高压断路器机械故障诊断技术研究

王华

（西华大学，四川成都610039）

高压断路器机械故障诊断技术研究

王华

（西华大学，四川成都610039）

高压断路器对于整个发电、供电系统来说都至关重要，是电力设备的关键部分。文章主要研究高压断路器在运行过程中可能出现的故障，分析其原因，然后找到检查故障的方法。

高压断路器；故障；诊断技术

1 断路器机械故障分析

（1）电磁操动机构断路器故障。通常电磁操动机构断路器出现故障，有两个原因，拒动和误动。拒动又分为拒合和拒分。拒合，铁心不能运动。电的回路接口处松动；控制器没有转换或是接触不良；灭弧罩规格不符阻碍直流电通过，或者接触口上的吸铁被堵塞；熔丝断裂；接触器上绕磁线圈损坏；缠绕合闸的线圈损坏或未能完全连接；线圈的正负极接触错误；合闸内部铁心不能转动等状况都会造成铁心不能运动。另一种情况是铁心不运动造成连扳机构不运作。电流在经过合闸时电压过低；控制器操作不合规，提前结束通电；合闸顶杆没有接触到托架；合闸松动；滚轮轴没有完全放进支架或是在扣合时不够稳定；合闸铁心运动幅度小动力不足；线圈内部出现断连；开关控制器失灵等都是铁心不能运动的原因。拒分，铁心不能运动。电的回路接口处松动；控制器没有转换或是接触不良；灭弧罩规格不符阻碍直流电通过，或者接触口上的吸铁被堵塞；熔丝断裂；接触器上绕磁线圈损坏；线圈的正负极接触错误等等状况都会造成铁心不能运动。第二种情况是铁心运动但是脱扣板不动。铁心转动的周圈不够；脱扣板扣得过紧；线圈内部出现断连等情况都造成铁心运动但是脱扣板不运动的原因。第三种情况是脱扣板已经运作但是其他部分出现卡塞。

误动也分两种情况，合后即分和无信号自分。支撑架归位不及时或走样；滚轮轴入架太浅；电闸的分离板不及时恢复；脱扣板没有扣紧；回路路线错误；合闸时分支回路漏电等都是合后即分的原因。分支闸口的绝缘体不起作用使直流的两端接触地面；接触面走样，扣不紧；分支电闸磁场电压过低等都是造成无信号自分的原因。

（2）弹簧操动机构断路器故障。弹簧操动机构断路器故障也分为拒动和误动。弹簧操动机构断路器拒动也分为拒合和拒分，即铁心不能运动。电的回路接口处松动；控制器没有转换或是接触不良；接口零件松动；熔丝断裂；接触器上绕磁线圈损坏；铁心被堵塞不能运等都是造成铁心不能运动从而影响弹簧操动机器闭合的原因。另一种情况是铁心已启动但是四连杆不运动。线圈两端电压过低；铁心被卡；铁心轴走样，距离支点太远；合闸锁扣扣入牵引杆深度太大；接触面太脆弱易走样导致摩擦增加不能转动等都是铁心已启动但是四连杆不运动造成弹簧操动机构拒合。第三种情况是四连杆运动但是指引杆不起作用。指引杆距离支点太近或太远；整机或牵引杆本身运作有障碍；四连杆的中心距离支点太近；四连杆走样等都会造成拒合。拒分有三种情况。铁心不运动。熔丝熔断、电的回路接口处松动；控制器没有转换或是接触不良；接口零件松动；线圈断连；铁心被阻塞等都能使铁心不运动操动机构拒分。第二种情况是铁心已经启动但是锁钩或分闸四连杆不运动。绕线两端电压过低；铁心动能不足；铁心在运转时受到阻碍导致铁心启动，锁钩或分闸四连杆不释放，以至于操动机构拒分。第三种情况是锁沟或四连杆动作，但机构连板系统不动。

误动分为储能后自动合闸、无信号自分、合后即分。合闸时四连杆的作用点离死点太近；四连杆运动后不能及时归位；合闸锁扣扣入牵引杆深度太大；接触面太脆弱易走样；零件松动；L型锁损毁；不转换发动机电压；指引杆跨过死点太远等会导致储能后电闸自动关闭以造成操动机构误动。回路路线错误；分支开关分支闸口的绝缘体不起作用使直流的两端接触地面；接触面走样，扣不紧；分支电闸磁场电压过低等都是造成无信号自分至于操动机构误动的原因。合后即分。支撑架归位不及时或走样；滚轮轴入架太浅；电闸的分离板不及时恢复；脱扣板没有扣紧；回路路线错误；四连杆跨过死点太远；分开关运动后归为时间太长等都是合后即分以至于操动机构误动的原因。

