高压断路器机械故障及振动信号采集研究

黄鑫

摘要：目前，社会进步迅速，高压断路器是电力系统重要构成之一，其主要负责实现对电路的保护和控制。电网对高压断路器的运行提出新要求，要确保高压断路器可安全运行，一方面需提高断路器自身生产质量，另一方面要强化日常检修、维护，有效预防故障出现。传统计划检修工作模式依然不能满足大规模电网检修需求，故需针对高压断路器开展在线监测，掌握设备实时工作状态、缺陷和不足，深入研究高压断路器常见故障检修及状态监测方式，为故障诊断提供更多数据支持，便于迅速找到故障解决办法，控制电网稳定运行。

关键词：高压断路器;机械故障;振动信号;采集研究

引言

在电力系统的持续发展过程中，供电回路也有了逐渐复杂的接线方式，断路器中包含了电能的调节功能，该功能会因为电力系统越来越复杂而经常出现种故障，进而直接影响电系统的稳定运行。断路器控制回路可以控制断路器的分合，当断路器控制回路中出现故障后，断路器无法再保护电力系统，如不处理，后果会十分严重。所以，为了确保设备可以稳定运动，需要定期查找和处理断路器控制回路中的故障。

1高压断路器状态检测类型

1.1在线检测技术

GPS检测技术是一种新型的设备状态安全检测技术，主要包括：监视控制系统和SCADA系统。GPS检测技术主要是根据电磁暂态的记录，对故障进行合理的分析，以此实现对运行状态进行有效的监督控制。GPS检测技术与其它故障录波仪器相比，在检测过程中不会出现数据沉冗问题，因此在很大限度上提高了数据的有效性。

1.2红外检测技术

温度与设备能否正常运行有着十分紧密的联系，一旦出现故障，均会造成设备运行温度上升，导致设备发热，从而容易产生损坏。红外检测技术是一种新型的在线检测技术，具有较高的安全性，较好的检测效率，甚至可以检测出设备温度的些微变化，以此确定故障的情况。

2断路器控制回路故障的排查

断路器控制回路的常见故障种类。一般来说，供电系统的运行环境都十分烦琐，因此，断路器控制回路在运行时也会经常出现各种故障，有效提升故障原因的分析能力可以强化故障查找和处理的能力，从而可以在最快的速度内将断路器控制回路进行恢复。正常情况下，断路器控制回路的常见故障包含了以下几点：

（1）电源因素。断路器控制回路中经常出现控制回路电压问题，这也是电源原因导致的故障。因为控制回路中没有了电压，所以断路器中失去了动力源，导致其运行也出现了问题，最终出现了故障。

（2）元件因素。断路器控制回路故障中元件因素即设备问题，因为造成控制回路断线的因素比较多，其中就包含了辅助触点破损、开关合闸线段烧坏和控制回路端子松开等故障，而断路器控制回路的故障也会对其分合闸的使用带来严重的影响。如果是元件原因造成的断路器控制回路的故障，需要立即针对反常状况配件进行修理与替换，防止出现故障问题。

（3）人员因素。断路器控制回路故障中人为因素也就是操作过程导致的，大多操作人员没有严格按照相关要求进行断路器的操作，从而导致断路器的插头插入错误或插入太浅，最终致使断路器控制回路的异常。为了避免断路器控制回路出现人为操作问题，就要进行相关规定的制定与监督，加强操作人员的安全意识与专业能力，强化操作人员的工作质量与效率，而有效避免人为原因导致的断路器控制回路故障。

