姜華

（重慶市電力公司電力科學(xué)研究院,重慶 401123）

1 引言

長期以來高壓斷路器都采用計(jì)劃檢修方式，它在一定程度上起到了防止或延遲主要機(jī)械設(shè)備故障的作用，然而傳統(tǒng)的基于周期的檢修模式已經(jīng)不能適應(yīng)電網(wǎng)發(fā)展的要求，迫切需要在充分考慮電網(wǎng)安全、環(huán)境、效益等多方面因素的情況下，探索提高設(shè)備運(yùn)行可靠性和檢修針對(duì)性的新的檢修管理方式，高壓斷路器的狀態(tài)檢修就應(yīng)運(yùn)而生。高壓斷路器狀態(tài)檢修是以其運(yùn)行現(xiàn)狀為基礎(chǔ)的檢修方式，它既能保證斷路器的可靠性，又兼顧經(jīng)濟(jì)效益。

2 常用高壓斷路器的種類

高壓斷路器是電力系統(tǒng)中的重要控制和保護(hù)設(shè)備,它擔(dān)負(fù)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(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)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(zhì)和絕緣介質(zhì)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(zhì)和絕緣介質(zhì)的斷路器。

2.3 六氟化硫斷路器：以SF6作為介質(zhì)的斷路器具有優(yōu)良的滅弧性能和絕緣性能，但是在運(yùn)行中，由于多種因素的共同作用，它的性能會(huì)發(fā)生變化。如果忽視對(duì)它的監(jiān)測，其可靠性將會(huì)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(jī)的設(shè)計(jì)成一個(gè)整體，是輸變電領(lǐng)域廣泛應(yīng)用的重要電力設(shè)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(guī)斷路器更難發(fā)現(xiàn)，故障造成的損失更大。

3 高壓斷路器的狀態(tài)檢修

3.1 高壓斷路器狀態(tài)的重要特征量

斷路器的基本功能是實(shí)現(xiàn)電路的分合閘功能，斷路器的分合閘速度和時(shí)間、斷路器的開斷電流和燃弧時(shí)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(jiān)測高壓斷路器狀態(tài)的重要特征量具體歸納如下：

3.1.1 合分閘線圈回路：監(jiān)測線圈回路是否完好，有無斷線。

3.1.2 合分閘線圈電流：監(jiān)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(jiān)測控制回路及電壓是否正常。

3.1.4 斷路器動(dòng)觸頭速度：監(jiān)測斷路器的運(yùn)動(dòng)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(dòng)觸頭行程：監(jiān)測合分閘過程的動(dòng)觸頭行程曲線。

3.1.6 儲(chǔ)能電機(jī)線圈：監(jiān)測電動(dòng)機(jī)的工作情況，間接判斷液壓機(jī)構(gòu)的密封性。

3.1.7 斷路器動(dòng)作過程中的機(jī)械振動(dòng)：監(jiān)測機(jī)械部分的卡澀，機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)零件脫落，緩沖器性能，運(yùn)動(dòng)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(dòng)靜觸頭的對(duì)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(quán)值：間接監(jiān)測斷路器滅弧室及弧觸頭燒損情況是否達(dá)到制造廠的規(guī)定值。

3.2 高壓斷路器狀態(tài)的硬件監(jiān)測

運(yùn)用在線監(jiān)測手段采集斷路器設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)、診斷設(shè)備故障是實(shí)現(xiàn)高壓斷路器狀態(tài)檢修的基礎(chǔ)技術(shù)。在線監(jiān)測就是利用傳感、電子、計(jì)算機(jī)等技術(shù)，通過對(duì)運(yùn)行中高壓斷路器的信號(hào)采集和傳輸、數(shù)據(jù)處理、邏輯判斷來實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的帶電測試或不間斷的實(shí)時(shí)監(jiān)測和診斷。

3.2.1 操作線圈電流在線監(jiān)測

分合閘操作線圈是控制斷路器動(dòng)作的關(guān)鍵元件，應(yīng)用霍爾元件電流傳感器可方便地監(jiān)測多種信息的分合閘電流波形。

3.2.2 操作運(yùn)行特性在線監(jiān)測

行程-時(shí)間特性是斷路器工作狀態(tài)的重要表征，通過對(duì)行程位移的監(jiān)測可以有效地分析斷路器操作機(jī)構(gòu)的觸頭運(yùn)行過程，計(jì)算出斷路器的行程、觸頭分合閘速度，因?yàn)閿嗦菲鳈C(jī)械部分由于磨損、疲勞老化、變形、生銹、裝配不當(dāng)?shù)扔绊懻C(jī)械性能的原因都可從此特性中反映出來，進(jìn)而判斷斷路器操作機(jī)構(gòu)的健康狀況。這種監(jiān)測方法在傳動(dòng)桿上裝置反射面，在對(duì)應(yīng)于分合閘及行程中某幾點(diǎn)的位置，埋設(shè)光纖傳感器，采集行程中某幾點(diǎn)的時(shí)間值。

3.2.3 絕緣在線監(jiān)測

斷路器的事故發(fā)生率中，絕緣事故僅次于機(jī)械系統(tǒng)事故，對(duì)于220KV以上斷路器而言，內(nèi)絕緣問題非常突出，特別是內(nèi)部帶電體對(duì)外殼放電的故障，有隨設(shè)備運(yùn)行時(shí)間和操作次數(shù)增加而增多的趨勢。絕緣在線監(jiān)測是在斷路器運(yùn)行狀態(tài)中，監(jiān)測其絕緣的各種特征參數(shù)，通過這些參數(shù)，有效地反映絕緣的實(shí)際情況，做出比較準(zhǔn)確的判斷。表征斷路器絕緣特性的參數(shù)主要有泄漏電流、局部放電、介質(zhì)損耗等內(nèi)容，大部分在線監(jiān)測系統(tǒng)實(shí)際監(jiān)測泄漏電流量。

