浅谈高压断路器问题分析及状态检修措施

姜华

（重庆市电力公司电力科学研究院,重庆 401123）

1 引言

长期以来高压断路器都采用计划检修方式，它在一定程度上起到了防止或延迟主要机械设备故障的作用，然而传统的基于周期的检修模式已经不能适应电网发展的要求，迫切需要在充分考虑电网安全、环境、效益等多方面因素的情况下，探索提高设备运行可靠性和检修针对性的新的检修管理方式，高压断路器的状态检修就应运而生。高压断路器状态检修是以其运行现状为基础的检修方式，它既能保证断路器的可靠性，又兼顾经济效益。

2 常用高压断路器的种类

高压断路器是电力系统中的重要控制和保护设备,它担负着接通正常工作电流和快速切除故障电流的双重职能,它的性能好坏直接影响着电力系统的安全稳定运行,常用高压断路器有以下几种：

2.1 油断路器：以绝缘油作为灭弧介质和绝缘介质的油断路器。由于容易泄露、维修困难，目前使用范围已越来越小。

2.2 真空断路器：真空断路器以真空作为灭弧介质和绝缘介质的断路器。

2.3 六氟化硫断路器：以SF6作为介质的断路器具有优良的灭弧性能和绝缘性能，但是在运行中，由于多种因素的共同作用，它的性能会发生变化。如果忽视对它的监测，其可靠性将会受到影响。

2.4 组合电器：组合电器（GIS）将断路器、避雷器、电流互感器、电压互感器等有机的设计成一个整体，是输变电领域广泛应用的重要电力设备。由于GIS的全部元件都封闭在金属壳中，其早期故障较常规断路器更难发现，故障造成的损失更大。

3 高压断路器的状态检修

3.1 高压断路器状态的重要特征量

断路器的基本功能是实现电路的分合闸功能，断路器的分合闸速度和时间、断路器的开断电流和燃弧时间、触头的温升以及绝缘特性等是断路器的通用特性。因此在线监测高压断路器状态的重要特征量具体归纳如下：

3.1.1 合分闸线圈回路：监测线圈回路是否完好，有无断线。

3.1.2 合分闸线圈电流：监测电磁铁及所控制的锁门或阀门以及连锁触头在操作过程中的工作情况。

3.1.3 合分闸线圈电压：监测控制回路及电压是否正常。

3.1.4 断路器动触头速度：监测断路器的运动速度，包括曲线分合速度、平均速度、最大速度。

3.1.5 断路器动触头行程：监测合分闸过程的动触头行程曲线。

3.1.6 储能电机线圈：监测电动机的工作情况，间接判断液压机构的密封性。

3.1.7 断路器动作过程中的机械振动：监测机械部分的卡涩，机构运动零件脱落，缓冲器性能，运动过程中有无非正常碰撞等。

3.1.8 触头的三相电流和壳体温升：用于判断断路器的电寿命及动静触头的对中情况。

3.1.9 绝缘支撑和绝缘拉杆的泄漏电流：反映支持瓷瓶受损和表面积污情况，绝缘拉杆的绝缘情况。

3.1.10 开断电流加权值：间接监测断路器灭弧室及弧触头烧损情况是否达到制造厂的规定值。

3.2 高压断路器状态的硬件监测

运用在线监测手段采集断路器设备的运行状态、诊断设备故障是实现高压断路器状态检修的基础技术。在线监测就是利用传感、电子、计算机等技术，通过对运行中高压断路器的信号采集和传输、数据处理、逻辑判断来实现对设备运行状态的带电测试或不间断的实时监测和诊断。

3.2.1 操作线圈电流在线监测

分合闸操作线圈是控制断路器动作的关键元件，应用霍尔元件电流传感器可方便地监测多种信息的分合闸电流波形。

3.2.2 操作运行特性在线监测

行程-时间特性是断路器工作状态的重要表征，通过对行程位移的监测可以有效地分析断路器操作机构的触头运行过程，计算出断路器的行程、触头分合闸速度，因为断路器机械部分由于磨损、疲劳老化、变形、生锈、装配不当等影响正常机械性能的原因都可从此特性中反映出来，进而判断断路器操作机构的健康状况。这种监测方法在传动杆上装置反射面，在对应于分合闸及行程中某几点的位置，埋设光纤传感器，采集行程中某几点的时间值。