3振动信号采集传感器的选择与安装

断路器的振动本质上就是一种往复运动，而这种往复运动的突出表现就是速度的大小和方向的变化，反应到物理量中就是加速度值的改变。通常的生产环境里面，操动机构的机械运动信息可以被用来辅助进行故障诊断。而这些机械运动信息是可以通过传感器测量出来的，只要选择合适的传感器就可以。加速度传感器则是比较适合的一种检测这种机械运动信息的传感器。纵向的振动检测是该传感器的主要检测目标，因此在纵向的灵敏度也最高。其在横向也有一定的灵敏度，但一般相对纵向灵敏度要小的多，基本可以忽略不计。一旦振动发生，必然会引起传感器的振动动作的发生，在这种情况下，传感器内部的感应块会在内部进行上下运动拉扯促使其压电片的电压发生一定的改变。内部放大元件则把电荷变化进行比例放大、进行输出，被采集系统采集。压电式加速度传感器无论是在刚性还是稳定上具有其他加速度传感器所不具备的线性度、灵敏度和精确性。压电式加速度计是一种广泛使用的高速电力放大加速度传感器，由于其体积小而广泛使用，具有高灵敏度和高抗干扰性。在测量过程中，传感器的底座与被测物进行刚性连接。振动一旦发生，传感器会立即捕捉振动的数据。同时又由于传感器本身相对整个系统来说比较小，对整个系统的影响也不大。在振动检测过程中，为了找到有效的振动数据，必须对两个因素予以重点考虑。其中一个是傳感器的固有频率，另外一个就是检测位的接触面的贴合情况。在断路器的影响下，发生频率响应。记录目标的振动信号时，必须将加速度传感器与所测目标连接起来，并与振动源一起运动。目前加速器的安装方式按照对震动频率的影响由低到高排序有以下几种：手持探针式、磁铁吸附式、粘接剂固定式和螺栓固定式。螺栓和粘合剂的方式虽然牢固，但是可能会破坏试样的性能。因此，综合考虑以上因素，采用磁铁吸附式是相对较好的方式。

4变电站高压断路器故障的解决方法

在变电站的运行过程中，高压断路器是整个供电系统中最核心的部分，因此，需要对断路器进行定期检修及维修。同时还可以采取状态检测技术来对整个设备在运行过程中的状态进行实时检测，并进行离线状态下的监控检测，通过收集全部的信息数据来对变电站在运行过程中出现的故障进行分析与诊断，由此采取最佳的维护措施。此外，在还需要依据实际的情况对相关的设备进行检查与维修，通过参考设备的使用状态来决定对高压断路器的检修周期，始终遵循“应修必修”的原则。

同时，在状态检修的过程中需要对相关的数据进行集中收集、综合分析，进而制定出科学、合理的检测、维修流程。同时，还需要通过建立起较为完善的检测系统来对相关的数据进行收集，并依照国家的相关规定来对设备的运行标准进行评估、分析及研究。进而依据相关的研究结果来对设备的运行状态拟定分级的标准，结合相关的人工智能系统来对整个设备进行检修，并针对其中存在的问题进行整合，提出相关的解决措施。此外，对于待检修设备需要依据设备的实际状态来制定相关的检修方案，并通过相关部门对检修结果进行研究与讨论，进而生成相关的技术报告，由此才能够对高压断路器的设备进行检修。通过对设备各方面进行优化与提升，同时对检测的策略及方式进行实时的调整。在进行管理的过程中还需要对之前的优秀经验进行学习，同时结合现有的技术来巩固、提升整个设备检修的水平，促进整个设备得以平稳地运行与发展，增加设备的使用寿命。

结语

在供电系统中，断路器十分重要，断路器控制回路在使用过程中也常会出现故障，所以，为了确保供电系统的可以稳定运行，就必须制定断路器控制回路故障查找与处理的对策，当断路器出现故障后，可以第一时间进行故障的查找与处理，确保供电系统的稳定。对断路器控制回路故障的查找与处理进行探究，可以帮助维修人员总结断路器控制回路的检查与处理工作，并制定与补充对应的维修方案，当断路器控制回路产生故障之后，可以利用该方案中对应的经验，判断与处理相同的故障，从而确保断路器控制回路的正常运行。

参考文献：

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