診斷的知識庫，對GIS機(jī)械故障振動檢測的研究來判斷GIS故障類型的研究很有限，因此本文通過隔離開關(guān)和斷路器動觸頭上的軟連接夾片松動，以及接地螺絲和斷路器鎖栓狀態(tài)不正常進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)，獲得了相應(yīng)的機(jī)械故障振動信號。

參考文獻(xiàn)：

[1]柳菲，王國亮，孫璐.GIS異響的振動信號特性[J].電子技術(shù)與軟件工程，2015（12）：137.

[2]楊哲，張倩然，高陽，陳彪.GIS機(jī)械故障振動檢測研究綜述[J]. 山東工業(yè)技術(shù)，2015（17）：261-263.

[3]黃金劍，楊寶琨.基于振動信號的GIS機(jī)械狀態(tài)檢測系統(tǒng)及其應(yīng)用[J].廣西電力，2015（05）：55-59.

[4]楊哲，邢敬，高陽，陳彪.GIS設(shè)備異響振動信號特性及檢測系統(tǒng)研究[J].山東工業(yè)技術(shù)，2015（21）：216-218.

[5]孫慶生，曹濤，周章斌，侯焰.基于EMD算法的GIS機(jī)械振動信號分析[J].電氣應(yīng)用，2016（20）：79-84.

[6]李丹.超高壓GIS抗震抗風(fēng)特性及其機(jī)械性能研究[D].沈陽工業(yè)大學(xué)，2015.

[7]周秀，李秀廣，田祿，何寧輝，梁亞波，顧雨嘉.兩起GIS帶電設(shè)備異常現(xiàn)象的研討[J].寧夏電力，2015（06）：46-49.

[8]凌衛(wèi)家，張浩，管敏淵. 互感器振動對GIS超聲波局部放電檢測的影響[J]. 電工電能新技術(shù)，2016（05）：74-80.

[9]李璇，柳菲，王國亮，柳陽一.GIS異響的振動信號檢測方法研究[J].電子技術(shù)與軟件工程，2016（13）：137.