南方電網(wǎng)玉溪供電局 鄭繼輝 何 杰

傳統(tǒng)的斷路器響應(yīng)主要依賴于機(jī)械系統(tǒng)中的一些物理動(dòng)作，這樣就會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)組件過(guò)多，從而產(chǎn)生體積太大的問(wèn)題。而且斷路器依靠物理機(jī)械的運(yùn)動(dòng)動(dòng)作實(shí)現(xiàn)了運(yùn)轉(zhuǎn)，各個(gè)環(huán)節(jié)都非常復(fù)雜，所需時(shí)間費(fèi)用較高，受技術(shù)因素影響在精確度上不能達(dá)到高度，從而使整合變得困難，導(dǎo)致全部效果不佳[1]。電子式和光電互感器問(wèn)世使斷路器智能化的進(jìn)程有所加快，依靠電磁技術(shù)的控制和保護(hù)傳統(tǒng)科技逐漸淡出市場(chǎng)，變電站自動(dòng)化技術(shù)從二次系統(tǒng)向一個(gè)系統(tǒng)的發(fā)展方向。隨著技術(shù)不斷發(fā)展，技術(shù)研究者將計(jì)算機(jī)科技與斷路儀器結(jié)合，融入檢測(cè)和保護(hù)功能等領(lǐng)域，從而使技術(shù)不斷發(fā)展，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化技術(shù)和供電技術(shù)的一體化發(fā)展。

目前市場(chǎng)上已有許多關(guān)于斷路器的新產(chǎn)品，具有多種新功能，使斷路器擁有了故障分析、數(shù)據(jù)診斷、歷史信息查詢等能力。這些新技術(shù)的加入讓傳統(tǒng)的斷路器也不斷得到開發(fā)而變得更加智能，功能也更加全面[2]。這類的新型斷路器通常都有一些特定的接口能夠與上位機(jī)相連接從而形成了一種具有綜合性的自動(dòng)化系統(tǒng)。斷路器要對(duì)導(dǎo)致電流故障原因進(jìn)行分析來(lái)判斷故障的類別，這需對(duì)導(dǎo)致智能斷路器故障的主要因素進(jìn)行排查并分析其原因。

1 斷路器的檢修

檢修是保障電力系統(tǒng)中電力設(shè)備能正常進(jìn)行運(yùn)行的一種常見的重要排查方式。對(duì)電力系統(tǒng)的故障進(jìn)行準(zhǔn)確地排查，這樣能夠保障系統(tǒng)安全的正常運(yùn)行。“事后檢修”指的是受到各種因素的限制時(shí)，電力系統(tǒng)的故障不能被實(shí)現(xiàn)預(yù)見，只有在出現(xiàn)故障后才能進(jìn)行維修[3]。在正常情況便不會(huì)進(jìn)行故障排查。

一般情形下數(shù)量眾多的數(shù)據(jù)信號(hào)是傳統(tǒng)故障診斷的判斷依據(jù)，但這種方式易受外界因素影響而出現(xiàn)偏差，采集環(huán)節(jié)也極其繁瑣，在對(duì)振動(dòng)信號(hào)與電弧信號(hào)的采集就很容易受到其他因素的影響，這就會(huì)使對(duì)電力設(shè)備故障診斷的精確程度大大降低。要適應(yīng)斷路器智能化的發(fā)展，對(duì)斷路器的故障檢測(cè)與排查也需通過(guò)狀態(tài)檢修的手段來(lái)進(jìn)行檢查，在電力設(shè)備出現(xiàn)故障后再進(jìn)行人工檢查。這樣的故障檢查方式極大程度地節(jié)約了人工成本與物力資源。狀態(tài)檢測(cè)需建立在構(gòu)建一個(gè)完整的在線監(jiān)控平臺(tái)基礎(chǔ)上，這樣就可通過(guò)智能診斷的方式彌補(bǔ)傳統(tǒng)斷路器的弊端。這種新型診斷方法主要通過(guò)信號(hào)處理提取信號(hào)的特征，再對(duì)這些特征進(jìn)行相應(yīng)的處理或通過(guò)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、模糊算法、粒子群算法進(jìn)行故障檢測(cè)。通過(guò)智能算法可以改善信號(hào)處理，使斷路器故障的診斷更加準(zhǔn)確。

2 斷路器常見故障

通過(guò)觀察國(guó)際研究委員會(huì)對(duì)斷路器故障研究調(diào)查的數(shù)據(jù)，可看到斷路器在工業(yè)生產(chǎn)與電器應(yīng)用領(lǐng)域上的故障高達(dá)78%，這些故障中有四成左右屬于絕緣故障、四分之一屬于操作拒動(dòng)作、約兩成左右屬于誤動(dòng)作，占不到一成的過(guò)載故障。以下是根據(jù)對(duì)調(diào)查數(shù)據(jù)的分析得出其故障的表現(xiàn)與原因[4]。

2.1 斷路器的觸頭的拒動(dòng)作

2.1.1 拒絕合閘

鐵芯未啟動(dòng)。可能性原因?yàn)椋夯芈酚须妷簳r(shí)線圈燒毀或斷線或鐵芯出現(xiàn)卡色，回路無(wú)電壓時(shí)熔絲熔斷、或輔助開關(guān)觸點(diǎn)接觸不良、或二次回路接觸不良；當(dāng)鐵芯動(dòng)作后操作杠桿未啟動(dòng)?？赡苄栽?yàn)椋哼\(yùn)動(dòng)過(guò)程受阻、合閘鎖扣扣入牽引桿過(guò)深、線圈端子電壓偏低、鐵芯撞桿導(dǎo)致變形；操作機(jī)構(gòu)未釋放?？赡苄栽?yàn)椋褐黧w或操作機(jī)構(gòu)被卡住、杠桿扭曲變形、牽引桿未出“死區(qū)”。

