断路器检修方式及特性仪器的改进

赵宏达

引言：高压断路器在电力系统当中占据着关键地位，能够在出现故障的情况下，及时切断故障点，保障整个电力系统的正常运行，因此，对断路器进行及时的检测和维修是非常必要的。一般情况下，使用的是先停电再对断路器进行检修的离线检修方式，但是这种方式会对电力系统的正常使用造成很大的不便。而在线检修方式相对而言就比较优势。本文先对当前使用的断路器检修方式进行了介绍，阐述了离线检修方式所存在的不足，然后提出推广使用在线监测技术，分析了这种技术的系统结构以及功能特性，同时提出结合使用集成式的断路器特性测试仪对于断路器特性仪器的改进，探究了在线监测的发展方向。

高压断路器是电力系统当中及其重要的一种设备，而且使用数量繁多、体积庞大。在电力系统正常运行的时候，高压断路器为电能的供给提供保障，而一旦出现故障，高压断路器可以立即将故障发生点隔断，使整个电力系统仍能正常运转。但是如果高压断路器出现故障，就无法对电力系统的事故点进行隔断，点故障就会波及更大的范围变成面故障，后果难以估计。因此，对高压断路器进行及时的检测，是保障电力系统安全平稳运行的重要环节。此外，相比于其他设备，在高压断路器上的投资往往很高，据不完全统计，使用在高压断路器上的检修费用超过整个变电站维修费用的50%，但是效果却并不尽如人意。因此，及时改进检修方式，使用更加可靠经济，且不影响电力系统正常运行的检修方式是很重要的。

一、当前使用的断路器检修技术与方式

按照高压断路器检测技术的发展来看，主要有离线检测、周期性在线检测以及长期在线检测三种，但是后两种在线监测技术还未发展成熟，目前离线检测还是占据着主要地位。所谓离线检测，往往需要在检修之前，先下达停电通知，之后，工作人员才可以断开高压断路器进行检修。检修的具体内容一般包括测试分合闸的速度、所需时间、同期性等。一次彻底的检修往往要花费一整天的时间，一般情况下，都不会检测出什么问题。与其他电力设备相比，由于检测停电所造成的损失要高出很多。

一般来说，高压断路器的检修方式包括状态检修、事后维修以及定期检修，其中功能最重要的应该属于状态检修，这是一种能够及时排除故障并且最为经济的检修方法。通过对高压断路器工作状态做出评估，解释异常情况的发生原因，然后实行排查工作并且及时做出处理，在事故没有发生之前就将其扼杀，这种未雨绸缪的维修方式很好地对故障进行了预防，也减少了事后维修的次数，节省了大量的人力物力。但是这种维修方式需要正确的判断依据，只有在对可能出现故障的部位进行了准确的分析之后，才可以实施状态检修。

二、断路器离线检修方式中所存在的不足

这种检测方式有三处缺点：（1）检修的时候需要断电，影响正常供电，往往大范围检修一次需要一天，这对于一个企业来讲，损失是相当大的；（2）检修的流程过于繁琐，检修方式过于陈旧，不够与时俱进；（3）离线时候的检测往往无法真实反映断路器在正常工作过程中的状态，因为有负载和无负载状态下的断路器的性能存在很大差异，尤其是在线状态下，可能会产生大电弧；（4）离线状态不存在电弧，也就不能检测断路器的灭弧时间，而灭弧时间是断路器的一项重要特征参数。

三、检测方法的改进

1、在线检测的基本概念

在离线检修无法满足当前需求的情况下，积极发展高压断路器的在线监测显得尤为重要。高压断路器在线检修系统作为一种先进的技术系统，其将传感器技术、数据通信技术以及在线检测技术完美的结合在一起，功能完整强大，能够实时监控高压断路器的工作状态，及时对故障做出分析，对隐患做出预警提示，并且能够对各重要部件的使用寿命进行科学的计算，便于状态检修的正确实施。

2、在线检测的系统结构

图1 在线检测系统结构图

高压断路器在线检测系统结构分布极有层次，具体分为主系统、通讯系统以及分布式监测装置。其中分布式监测装置实质上是设置在各个监测断路器部位的单片微机系统，负责搜集电气以及机械方面的数据，搜集完之后再将数据利用通信系统传送到主站系统。主站系统主要功能是负责数据的整合计算分析、图形显示以及与下位机的联系等等。

