耿建國

【摘 要】本文對(duì)高壓開關(guān)柜的故障表現(xiàn)和原因進(jìn)行了介紹，主要列舉了五種故障，對(duì)每一種故障的發(fā)生的原因和具體表現(xiàn)形式予以了闡述；對(duì)高壓開關(guān)柜的在線監(jiān)測的項(xiàng)目進(jìn)行立刻詳細(xì)的羅列，并對(duì)故障診斷的方法予以了闡述：針對(duì)以往的監(jiān)測方法和現(xiàn)在的監(jiān)測方法兩者進(jìn)行了簡單的闡發(fā)，主要是對(duì)智能化和自動(dòng)化監(jiān)測技術(shù)對(duì)故障診斷方法的論述。

【關(guān)鍵詞】高壓開關(guān)柜；在線監(jiān)測；故障診斷

0.引言

電力系統(tǒng)中非常重要的電器設(shè)備之一就是高壓開關(guān)柜。然而，基于各種緣故，高壓開關(guān)柜發(fā)生故障造成的危害是極為嚴(yán)重的。為了保證開關(guān)柜的正常運(yùn)行，盡可能地減少維修次數(shù)，需要對(duì)高壓開關(guān)柜的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行在線監(jiān)測和已發(fā)生的故障進(jìn)行診斷。誠然需要對(duì)故障問題的解決，就需要對(duì)高壓開關(guān)柜進(jìn)行在線監(jiān)測，當(dāng)發(fā)現(xiàn)故障的時(shí)候要采取相應(yīng)的辦法予以解決。在這個(gè)過程中，運(yùn)用科技手段來診斷故障的方式方法顯得尤為重要。

高壓開關(guān)柜有兩類，一類是戶內(nèi)式，一類是戶外式；戶內(nèi)式的對(duì)象多為10KV及以下。按照一次線路方案的不同，可以分為：母線分段柜、進(jìn)出線開關(guān)柜、鏈路油開關(guān)柜等。10KV進(jìn)出線里面安裝的真空斷路器或者是少油斷路器，斷路器所本的操動(dòng)機(jī)構(gòu)大多數(shù)是電磁或者是彈簧操動(dòng)機(jī)構(gòu)，同時(shí)也有永磁或者是配手操動(dòng)機(jī)構(gòu)。然而不同的高壓開關(guān)柜在結(jié)構(gòu)上也有不同的結(jié)構(gòu)，這就造成了高壓開關(guān)柜結(jié)構(gòu)上的差別，顯然這在很大程度上將會(huì)影響到傳感器的選擇和安裝。

1.高壓開關(guān)柜的故障表現(xiàn)和原因分析

高壓開關(guān)柜的故障主要有以下幾種：

1.1開斷和關(guān)合故障

出現(xiàn)此種故障的原因是斷路器本體引起的，針對(duì)的也是少油斷路器，出現(xiàn)的狀況為：開斷能力不足、滅弧室燒損、噴油短路、關(guān)合時(shí)發(fā)生爆炸等。然而“真空度降低、切電容器組重燃、波紋管漏氣、陶瓷管破裂等故障是針對(duì)真空斷路器來說的[1]。

1.2誤動(dòng)、拒動(dòng)故障

高壓開關(guān)柜最主要的故障就是誤動(dòng)、拒動(dòng)故障。其緣故在于：一是輔助回路和電氣控制造成，其表現(xiàn)的狀況為：端子松動(dòng)，二次接線接觸不良，接線錯(cuò)誤，分合閘線圈因轉(zhuǎn)換開關(guān)不良而燒損，輔助開關(guān)切換不靈，以及操作電源、微動(dòng)開關(guān)、合閘接觸器等故障。二是傳動(dòng)系統(tǒng)的機(jī)械故障和操動(dòng)機(jī)構(gòu)造成。其具體表現(xiàn)為：脫扣失靈，部件變形，機(jī)構(gòu)卡澀；位移或損壞；分合閘鐵心松動(dòng)、軸銷松斷、卡澀等。

1.3截留故障

開關(guān)柜隔離插頭接觸不良導(dǎo)致觸頭燒融是7.2～12KV電壓等級(jí)發(fā)生的載流故障的主要原因。

1.4外力的影響或者是其他的故障

如果是遭受外力的影響或者其他的緣故也可能造成故障的發(fā)生。如：自然災(zāi)害、小動(dòng)物短路、還有一些異物的撞擊等等。

1.5絕緣故障

外絕緣對(duì)地閃絡(luò)擊穿是絕緣故障的表現(xiàn)。地閃絡(luò)被內(nèi)絕緣擊穿，相間絕緣閃絡(luò)擊穿，雷電通過電壓閃絡(luò)擊穿，使得電容套管、瓷瓶套管閃絡(luò)、污次、擊閃、擊穿、爆炸，從而干閃絡(luò)提升，CT閃絡(luò)、擊穿、爆炸，瓷瓶斷裂等。

