高壓斷路器故障診斷與狀態監測探討

張茂林

摘 要：在高壓電網當中，高壓斷路器是最為重要的構成部分。通過高壓斷路器，能夠保證電網設備安全、穩定工作，讓電網設備得到妥善控制及保護。一旦高壓斷路器出現故障或問題，不僅會影響到電網設備正常運行，甚至可能會對整個電網運行產生影響。基于此，本文對高壓斷路器故障診斷及狀態監測進行了分析，并提出了一系列觀點，以供參考。

關鍵詞：斷路器；狀態監測；故障診斷

中圖分類號：TM561 文獻標識碼：A 文章編號：1671-2064（2017）13-0031-01

1 斷路器類別概述

斷路器是電力系統當中最為常見的一類控制及保護設施。一方面，斷路器可結合電網實際需求將電氣設備或線路投入退出運行，或將其轉變為運行或檢修狀態。其次，當電力設備或線路出現故障時，斷路器通過繼電保護裝置可將故障部分直接從電網當中切除，可保證其他無故障部分正常運行，為整個電力系統穩定運行提供保障。斷路器類型較多，主要包括油斷路器、壓縮空氣斷路器、六氟化硫斷路器、真空斷路器及磁吹斷路器等[1]。其中六氟化硫斷路器相對于其他類型斷路器性能更優。這類斷路器具備了良好的絕緣性能及滅弧性能，開斷性能較強、斷口電壓較高且機械強度較優，維護較為簡便。正是基于這些特性，使得六氟化硫斷路器在超高壓領域完全替代了其他類型的斷路器。

2 斷路器常見故障分析

（1）油斷路器機械故障。液壓機構液壓回路油壓過低時，可能會造成電氣控制回路閉鎖；分合閘電磁鐵盡管已經啟動，但閥桿變形無法將分合閘一級閥打開；氣動操動機構壓縮空氣回路部件故障。（2）磁吹斷路器電氣故障。當操作控制回路的直流電源電壓急劇下降時，盡管分閘電磁鐵線圈已經接通電源，但端子電壓較低，導致電磁鐵動作無法正常啟動；控制回路當中出現斷路故障；分閘電磁鐵裝配線圈斷線、斷路、接線接觸不良等故障均可能會對回路正?？刂飘a生影響。（3）六氟化硫斷路器本體故障。當出現滅弧室動、靜觸頭調整不當、動觸頭絕緣拉桿與傳動機構連接軸鎖脫落時，均可能影響到斷路器正常工作而導致斷路器失靈[2]。

3 高壓斷路器故障診斷監測分析

3.1 高壓斷路器故障檢測方法分析

（1）振動信號檢測法。在高壓斷路器分合閘時，由機械操作機構產生的機械振動信號當中涵蓋了大量狀態信息。利用振動傳感器與一些特殊的信號處理方法，便可清晰地反映出高壓斷路器分合閘過程及斷路器狀態。振動信號檢測法并不會受到電氣量或電磁場干擾。并且傳感器安裝在斷路器外部，不會對斷路器產生影響。同時，振動傳感器尺寸較小，工作較為穩定，靈敏度較高且成本較低。當然，斷路器操作屬于典型的瞬時性動作，動作周期極其短暫，并且不同振動的信號隨機性教導，所以在監測過程中對采樣頻率要求較高，這也是振動信號檢測法應用過程中需要注意的。（2）分合閘線圈電流檢測法。當分合閘線圈當中存在電流通過時，電磁鐵即會產生磁通。在電磁力作用下，磁吹斷路器便可完成分合閘操作。以電流波形（線圈中）為參考，可將電磁鐵及其控制鎖門、閥門連鎖觸頭等器件的實際運行狀況充分反映出來。再結合分合閘線圈當中電流隨時間的連續變化，可清晰地獲得二次回路的操作狀態。對鐵芯運動過程與分合閘線圈電流特性波形之間關系進行分析，便能夠較為準確地反映出斷路器機構的運行狀態。（3）行程-時間檢測法。該方法是高壓斷路器故障檢測過程中最為常見的方法之一。該方法主要依托于行程-時間特性曲線實施。利用行程-時間特性曲線可獲得其他機械動作參數，便能夠將高壓斷路器的運行狀態反映出來。但行程-時間檢測法所利用信息并不多，檢測結果準確性與現場安裝情況關聯性較大，容易受到現場安裝情況影響。

3.2 高壓斷路器狀態監測分析

（1）六氟化硫密度監測。目前，很多高壓斷路器都是六氟化硫斷路器。六氟化硫氣體密度可對六氟化硫氣體性能產生直接影響。一旦氣體密度下降時，斷路器相應的絕緣性能、滅弧性能也會有所下降。導致六氟化硫密度下降的原因無非在于氣體泄漏。基于該因素，即可采取氣體壓力監測結果來反映氣體實際密度，即可判斷斷路器是否存在故障。（2）觸頭壽命監測。斷路器長期運行過程中，觸頭往往會出現磨損。通過衡量觸頭的磨損程度便可反映出斷路器的使用壽命。同時，滅弧器、滅弧介質等問題也會對斷路器使用壽命產生一定程度影響。通常情況下，可通過一些特殊的計算如累計開斷電流加權法、累計開斷電流、相對電壽命法等方法來確認斷路器的電壽命，以此評價高壓斷路器的實際磨損程度，以達到實時監測的目的。（3）滅弧室在線監測。在高壓斷路器實際運營過程中，受部分因素影響，高壓斷路器滅弧性能與絕緣效果可能會受到制約。一旦出現上述情況，滅弧室就可能會出現泄漏、微水超標等故障。因此，在電網運行過程中，必須加強滅弧室在線監測（借助氣體壓力、密度等指標），保證斷路器維持正常運行狀態。

4 結語

高壓斷路器是保證電力設備及電網正常運行的基礎。通過加強故障診斷與狀態監測，對高壓斷路器實際運行狀態進行準確判斷，以提早發現問題，避免問題蔓延，為相關設備及電網創造一個良好的保障環境。

參考文獻

[1]周興，周葛城，賈明.高壓斷路器故障檢修及狀態監測探究[J].低碳世界，2016（28）：18-19.

[2]楊浩.高壓斷路器故障診斷與狀態監測研究[J].通訊世界，2015（20）：144-145.