保护末端故障防止越级跳闸的研究应用与探讨

保护末端故障防止越级跳闸的研究应用与探讨

范鸿伟

北京市城市照明管理中心 北京 100078

摘要:目前我国经济快速发展，科学技术不断革新进步，社会发展对于电力需求量越来越大。在电力应用上安全是其第一要求，从而应该确保电力实际应用中可以保证其安全性，从而应该重视断路器的正常应用。但我国现阶段对于断路器没有进行深入研究，使得断路器使用中会有各种问题出现。基于此本文对实现新型多功能10Kv柱上断路器方法进行研究，其可保护末端故障，避免出现越级跳闸情况。

关键词:断路器；末端故障；越级跳闸

尽管现阶段我国科学技术发展较为良好，并且在电力方面应用有着较好的成绩，但是在断路器方面还有一些问题存在着，影响着电力应用的安全性和可靠性，应该加以重视。现阶段段我国在研究断路器方面与发达国家相比还有一定差距，加上当前应用的传统断路器功能较少，应用也较为单一，断路器中包括的各种技术上较为落后。

一、传统断路器种类和极易出现的故障

我国电力工业在扩大发展规模后，传统高压断路器成为一种较为常用的断路器，其主要特点是构造简单、便于操作、便于修理等，得到了广泛的应用。但在目前高压断路器使用过程中会有各种各样的缺陷暴露出来，不符合时代发展要求，对电力正常应用造成严重影响。比如应用高压断路器时，高压断路器具备的构造特点也会造成机械故障。在高压断路器之中机械故障是比较常见的故障，机械故障常见情况有润滑不良、传动机构变形、电磁铁卡塞、部件破损、螺丝松动、触头磨损、锁扣失灵和缓冲器故障等，这些故障都会在一定程度上影响电力的正常应用，严重时会造成安全事故，产生非常严重的后果。高压断路器故障的传统排除方法通常是结合振动信号来排除，实际开展这一工作时，应监测断路器工作中产生的振动信号，并通过接收相应振动信号来识别高压断路器运行中的机械状态和故障。利用振动诊断方法可以有效监测断路器非侵入式状态，并且可有效解决高压隔离等问题，原本使用电力时应用这一监测方式是诊断断路器机械状态的常用手段，并获得了良好效果，确保一段时间内可以正常运行和使用电力。但其中应该重视的是，现阶段应用的断路器功能少，并且应用单一，加上应用的技术比较落后，所以在电力实际应用中会对应用断路器有所限制，通常可将其当作是较为高级的刀闸开关，应安装很多辅助设备才可以进行使用，将断路器作用真正发挥出来^[1]。如果在断路器上安装辅助设备，因为辅助设备自身会存在一些问题，所以无法确保断路器安装辅助设备后可以正常使用。

二、多功能新型10Kv柱上断路器的实现

（一）关键技术

为实现功能较多的新型10kv柱上断路器，应确保实际工作中对相位进行精准控制。为精准控制相位，应该隔离设计驱动机械，利用这一设计确保减少合分闸运用离散型和工作温度影响机构运行时间。并且对智能控制器进行设计，实际进行调试时，在恒温条件下对机构驱动电压进行调整，通常是根据相应次数从低到高进行合分闸操作，并且构建起供电电压之下合分闸电压以及机构运动时间矩阵，利用这一矩阵可在控制器中预存，并在驱动电压恒定情况下在恒温箱中放置开关，并在规定温度范围内，根据相应次数从低到高进行合分闸操作，并在这一过程中构建起温度与机构时间矩阵，在控制器中预存，此外，需将电压一级温度融合机构运行时间。完成这一工作后，对于电压同步信号可利用硬件滤波或软件滤波，排除电网中的谐波、噪音和瞬态脉冲等干扰情况，确保电压过零点后检测精度符合有关表顺，并使测量系统合分闸时间的功能与采集温度、驱动电压等参数结合，确保可以修正和预测合分闸下次运行时间。

（二）技术方案

针对目前我国应用的永磁机构真空断路器来说，永磁机构基于弹簧机构和电磁机构克服不足，并在操动机构中应用永磁铁，利用这一设计方法，确保真空断路器实际工作分合闸位置可利用永磁铁实现，以此替代锁扣装置效果。这一磁力机构具有永久磁铁合闸与分闸线圈，当合闸控制线圈通电，就可使铁心向下运动，并且可通过永磁铁磁力作用确保在合闸位置上。当分闸控制线圈通电后，铁心将呈现反方向运动，在这一过程中也会通过永磁铁磁力作用确保在分闸位置上。这一机构在控制线圈作用下，若线圈没有进行通电流工作，可保证其具有两个稳定工作状态，即为合闸状态与分闸状态。为保证合闸及分闸状态稳定，应在断路器工作中，保证电磁磁力线与永磁磁力线呈相同方向，不会有退磁情况出现，确保在永久情况下应用^[2]。本文介绍的断路器中将钕铁硼作为永磁铁材料，钕铁硼磁铁的磁能积和剩磁较高，选用优质冷轧硅钢片作为静铁芯，高级电工纯铁作为动铁芯，使用这些材料保证具体应用中磁回路有较低磁阻、较高磁通量以及较低剩磁。基于永磁机构工作原理，当永磁机构接收到合闸命令时，可利用控制器来接通合闸回路，这时已储能合闸电容可提供给合闸线圈电能，以此促进铁芯运动，也可利用铁芯驱动连杆，对断路器合闸进行指导，在断路器合闸到位之后，就可根据永磁铁具备的磁吸力确保其处于合闸位置。在应用功能较多的新型10kv柱上断路器之后，铁芯无论是位于合闸位置还是分闸位置，都可利用永磁铁磁场功能，基于铁轭建立耦合，确保磁场力在铁芯与铁轭间集合，依次产生保持机构合闸与分闸的一种锁扣力。在一体式的零序接地保护上，本文研究的断路器配有一体式组合互感器，该互感器可以采样线路三相电流、零序电压和零序电流信号，利用这一功能，可实现断路器综合保护零序电压及电流的功能，可在检测中性点不接地系统存在的接地故障中有效应用。在分支线路有接地故障出现后，可以快速、准确判断故障线路，条件允许时可自动检测各路故障线路，并且不对其它线路供电工作产生影响，以此缩短故障排除和巡线时间。

结束语

在电力应用方面断路器能够发挥重要作用，然而传统断路器具有较少功能，并且需要较长时间来排除故障。本文介绍了一种功能较多的新型10kv柱上断路器，可有效应对传统断路器存在的问题，可保证用电的安全性与可靠性，在我国经济及发展上具有促进作用。

参考文献：

[1]朱刚.井下高压电网继电保护及防越级跳闸技术研究[J].内蒙古煤炭经济，2019，(13):115-116.

[2]王晓磊，魏红.区域保护技术在防越级跳闸系统中的应用[J].采矿技术，2018，18(2):62-64.