高壓斷路器機(jī)械故障診斷技術(shù)研究

王華

（西華大學(xué)，四川成都610039）

高壓斷路器機(jī)械故障診斷技術(shù)研究

王華

（西華大學(xué)，四川成都610039）

高壓斷路器對(duì)于整個(gè)發(fā)電、供電系統(tǒng)來說都至關(guān)重要，是電力設(shè)備的關(guān)鍵部分。文章主要研究高壓斷路器在運(yùn)行過程中可能出現(xiàn)的故障，分析其原因，然后找到檢查故障的方法。

高壓斷路器；故障；診斷技術(shù)

1 斷路器機(jī)械故障分析

（1）電磁操動(dòng)機(jī)構(gòu)斷路器故障。通常電磁操動(dòng)機(jī)構(gòu)斷路器出現(xiàn)故障，有兩個(gè)原因，拒動(dòng)和誤動(dòng)。拒動(dòng)又分為拒合和拒分。拒合，鐵心不能運(yùn)動(dòng)。電的回路接口處松動(dòng)；控制器沒有轉(zhuǎn)換或是接觸不良；滅弧罩規(guī)格不符阻礙直流電通過，或者接觸口上的吸鐵被堵塞；熔絲斷裂；接觸器上繞磁線圈損壞；纏繞合閘的線圈損壞或未能完全連接；線圈的正負(fù)極接觸錯(cuò)誤；合閘內(nèi)部鐵心不能轉(zhuǎn)動(dòng)等狀況都會(huì)造成鐵心不能運(yùn)動(dòng)。另一種情況是鐵心不運(yùn)動(dòng)造成連扳機(jī)構(gòu)不運(yùn)作。電流在經(jīng)過合閘時(shí)電壓過低；控制器操作不合規(guī)，提前結(jié)束通電；合閘頂桿沒有接觸到托架；合閘松動(dòng)；滾輪軸沒有完全放進(jìn)支架或是在扣合時(shí)不夠穩(wěn)定；合閘鐵心運(yùn)動(dòng)幅度小動(dòng)力不足；線圈內(nèi)部出現(xiàn)斷連；開關(guān)控制器失靈等都是鐵心不能運(yùn)動(dòng)的原因。拒分，鐵心不能運(yùn)動(dòng)。電的回路接口處松動(dòng)；控制器沒有轉(zhuǎn)換或是接觸不良；滅弧罩規(guī)格不符阻礙直流電通過，或者接觸口上的吸鐵被堵塞；熔絲斷裂；接觸器上繞磁線圈損壞；線圈的正負(fù)極接觸錯(cuò)誤等等狀況都會(huì)造成鐵心不能運(yùn)動(dòng)。第二種情況是鐵心運(yùn)動(dòng)但是脫扣板不動(dòng)。鐵心轉(zhuǎn)動(dòng)的周圈不夠；脫扣板扣得過緊；線圈內(nèi)部出現(xiàn)斷連等情況都造成鐵心運(yùn)動(dòng)但是脫扣板不運(yùn)動(dòng)的原因。第三種情況是脫扣板已經(jīng)運(yùn)作但是其他部分出現(xiàn)卡塞。

誤動(dòng)也分兩種情況，合后即分和無信號(hào)自分。支撐架歸位不及時(shí)或走樣；滾輪軸入架太淺；電閘的分離板不及時(shí)恢復(fù)；脫扣板沒有扣緊；回路路線錯(cuò)誤；合閘時(shí)分支回路漏電等都是合后即分的原因。分支閘口的絕緣體不起作用使直流的兩端接觸地面；接觸面走樣，扣不緊；分支電閘磁場電壓過低等都是造成無信號(hào)自分的原因。