2 断路器机械故障检测方法

（1）利用行程和时间的关系检测。利用行程和时间的关系来表示高压断路器机械是比较科学的方法。计算接触点的行程、时间再参照其他数据就能知道其他零件的运动参数，比如接触点开关的闭合和分离所需的时间、接触点的运动面积、接触点分离和闭合各需要多少时间、运动点在运动时的平均速度和可以达到的最大速度等。观察运动点是了解断路器分合闸操作最有效的方法。现阶段的电力项目中主要运用直线式或者增量式编码器对行程和时间的关系进行编码。把直线式光电编码器放在断路器上，当机器杆在做机械运动时，直线式光电编码器就可以通过传感器捕捉到机械运动的信息，然后进行数据处理最后得到行程与时间的关系式。与直线式光电编码器相比，旋转式光电编码器的重量更轻、推力更小，准确度更高，所以旋转式光电编码器的使用领域更宽泛。利用时间与行程的关系监测断路器的运行动态，可以准确、高效的检测到高压断路器机械的故障。但是一般很少运用这种方法检测，因为这个检测得出的数据太少，且这项检测对检测工具的要求很高。

（2）分合闸线圈电流检测法。合闸的操作原理是利用电流通过线圈时磁场产生力，运用磁力的帮助进行分离和闭合电闸的操作。电流通过线圈时会产生电流波，观察电流波可以知道机器各部件的运行状态。利用开关中电流通过线圈时表现出来的特性，对比铁心的运动，可以确定断路器是否正在工作，各部分是否正常，例如可以知道分合闸所花的时间、分合的速率、发电机电枢期数等机器各部位的参数。这种检测方法容易操作，可以在机器运作的时候进行检测。但是这种方法也有缺点。第一在控制电流通过时会受到工作环境和磁场的干扰，要想发挥最佳的检测效果，必须在检测场地安装防干扰设备或是实行隔离检测。第二个缺点是这种检测方法在铁心部分的检测比较仔细，但是很难检测出其他零件存在的故障。

3 结语

电力是生活和经济发展的重要保障，高压断路器机械故障会引发很多严重问题，不仅会影响电力系统的运行还会给经济发展带来阻碍。断路器在电力系统中的作用毋庸置疑，对其进行实时监测可以随时掌握各部件的工作状态，防止机器故障，所以在发电、输电的过程中应该时刻关注设备的运行状态，定期检修，排除安全隐患。尽管我国对高压断路器机械故障的诊断研究已经有相当大的进步，但是诊断方法比较单一，诊断结果也不够严谨。利用行程和时间的关系检测和分合闸线圈电流检测法是最常规的检测方法，但是在这方面的技术还不够纯熟，各单位对零件规格要有统一的标准，这样可以减少差异，便于对高压断路器进行检修。应当提高这两种诊断方法的准确率和可操作性，减少环境对检测结果的影响。

［1］刘阳春.国外高压断路器技术的发展［J］.电世界，2015，（4）.

［2］周红梅.煤矿高压断路器电机机构控制技术研究［J］.煤炭技术，2014，（3）.

［3］陈艳涛.高压断路器运行与控制［J］.黑龙江科技信息，2014，（21）.

［4］王剑锋，姜兆斌，李德.浅谈高压断路器的检测技术的方法［J］.中国科技投资，2015，（Z2）.

［5］姜兆斌，李德，王剑锋.论高压断路器的维护与运行［J］.中国科技投资，2016，（Z2）.

Research on Mechanical Fault Diagnosis Technology of High Voltage Circuit Breaker

WANG Hua
（Xihua University，Chengdu，Sichuan 610039，China）

High-voltage circuit breakers are critical to the entire power generation and power supply system and are a key part of power equipment.The paper mainly studies the possible failure of the high voltage circuit breaker during operation，analyzes the reason，and then finds the method of checking the fault.

high voltage circuit breaker；fault；diagnosis technology

TP277

A

2095-980X（2017）03-0040-02

2017-02-10

王华，大学本科，主要研究方向：机械设计。