2.1.2 拒絕分閘。

鐵芯未啟動(dòng)?？赡苄栽?yàn)椋壕€圈端子帶電壓時(shí)鐵芯卡澀、線圈燒毀或部分?jǐn)嗑€。線圈端子不帶電壓時(shí)熔絲熔斷或二次回路接觸不良；機(jī)構(gòu)連板系統(tǒng)未動(dòng)作?？赡苄栽?yàn)椋罕倔w或者部分機(jī)構(gòu)嚴(yán)重卡澀。

2.2 誤合閘

斷路器中的電力系統(tǒng)的重要影響因素就在于斷路器的誤動(dòng)作，導(dǎo)致出現(xiàn)自動(dòng)合閘，此后又出現(xiàn)分閘，儲(chǔ)能后自動(dòng)合閘等現(xiàn)象。其異常表現(xiàn)和可能性分析如下：線圈儲(chǔ)能后合閘?？赡苄栽?yàn)椋簭?fù)歸彈簧變形致使四連桿為復(fù)位、合閘四連桿的受力過(guò)小、鎖扣支架支撐連接松動(dòng)、電機(jī)電源未接及時(shí)切換；無(wú)分閘信號(hào)可自動(dòng)分閘?？赡苄栽?yàn)椋悍珠l線圈的動(dòng)作電壓過(guò)低、繼電器觸點(diǎn)始終閉合、二次回路出現(xiàn)接地現(xiàn)象；分閘后又合閘?？赡苄栽?yàn)椋悍珠l扣和操作機(jī)構(gòu)未復(fù)位、鎖鉤表面變形嚴(yán)重致使鎖扣不穩(wěn)定、操作機(jī)構(gòu)復(fù)位后幅度過(guò)大。

2.3 繼電器故障

繼電器由電力系統(tǒng)和滅弧系統(tǒng)兩個(gè)主要部分組成，通過(guò)其觸點(diǎn)的開合使得斷路器在工作過(guò)程中接通或斷開電路。良好的觸點(diǎn)接觸可保證斷路器在承受額定電流的情況下不會(huì)過(guò)熱，以確保系統(tǒng)的平穩(wěn)運(yùn)行。

3 故障參數(shù)分析

想要對(duì)斷路器的綜合性能進(jìn)行分析，最直接的方法就是分析斷路器各個(gè)典型故障的數(shù)據(jù)。通過(guò)分析斷路器的整體狀況對(duì)斷路器發(fā)生的故障采取合適的處理方式，還要對(duì)斷路器的發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行預(yù)測(cè)來(lái)保障設(shè)備的安全。斷路器復(fù)雜的結(jié)構(gòu)導(dǎo)致很多因素都會(huì)對(duì)其工作狀態(tài)產(chǎn)生影響。通過(guò)對(duì)斷路器參數(shù)的全面分析來(lái)對(duì)斷路器的狀態(tài)進(jìn)行判斷，對(duì)其特征量進(jìn)行采集，通過(guò)對(duì)控制量與狀態(tài)量的分析判斷斷路器的工作狀態(tài)，這是判斷斷路器故障方式中相對(duì)較為常用和客觀的方法[5]。

電力系統(tǒng)的分閘線圈是特別容易損毀或故障的元件之一。導(dǎo)致此現(xiàn)象的原因是斷路器部分機(jī)械出現(xiàn)故障，導(dǎo)致斷路器不能正確的開合，從而使得分閘線圈中的電流不能正常切斷，最終導(dǎo)致燒毀。下面通過(guò)分析分閘圈和合閘圈燒毀原因，對(duì)分閘圈和合閘圈進(jìn)行了研究。

分閘線圈故障：操動(dòng)機(jī)構(gòu)的機(jī)械故障。主要表現(xiàn)是鐵芯被位移的電磁鐵卡住，跳閘機(jī)構(gòu)執(zhí)行失??；斷路器的拒分。會(huì)導(dǎo)致鐵芯由于過(guò)載而被燒毀，產(chǎn)生拒分的原因通常是因?yàn)椴僮鳈C(jī)構(gòu)的故障；觸點(diǎn)影響：在分閘之后控制回路輔助開關(guān)的觸頭不能快速消滅弧形，從而產(chǎn)生拉弧，這樣就會(huì)使輔助開關(guān)燒毀。

合閘線圈故障：自由脫扣失敗。斷路器在有自由脫扣需求時(shí)，如出現(xiàn)故障會(huì)導(dǎo)致出現(xiàn)卡住與機(jī)構(gòu)斷裂的情況；行程位置故障。當(dāng)輔助開關(guān)出現(xiàn)故障時(shí)會(huì)使合閘接觸器損壞，產(chǎn)生這種情況的常見原因就是輔助開關(guān)的延遲觸點(diǎn)不能斷開；合閘接觸器故障。主觸點(diǎn)的電弧讓接觸電阻變大而使得勵(lì)磁電流受到影響導(dǎo)致合閘線圈燒毀。

4 結(jié)語(yǔ)

本文通過(guò)研究智能斷路器，具體來(lái)說(shuō)就是分析斷路器的參數(shù)數(shù)據(jù)從而進(jìn)一步了解斷路器的故障情況來(lái)對(duì)智能斷路器進(jìn)行介紹。斷路器的故障分析主要通過(guò)分析斷路器狀態(tài)、主要故障元件、線圈合閘特征等情況，最終解釋說(shuō)明斷路器工作的影響因素。