试论电力高压电器设备动态特性解析

试论电力高压电器设备动态特性解析

张锦

张锦

（杭州博能电器实业有限公司浙江省杭州市310000）

摘要：随着我国社会经济以及电力技术的共同进步，高压电器设备应用范围越来越广泛，将高压电器设备应用于电力系统，大大提高了电力系统的运作效率。但是随着电力系统的迅速发展，对高压电器设备也提出了更高的标准和要求。在当前的电力系统运作中，高压电器设备故障仍然是一项无法避免的问题，因此在一定程度上也给电力系统带来了消极的影响。因此，本文结合相关理论知识的灵活应用与实践经验，对电力高压电器设备进行深度的动态解析。与此同时，本文对高压电器设备的故障起因以及处理措施进行了归纳分析。旨在促进电力高压电器设备得到进一步的发展。

关键词：电力；高压电器；故障原因；故障处理；动态特性

随着电力的发展，高压电器设备也得到了广泛应用，但与此同时，对高压电器设备的质量也提出了更高的要求和标准。当前，国内外对于高压电器设备技术的研发是比较重视的，所以高压电器设备不仅结构特殊，而且功能强大。在电力系统中，高压电器设备通常被安置于高处，其柔韧性较好，但瓷件塑性形变力较差，所以在日常运作中，容易发生共振现象，给电力系统造成非常严重的影响。一般情况下，电力系统对于高压电器设备有比较严格的选择标准，由于不同电器设备的性能不同，所以电力系统在选择高压电器设备时存在一定的难度。鉴于此，本文对高压电器设备进行动态特性解析，以改进高压电器设备结构的不足，增强电力高压电器设备的抗震功能，使其在电力系统中发挥更加重要的作用。

1.高压电器设备故障形成的原因

高压电器指的是额定电压在3KV以上的设备[1]。因此与低压电器相比，高压电器设备的危险性能较大，且故障处理难度相对较大[2]。在电力系统中，高压电器设备如果发生故障，那么就会给电力系统的正常运作带来非常严重的影响。所以，对高压电器设备故障的形成原因进行探索和分析尤为重要。

本文搜集了大量关于研究高压电器设备故障形成原因的资料，结果表明造成高压电器设备故障的原因非常之多。但总地而言有以下几种[3]：

（1）电流电压超负载导致的设备故障、电缆绝缘性能降低导致的高压电器设备故障、线路短路引发的设备故障；

（2）电源电压异常减弱导致的设备故障、内部器元件异常运作导致的设备故障；

（3）控制回路导致的设备故障（电器老化、损坏、保护失准、性能下降、误动作等）；控制分路导致的设备故障（破损、受潮、老化、击穿短路等）。

2.高压电器设备故障的处理措施

一方面，高压电器设备故障处理的目的在于限制事故的发生，消除对人身以及设备安全的威胁与事故根源。当变电所发生故障时，值班人员应该迅速将事故发生的现象、实践、设备型号、名称、继电保护动作、跳闸开关和周围电压等情况报告给上级。设备故障的抢修中，值班人员应该根据设备的外部象征以及上级的指示来对故障进行全面的诊断，当设备故障给人身造成威胁的时候，应该立即停止设备运作。除此之外，处理设备故障时要严格根据规范进行设备维修。换而言之，这是高压电器设备故障处理时应该遵循的基本原则。

另一方面，可以在高压电器设备内置控制回路，当电力高压电器设备发生故障时，控制回路能够对断路器进行准确快速的跳闸操作，与此同时要将设备电源切断，降低故障影响的范围[4]。