3.3 高壓斷路器狀態(tài)的軟件診斷

軟件診斷的基礎(chǔ)信息包括兩部分，一部分來自硬件監(jiān)測提供的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，另一部分則來自歷年的各項(xiàng)監(jiān)測試驗(yàn)數(shù)據(jù)、檢修記錄等歷史資料，這兩部分構(gòu)成了軟件診斷的數(shù)據(jù)庫。軟件診斷技術(shù)是把監(jiān)測獲得的技術(shù)數(shù)據(jù)，由計(jì)算機(jī)的數(shù)據(jù)庫和專家系統(tǒng)進(jìn)行分析、判斷，對(duì)設(shè)備的狀態(tài)做出評(píng)估和預(yù)測，確定最佳檢修時(shí)間以及檢修的重點(diǎn)放在哪里，為技術(shù)人員合理制定檢修計(jì)劃、指導(dǎo)設(shè)備有效檢修提供決策支持，如果各種信息表明設(shè)備將要發(fā)生故障，可以在故障之前將系統(tǒng)及時(shí)停運(yùn)，從而實(shí)現(xiàn)狀態(tài)檢修，避免事故檢修。

3.4 高壓斷路器狀態(tài)檢修面臨的問題

3.4.1 由于狀態(tài)檢修需要監(jiān)測的內(nèi)容多，投資大，并存在一定的風(fēng)險(xiǎn)，要能熟練的運(yùn)用于設(shè)備維修還需要長時(shí)間的技術(shù)革新和經(jīng)驗(yàn)積累。

3.4.2 部分在線監(jiān)測系統(tǒng)仍然存在監(jiān)測點(diǎn)少、功能單一、缺乏系統(tǒng)性和綜合性，尤其缺乏監(jiān)測的層次化和網(wǎng)絡(luò)化等問題。

3.4.3 原始數(shù)據(jù)是軟件診斷的基礎(chǔ)。就目前而言，相當(dāng)一部分原始數(shù)據(jù)僅能作為參考，這些原始數(shù)據(jù)不能得到科學(xué)規(guī)范管理，同時(shí)，不同的儀器、不同的操作、儀器校驗(yàn)與否等各個(gè)環(huán)節(jié)又造成這些原始數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性大打折扣。

3.4.4 專家系統(tǒng)本身是專家經(jīng)驗(yàn)的體現(xiàn)，就經(jīng)驗(yàn)本身而言，人為傾向仍占主導(dǎo)地位，因此，得出的評(píng)估報(bào)告仍飽含有大量不確定因素。

4 結(jié)語

開展?fàn)顟B(tài)檢修可改變?cè)瓩z修方式的盲目、保守、過修、失修和浪費(fèi)，增強(qiáng)檢修管理的科學(xué)性，提高對(duì)設(shè)備的監(jiān)測水平，降低成本，增加效益，大大提高輸配電的安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行和現(xiàn)代化管理水平，提高工程技術(shù)人員運(yùn)用新技術(shù)分析問題、解決問題的能力。高壓斷路器實(shí)行狀態(tài)檢修，落實(shí)管理首當(dāng)其沖。首先要加強(qiáng)組織管理；職能主管部門、運(yùn)行部門、檢修部門及專業(yè)班站都需設(shè)立專人負(fù)責(zé)，將責(zé)任落到實(shí)處。其次要建立設(shè)備管理數(shù)據(jù)庫，加強(qiáng)設(shè)備狀態(tài)信息的收集和綜合分析，為設(shè)備狀態(tài)綜合評(píng)估奠定基礎(chǔ)。做好對(duì)設(shè)備狀態(tài)的綜合評(píng)估，將設(shè)備狀態(tài)劃分為正常、可疑、可靠性下降及危險(xiǎn)四種狀態(tài)，針對(duì)不同的狀態(tài)提出了不同的處理方法。

最后職能主管部門、運(yùn)行部門、檢修部門及專業(yè)班站應(yīng)根據(jù)職責(zé)劃分和需要，分級(jí)分層次建立健全相關(guān)技術(shù)資料。主要包括斷路器設(shè)備臺(tái)帳、設(shè)備缺陷、異常障礙、事故跳閘、斷路器安裝地點(diǎn)的最大短路電流、斷路器評(píng)級(jí)、設(shè)備試驗(yàn)、油氣化驗(yàn)及檢修調(diào)試等記錄以及斷路器產(chǎn)品使用說明書、竣工報(bào)告和圖紙等。

狀態(tài)檢修是一項(xiàng)高技術(shù)的復(fù)雜工程，它涉及管理模式、評(píng)估技術(shù)、監(jiān)測技術(shù)、診斷技術(shù)、經(jīng)濟(jì)分析、人員素質(zhì)等多個(gè)方面，其核心是建立一套相應(yīng)的檢修管理體制來保證先進(jìn)檢修策略的實(shí)施，以實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)備運(yùn)行、檢修的全方位的現(xiàn)代化的管理。狀態(tài)檢修也是一種先進(jìn)的檢修理念和檢修策略，在電力系統(tǒng)內(nèi)采用狀態(tài)檢修提高了供電的可靠性，并帶來可觀的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

[1]陳建志.高壓斷路器在線監(jiān)測技術(shù)的研究[J].電測與儀表,2007.

[2]朱璟璘.電力斷路器在線監(jiān)測技術(shù)探討[J].能源工程,2007.