（2）彈簧操動(dòng)機(jī)構(gòu)斷路器故障。彈簧操動(dòng)機(jī)構(gòu)斷路器故障也分為拒動(dòng)和誤動(dòng)。彈簧操動(dòng)機(jī)構(gòu)斷路器拒動(dòng)也分為拒合和拒分，即鐵心不能運(yùn)動(dòng)。電的回路接口處松動(dòng)；控制器沒有轉(zhuǎn)換或是接觸不良；接口零件松動(dòng)；熔絲斷裂；接觸器上繞磁線圈損壞；鐵心被堵塞不能運(yùn)等都是造成鐵心不能運(yùn)動(dòng)從而影響彈簧操動(dòng)機(jī)器閉合的原因。另一種情況是鐵心已啟動(dòng)但是四連桿不運(yùn)動(dòng)。線圈兩端電壓過低；鐵心被卡；鐵心軸走樣，距離支點(diǎn)太遠(yuǎn)；合閘鎖扣扣入牽引桿深度太大；接觸面太脆弱易走樣導(dǎo)致摩擦增加不能轉(zhuǎn)動(dòng)等都是鐵心已啟動(dòng)但是四連桿不運(yùn)動(dòng)造成彈簧操動(dòng)機(jī)構(gòu)拒合。第三種情況是四連桿運(yùn)動(dòng)但是指引桿不起作用。指引桿距離支點(diǎn)太近或太遠(yuǎn)；整機(jī)或牽引桿本身運(yùn)作有障礙；四連桿的中心距離支點(diǎn)太近；四連桿走樣等都會(huì)造成拒合。拒分有三種情況。鐵心不運(yùn)動(dòng)。熔絲熔斷、電的回路接口處松動(dòng)；控制器沒有轉(zhuǎn)換或是接觸不良；接口零件松動(dòng)；線圈斷連；鐵心被阻塞等都能使鐵心不運(yùn)動(dòng)操動(dòng)機(jī)構(gòu)拒分。第二種情況是鐵心已經(jīng)啟動(dòng)但是鎖鉤或分閘四連桿不運(yùn)動(dòng)。繞線兩端電壓過低；鐵心動(dòng)能不足；鐵心在運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)受到阻礙導(dǎo)致鐵心啟動(dòng)，鎖鉤或分閘四連桿不釋放，以至于操動(dòng)機(jī)構(gòu)拒分。第三種情況是鎖溝或四連桿動(dòng)作，但機(jī)構(gòu)連板系統(tǒng)不動(dòng)。

誤動(dòng)分為儲(chǔ)能后自動(dòng)合閘、無信號(hào)自分、合后即分。合閘時(shí)四連桿的作用點(diǎn)離死點(diǎn)太近；四連桿運(yùn)動(dòng)后不能及時(shí)歸位；合閘鎖扣扣入牽引桿深度太大；接觸面太脆弱易走樣；零件松動(dòng)；L型鎖損毀；不轉(zhuǎn)換發(fā)動(dòng)機(jī)電壓；指引桿跨過死點(diǎn)太遠(yuǎn)等會(huì)導(dǎo)致儲(chǔ)能后電閘自動(dòng)關(guān)閉以造成操動(dòng)機(jī)構(gòu)誤動(dòng)?；芈仿肪€錯(cuò)誤；分支開關(guān)分支閘口的絕緣體不起作用使直流的兩端接觸地面；接觸面走樣，扣不緊；分支電閘磁場電壓過低等都是造成無信號(hào)自分至于操動(dòng)機(jī)構(gòu)誤動(dòng)的原因。合后即分。支撐架歸位不及時(shí)或走樣；滾輪軸入架太淺；電閘的分離板不及時(shí)恢復(fù)；脫扣板沒有扣緊；回路路線錯(cuò)誤；四連桿跨過死點(diǎn)太遠(yuǎn)；分開關(guān)運(yùn)動(dòng)后歸為時(shí)間太長等都是合后即分以至于操動(dòng)機(jī)構(gòu)誤動(dòng)的原因。

2 斷路器機(jī)械故障檢測方法

（1）利用行程和時(shí)間的關(guān)系檢測。利用行程和時(shí)間的關(guān)系來表示高壓斷路器機(jī)械是比較科學(xué)的方法。計(jì)算接觸點(diǎn)的行程、時(shí)間再參照其他數(shù)據(jù)就能知道其他零件的運(yùn)動(dòng)參數(shù)，比如接觸點(diǎn)開關(guān)的閉合和分離所需的時(shí)間、接觸點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)面積、接觸點(diǎn)分離和閉合各需要多少時(shí)間、運(yùn)動(dòng)點(diǎn)在運(yùn)動(dòng)時(shí)的平均速度和可以達(dá)到的最大速度等。觀察運(yùn)動(dòng)點(diǎn)是了解斷路器分合閘操作最有效的方法。現(xiàn)階段的電力項(xiàng)目中主要運(yùn)用直線式或者增量式編碼器對(duì)行程和時(shí)間的關(guān)系進(jìn)行編碼。把直線式光電編碼器放在斷路器上，當(dāng)機(jī)器桿在做機(jī)械運(yùn)動(dòng)時(shí)，直線式光電編碼器就可以通過傳感器捕捉到機(jī)械運(yùn)動(dòng)的信息，然后進(jìn)行數(shù)據(jù)處理最后得到行程與時(shí)間的關(guān)系式。與直線式光電編碼器相比，旋轉(zhuǎn)式光電編碼器的重量更輕、推力更小，準(zhǔn)確度更高，所以旋轉(zhuǎn)式光電編碼器的使用領(lǐng)域更寬泛。利用時(shí)間與行程的關(guān)系監(jiān)測斷路器的運(yùn)行動(dòng)態(tài)，可以準(zhǔn)確、高效的檢測到高壓斷路器機(jī)械的故障。但是一般很少運(yùn)用這種方法檢測，因?yàn)檫@個(gè)檢測得出的數(shù)據(jù)太少，且這項(xiàng)檢測對(duì)檢測工具的要求很高。