2.高壓開關(guān)柜的監(jiān)測項(xiàng)目

在對(duì)高壓開關(guān)柜進(jìn)行監(jiān)測時(shí)，應(yīng)該根據(jù)其故障所在綜合考慮產(chǎn)品成本和技術(shù)水平等各種因素。普遍認(rèn)為的監(jiān)測應(yīng)該包括：（1）合閘及分閘線圈電流—監(jiān)測電磁鐵及所控制的鎖閂或閥門以及連鎖觸頭在操作過程中的工作情況[2]。（2）合閘及分閘線圈回路—監(jiān)測控制回路是否完好，有無斷線。（3）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（4）合閘及分閘線圈電壓—監(jiān)測控制回路與電壓是否正常。（5）合閘彈簧狀態(tài)—監(jiān)測彈簧機(jī)構(gòu)的彈簧壓縮狀態(tài)。（6）斷路器動(dòng)觸頭速度—監(jiān)測斷路器運(yùn)動(dòng)速度，包括速度曲線剛分/合速度、平均速度、最大速度。（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)行過程中有無非正常碰撞等。（8）斷路器操作次數(shù)統(tǒng)計(jì)—監(jiān)測斷路器是否達(dá)到規(guī)定機(jī)械壽命次數(shù)或達(dá)到需要進(jìn)行維修的次數(shù)。（9）導(dǎo)電接觸部分溫度—監(jiān)測發(fā)熱程度。（10）開斷電流加權(quán)值—間接監(jiān)測斷路器滅觸頭（包括滅弧介質(zhì)）燒損狀況是否達(dá)到制造廠規(guī)定值[3]。

上述的監(jiān)測項(xiàng)目中：（1）～（7）都是針對(duì)機(jī)械故障的，（8）和（10）是針對(duì)開斷與關(guān)合故障的，（9）是針對(duì)載流故障的。

3.故障診斷方法

故障診斷方法經(jīng)歷了從傳統(tǒng)到現(xiàn)代的過度，傳統(tǒng)的診斷主要依靠的是人員積累的經(jīng)驗(yàn)利用各種物理和化學(xué)的方法和原理，直接監(jiān)測到故障并對(duì)其進(jìn)行判斷[4]。人工智能的理論應(yīng)該和傳統(tǒng)診斷故障的方法相結(jié)合，發(fā)展自動(dòng)化和智能化的診斷方法。

人工智能專家診斷系統(tǒng)和模糊診斷方法是各種智能診斷方法中最為常用的，兩者都是對(duì)征兆和故障之間的因果關(guān)系進(jìn)行的正確分析作為前提的。兩者都有其優(yōu)缺點(diǎn)，并不能用理論的先進(jìn)程度和智能化的程度作為評(píng)判的準(zhǔn)則，而是應(yīng)該根據(jù)發(fā)生的故障的表現(xiàn)形式和內(nèi)在的本質(zhì)來改變當(dāng)前的方法，這個(gè)才是故障診斷技術(shù)發(fā)展的關(guān)鍵所在。

基于多種診斷方法優(yōu)缺點(diǎn)的分析，且根據(jù)高壓開關(guān)柜的具體情況具體分析，多種方式方法進(jìn)行診斷還是很有必要的。可以從兩個(gè)角度予以分析：一是對(duì)于有明確關(guān)系的特征和狀態(tài)的故障（開關(guān)柜的大部分故障屬于此類），可以用頻域波形診斷、時(shí)域波形診斷或者是模糊診斷等方法；二是對(duì)于沒有明確關(guān)系的特征和狀態(tài)的故障，比如導(dǎo)電接觸部分溫升故障、合閘及分閘線圈斷路故障，此時(shí)可以采用的方法為域值診斷法[5]。

4.結(jié)語

（1）高壓柜應(yīng)該對(duì)常見的故障應(yīng)利用在線監(jiān)測對(duì)這些故障進(jìn)行確定監(jiān)測，這些故障有：載流故障，開關(guān)與關(guān)合故障，絕緣故障，拒動(dòng)、誤動(dòng)故障等等。

（2）故障診斷準(zhǔn)確與否的關(guān)健所在是依據(jù)監(jiān)測項(xiàng)目選擇合適的傳感器。

（3）故障診斷和在線監(jiān)測取決于故障的隨機(jī)性和模糊性、工作狀態(tài)的多樣性及其開關(guān)柜自身結(jié)構(gòu)的多樣性。

（4）信號(hào)處理方法的診斷方法和先進(jìn)性的可靠性在很大程度上決定了在線診斷功能實(shí)現(xiàn)的可能性，假設(shè)能夠把開關(guān)柜的特殊情況和現(xiàn)在有的一些相關(guān)方法結(jié)合起來，這個(gè)目標(biāo)就可以成功地實(shí)現(xiàn)。

對(duì)高壓開關(guān)柜的在線監(jiān)測首先要發(fā)現(xiàn)問題所在，繼而利用自動(dòng)化或者是智能化的診斷技術(shù)對(duì)問題進(jìn)行解決，做到及早發(fā)現(xiàn)問題，及時(shí)地解決問題。

【參考文獻(xiàn)】

[1]袁大陸.全國電力系統(tǒng)高壓開關(guān)設(shè)備十年運(yùn)行狀況述評(píng).高壓開關(guān)行業(yè)通訊，2009（5）.

[2]錢家驪，黃瑜瓏，徐國政.智能化高壓開關(guān)設(shè)備的開發(fā)與應(yīng)用.高壓開關(guān)行業(yè)訊，2011（12）.

[3]朱德恒，談克雄.電絕緣診斷技術(shù).北京：中國電力出版社，2009.

[4]張涵孚，何正嘉.模糊診斷原理及應(yīng)用.西安：西安交通大學(xué)出版社，2011.

[5]朱德恒，談克雄.電絕緣診斷技術(shù).北京：中國電力出版社，2011.