四、在线检测系统的主要功能

1、监测诊断断路器操动机构

对于断路器操动机构的监测，主要的监测量包括断路器合分闸线圈电流大小、操作过程机械振动频率以及行程、分合闸控制电源电压大小等。在检测到这些数据之后，要进行合分闸时间、行程、速度等特征参数的计算，特征参数的趋势分析，数据的统计，以及操作故障的预警与报警动作等。

2、监测诊断断路器触头点寿命

对于断路器触头点寿命的监测，主要对断路器开断的次数以及电流的大小进行实时监测，统计好数据之后，再根据公式计算寿命，然后研究寿命的变化趋势，对达到寿命极限的情况提前做好准备，一旦发现非正常值，应当立即进行预警和报警动作。

3、监测诊断断路器的储能机构

对于断路器的储能机构的监测，主要对储能机构的工作电流、动作时间以及工作电压的特征参数进行实时监测，统计好数据之后，再根据公式对其进行计算，分析参数的发展趋势，对可能出现的故障进行预估，一旦发现非正常值，应当立即进行预警和报警动作。

五、高压断路器常见故障的诊断途径

1、操动机构的常见故障及诊断

操动机构一般容易出现控制电源事故，分合闸线圈的故障，以及机械零部件的故障等，这些琐碎的故障往往会引发整个设备的不作为、误动作或者整体性能的下滑。及时对这些故障进行诊断和预防，可以尽量减少损失，一般采用分合闸控制电源电压去评估电源是否在正常工作，采用线圈电流以及分合闸控制电源电压去评估线圈当前状态的好坏，采用辅助接点、触头的动作行程、振动频率去评估当前零部件的工作状态。

2、触头部分的常见故障及诊断

磨损是触头最常见的故障，触头的磨损会直接影响断路器的工作性能，磨损严重的情况可能导致断路器没有办法正常工作。一般利用检测开断电流的大小与开断的次数，去评估触头电的使用寿命，在寿命达到极限之前及时更换掉磨损的触头，换上新的触头，保证断路器的正常工作。

3、储能机构的常见故障及诊断

电机、电机电源、零部件的损坏是储能机构部分最为常见的故障源，可以直接引起断路器无法启动。一般采用检测电压大小来判断电源的好坏，检测电流大小来判断线圈的好坏、利用辅助接点来判断零部件的好坏。由此可见，每一个微小部位的故障都有可能引起整个断路器的故障，而断路器的故障最终会对整个电力系统产生不利影响，因此，应当对断路器的每一个部分都进行仔细的检修，确保万无一失。

六、特性仪器的改进

在在线监测特性仪器的使用上，目前使用效果比较好的是集成式的断路器特性测试仪，这也是目前在线检测方式中比较有发展前景的一种仪器。在使用测试仪采集信号的时候需要在断路器的开关柜里设置电磁干扰采集模块，防止外围的高压对信号造成干扰。在设备得到分合闸的指示之后，进行计时，到出现电磁干扰情况的时间段属于形成电弧的时间，到电磁干扰结束的时间段是触头分开的时间。由此可见，这种集成式断路器特性测试仪既可以检测出分合闸的时间，也可以检测出判断断路器是否老化的真空包灭弧的时间。

为了有效的阻断相邻断路器之间的互相干扰，可以将断路器封闭于接地的金属柜内，这样仪器采集到的电磁干扰数据就是每个断路器自身的数据。利用这样的仪器，在线监测也显示非常简单，可以随时测量到断路器每次动作的特性参数，而且在断路器工作状态下监测的数据更加具有参考价值。一旦发现异常数据，可以及时进行预警，并且让工作人员对异常的部分进行状态检修。

七、总结

综上所述，离线检测不仅检测结果不够准确，无法获得断路器动作状态下的实时数据，而且由于停电而造成的损失比较大，操作比较繁琐，已经无法满足当前高压断路器检修的需求，通过对在线检测的系统功能、基本机构进行分析之后，发现在线检测不仅可以减少停电次数，降低经济损失，而且获得的是实时数据，更具参考性，更是为功能最重要的状态检测提供了有力依据。此外，结合以集成式断路器特性测试仪的在线监测，可以有效提高断路器检修的可靠性与经济性，可以获得更加精确的数据信息，帮助正确评估断路器当前的工作状态，也是在线监测未来发展的一个新趋势。

（作者单位：邵阳学院） 指导老师：赵乘麟