动态监测断路器触头超行程数据的技术方案

（国网滁州供电公司，滁州 239000）

1 引言

断路器是电力系统中重要的一次设备开断装置，具有良好的开断和灭弧性能。现阶段，在电力系统应用较为广泛的断路器按照绝缘介质划分主要有真空断路器和SF6断路器两种，真空断路器在35kV及以下电压等级的室内开关柜中，SF6断路器主要应用于室外35kV以上电力系统中。真空断路器的动静触头之间的连接方式主要为对接式结构，而SF6断路器一般为插入式结构，两者动静触头连接方式结构图如图1所示。无论何种结构，都会在开断负荷电流或者短路电流时发生动静触头之间连接部位的烧损。

图1 真空断路器和SF6断路器两者动静触头连接方式结构图

2 断路器超行程的作用

随着断路器运行时间的延长和开断次数的增多，会严重影响真空断路器动静触头之间的压力大小和SF6断路器动静触头之间的插入深度，使断路器动静触头之间的接触电阻值增大，负荷电流过大或者发生短路故障时会造成电网事故扩大。当负荷电流过大时会使得接触部位由于发热量过大造成烧熔现象，当负荷降下来接触点温度冷却下来后，动静触头之间发生粘连，无法进行正常分闸；当发生短路故障时，会使得接触点由于电流过大发生熔化，在继电保护的作用下发生跳闸，之后烧熔点由于温度下降发生凝固，使得动触头直径变大或者长度变短，造成无法正常合闸。如果断路器在运行过程中动静触头之间有符合要求的压力或者插入深度，即可防止此类事故的发生，这就需要提到断路器超行程。

断路器超行程的作用有以下几点：（1）保证动触头在发生烧损后仍旧受力以保障可靠合闸；（2）可给动触头分闸一定的初速度，加快分离速度，提升熄弧效率；（3）减少合闸弹跳次数并降低弹跳幅度；（4）超行程数据与触头烧损之间具有一定的关系。因此，有必要加强对断路器超行程的研究。

3 技术方案

传统的断路器超行程测试方法是利用测试断路器分合闸速度来间接判断断路器的超行程距离，断路器在不考虑弹跳情况下的速度位移曲线如图2所示。

传统方法是离线出厂测试，平时也是在断路器出故障以后作为诊断性试验项目，所以无法得知断路器平时运行过程中的超行程状态。因此，本文提出了一种动态监测断路器超行程动态的技术方案，目的是为了实现检测运行中断路器触头超行程数据，进而绘制运行中断路器合闸过程中的行程波形，为断路器触头烧损程度研究提供数据支持，从而进一步研究断路器灭弧室状态评价方法。本技术方案的结构图如图3所示。

图2 断路器速度位移曲线

图3 动态监测断路器超行程动态的技术方案

本方案主要分为三部分：

（1）激光传感器安装在断路器垂直绝缘拉杆下方，当断路器合闸时，电流采集模块一旦采集到合闸回路中有电流，即刻发送给检测控制模块，进而触发激光传感器进行计时并沿着垂直拉杆向断路器发射光信号，记录此刻的激光反射时间为t1，并将数据发送给检测控制模块。

（2）当断路器合闸到位以后，再次触发激光传感器进行计时并沿着垂直拉杆向断路器发射光信号，记录此刻的激光反射时间为t2，并将数据发送给检测控制模块。

（3）由检测控制模块对采集到的数据进行计算，超行程距离S超行程计算公式如下：

S超行程=C光速×（t1-t2），C光速为光传播速度

4 结束语

超行程数据检测是保障断路器安全运行的必要试验项目，本文提出了动态监测断路器超行程数据的技术方案，将传统的离线检测方法改进为在线监测方法，并将原来对速度的检测改进为对时间的检测，且可直接计算出来超行程数据，应用更方便，还可以将断路器每一次开断的监测数据进行汇总，绘制运行中的断路器超行程波形，为断路器内触头烧损情况提供实时数据支撑，保障断路器的安全运行。