（2）分合閘線圈電流檢測法。合閘的操作原理是利用電流通過線圈時(shí)磁場產(chǎn)生力，運(yùn)用磁力的幫助進(jìn)行分離和閉合電閘的操作。電流通過線圈時(shí)會(huì)產(chǎn)生電流波，觀察電流波可以知道機(jī)器各部件的運(yùn)行狀態(tài)。利用開關(guān)中電流通過線圈時(shí)表現(xiàn)出來的特性，對(duì)比鐵心的運(yùn)動(dòng)，可以確定斷路器是否正在工作，各部分是否正常，例如可以知道分合閘所花的時(shí)間、分合的速率、發(fā)電機(jī)電樞期數(shù)等機(jī)器各部位的參數(shù)。這種檢測方法容易操作，可以在機(jī)器運(yùn)作的時(shí)候進(jìn)行檢測。但是這種方法也有缺點(diǎn)。第一在控制電流通過時(shí)會(huì)受到工作環(huán)境和磁場的干擾，要想發(fā)揮最佳的檢測效果，必須在檢測場地安裝防干擾設(shè)備或是實(shí)行隔離檢測。第二個(gè)缺點(diǎn)是這種檢測方法在鐵心部分的檢測比較仔細(xì)，但是很難檢測出其他零件存在的故障。

3 結(jié)語

電力是生活和經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要保障，高壓斷路器機(jī)械故障會(huì)引發(fā)很多嚴(yán)重問題，不僅會(huì)影響電力系統(tǒng)的運(yùn)行還會(huì)給經(jīng)濟(jì)發(fā)展帶來阻礙。斷路器在電力系統(tǒng)中的作用毋庸置疑，對(duì)其進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測可以隨時(shí)掌握各部件的工作狀態(tài)，防止機(jī)器故障，所以在發(fā)電、輸電的過程中應(yīng)該時(shí)刻關(guān)注設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，定期檢修，排除安全隱患。盡管我國對(duì)高壓斷路器機(jī)械故障的診斷研究已經(jīng)有相當(dāng)大的進(jìn)步，但是診斷方法比較單一，診斷結(jié)果也不夠嚴(yán)謹(jǐn)。利用行程和時(shí)間的關(guān)系檢測和分合閘線圈電流檢測法是最常規(guī)的檢測方法，但是在這方面的技術(shù)還不夠純熟，各單位對(duì)零件規(guī)格要有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，這樣可以減少差異，便于對(duì)高壓斷路器進(jìn)行檢修。應(yīng)當(dāng)提高這兩種診斷方法的準(zhǔn)確率和可操作性，減少環(huán)境對(duì)檢測結(jié)果的影響。

［1］劉陽春.國外高壓斷路器技術(shù)的發(fā)展［J］.電世界，2015，（4）.

［2］周紅梅.煤礦高壓斷路器電機(jī)機(jī)構(gòu)控制技術(shù)研究［J］.煤炭技術(shù)，2014，（3）.

［3］陳艷濤.高壓斷路器運(yùn)行與控制［J］.黑龍江科技信息，2014，（21）.

［4］王劍鋒，姜兆斌，李德.淺談高壓斷路器的檢測技術(shù)的方法［J］.中國科技投資，2015，（Z2）.

［5］姜兆斌，李德，王劍鋒.論高壓斷路器的維護(hù)與運(yùn)行［J］.中國科技投資，2016，（Z2）.

Research on Mechanical Fault Diagnosis Technology of High Voltage Circuit Breaker

WANG Hua
（Xihua University，Chengdu，Sichuan 610039，China）

High-voltage circuit breakers are critical to the entire power generation and power supply system and are a key part of power equipment.The paper mainly studies the possible failure of the high voltage circuit breaker during operation，analyzes the reason，and then finds the method of checking the fault.

high voltage circuit breaker；fault；diagnosis technology

TP277

A

2095-980X（2017）03-0040-02

2017-02-10

王華，大學(xué)本科，主要研究方向：機(jī)械設(shè)計(jì)。