除此之外，对电器设备进行定期检修，及时预防故障的发生。比如当检修人员发现电器设备存在自动跳闸故障时，需要对故障设备进行及时维修，保证运转效率。首先，检修人员应对电器设备自动跳闸的原因进行分析，判断其是误动作导致的还是其他故障引起的。然后，打开隔离开关对故障设备的受损情况进行检测分析，检测内容主要包括故障设备的触头的接触电阻、断路器开关、电缆绝缘情况等。另外，采用电阻表对故障设备的开关进行检测，判断故障设备内置的回路元件是否存在异常以及断路器是否正常运作等。从而对高压电器设备故障的类型以及影响程度进行判断分析，并将故障情况进行记录和汇报。上述工作结束后，由专门的电器维修人员对故障设备进行维修[5]。

高压电器设备动态特性解析

为了使高压电器设备在电网中发挥更加高效的作用，本文基于高压电器设备故障形成原因以及处理措施，对高压电器设备进行动态特性解析。本部分结合高压电器设备的相关结构特征和要求，遵循以下几点原则建立电力高压电器力学模型，如图1（单柱式高压电器设备力学模型）、图2（多柱式高压电器设备力学模型）、图3（带拉线高压电器设备力学模型）所示：

a-避雷器b-无阻尼器c-有阻尼器a-少油断路器b-无阻尼器c-有阻尼器a-避雷器b-无阻尼器c-有阻尼器

图3

其一，通过灵活应用关于电器设备的资料，对高压电器设备的力学模型进行了简化，并利用质点悬臂弹簧体系构建了单柱式高压电器设备力学模型、多柱式高压电器设备力学模型以及带拉线高压电器设备力学模型；

其二，考虑高压电器设备法兰连接元件的物理弯曲刚度性质；

其三，在电网监控系统中，输入与高压电器设备相关的元件以及线路的减震阻尼剪切物理刚度性质参数和材料弯曲刚度参数以及电气设备阻尼比，对故障情况进行精密计算。

遵循以上原则，结合可以弥补高压电器设备元件共振弊端的避雷器装置和一定高度重量限值的绝缘性能的支柱缘子，以及断路器等对电力高压电器设备特性进行了动态解析。根据试验结果表明：在高压电器设备计算模型构建中，要充分考虑柔性节点的选择，并将设备瓷套管相互间物理转动刚度、高压电器设备与设备支架间进行连接构筑的物理转动刚度计入计算；选择1-10HZ的高压电器固有频率时，要考虑设备元件的抗震效果。在发生地震的情况下，电器设备元件频率越接近地震波卓越频率就越易与之发生共振。因此，为了保障电力系统的正常运作，加强对电力高压电器设备隔震、抗震、减震功能的完善显得非常重要[6]。

结束语

高压电器是在高压线路中用来实现关合、开断、保护、控制、调节、量测的设备。一般的高压电器包括开关电器、量测电器和限流、限压电器，高压电器与低压电器相比，具有较高的危险性。因此，在高压电器设备的使用中，要对该类电器设备进行定期的检修，并对其异常声音进行专业的分析和判断，此外还要做好人身安全防护，以保证高压电器设备处于安全稳定的使用环境中。本文对高压电器设备的故障原因进行了研究，并对故障处理措施进行了归纳分析，在此基础上对电力高压设备进行了动态解析。期望本文的研究能够为高压电器

设备的改进与研发带来积极的促进作用。

参考文献

[1]刘晓明.高压SF-6断路器电弧动态数学模型及喷口结构优化设计[D].沈阳工业大学,2013.07（19）：112-114.

[2]韩颖.高压SF-6断路器动态电弧混沌现象研究[D].沈阳工业大学,2014.08（21）:188-189.

[3]冷雪.开关电器电弧混沌特性判定与调控[D].沈阳工业大学,2014.07（28）:91-92.

[4]徐豪,张磊.高压电气设备动态特性解析[J].中小企业管理与科技(中旬刊),2014.03（22）:272-273.

[5]郭文鑫.电力系统警报处理和故障诊断的解析模型、方法与应用[D].华南理工大学,2010.08(16):277-278.

[6]李学斌.特高压系统潜供电弧特性及抑制措施研究[D].沈阳工业大学,2011.01(13):138-140.