3.2.3 绝缘在线监测

断路器的事故发生率中，绝缘事故仅次于机械系统事故，对于220KV以上断路器而言，内绝缘问题非常突出，特别是内部带电体对外壳放电的故障，有随设备运行时间和操作次数增加而增多的趋势。绝缘在线监测是在断路器运行状态中，监测其绝缘的各种特征参数，通过这些参数，有效地反映绝缘的实际情况，做出比较准确的判断。表征断路器绝缘特性的参数主要有泄漏电流、局部放电、介质损耗等内容，大部分在线监测系统实际监测泄漏电流量。

3.3 高压断路器状态的软件诊断

软件诊断的基础信息包括两部分，一部分来自硬件监测提供的实时数据，另一部分则来自历年的各项监测试验数据、检修记录等历史资料，这两部分构成了软件诊断的数据库。软件诊断技术是把监测获得的技术数据，由计算机的数据库和专家系统进行分析、判断，对设备的状态做出评估和预测，确定最佳检修时间以及检修的重点放在哪里，为技术人员合理制定检修计划、指导设备有效检修提供决策支持，如果各种信息表明设备将要发生故障，可以在故障之前将系统及时停运，从而实现状态检修，避免事故检修。

3.4 高压断路器状态检修面临的问题

3.4.1 由于状态检修需要监测的内容多，投资大，并存在一定的风险，要能熟练的运用于设备维修还需要长时间的技术革新和经验积累。

3.4.2 部分在线监测系统仍然存在监测点少、功能单一、缺乏系统性和综合性，尤其缺乏监测的层次化和网络化等问题。

3.4.3 原始数据是软件诊断的基础。就目前而言，相当一部分原始数据仅能作为参考，这些原始数据不能得到科学规范管理，同时，不同的仪器、不同的操作、仪器校验与否等各个环节又造成这些原始数据的准确性大打折扣。

3.4.4 专家系统本身是专家经验的体现，就经验本身而言，人为倾向仍占主导地位，因此，得出的评估报告仍饱含有大量不确定因素。

4 结语

开展状态检修可改变原检修方式的盲目、保守、过修、失修和浪费，增强检修管理的科学性，提高对设备的监测水平，降低成本，增加效益，大大提高输配电的安全经济运行和现代化管理水平，提高工程技术人员运用新技术分析问题、解决问题的能力。高压断路器实行状态检修，落实管理首当其冲。首先要加强组织管理；职能主管部门、运行部门、检修部门及专业班站都需设立专人负责，将责任落到实处。其次要建立设备管理数据库，加强设备状态信息的收集和综合分析，为设备状态综合评估奠定基础。做好对设备状态的综合评估，将设备状态划分为正常、可疑、可靠性下降及危险四种状态，针对不同的状态提出了不同的处理方法。

最后职能主管部门、运行部门、检修部门及专业班站应根据职责划分和需要，分级分层次建立健全相关技术资料。主要包括断路器设备台帐、设备缺陷、异常障碍、事故跳闸、断路器安装地点的最大短路电流、断路器评级、设备试验、油气化验及检修调试等记录以及断路器产品使用说明书、竣工报告和图纸等。

状态检修是一项高技术的复杂工程，它涉及管理模式、评估技术、监测技术、诊断技术、经济分析、人员素质等多个方面，其核心是建立一套相应的检修管理体制来保证先进检修策略的实施，以实现对设备运行、检修的全方位的现代化的管理。状态检修也是一种先进的检修理念和检修策略，在电力系统内采用状态检修提高了供电的可靠性，并带来可观的经济效益和社会效益。

[1]陈建志.高压断路器在线监测技术的研究[J].电测与仪表,2007.

[2]朱璟璘.电力断路器在线监测技术探讨[J].能源工程,2007.