高压断路器故障检修及状态监测探究

高压断路器故障检修及状态监测探究

杜银景 刘德建

国网菏泽供电公司 山东菏泽 274000

摘要：高压断路器在整体电力系统中占着十分重要的地位，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；故障检修；状态监测

中图分类号：TM561 文献标识码：A

1高压断路器故障类型和特征分析

高压断路器在电网中的主要作用是控制和保护，这关系到电网的运行质量和安全性。高压断路器可以通过改变断开和闭合状态以及承载能力来调节操作所需的正常电流。另外，在这一个过程中，可以了解到高压断路器可分为发电机断路器，传输断路器，配电断路器和控制断路器这四种不同的类型，这四种断路器以实现不同的控制和保护目的为主^[1]。关于断路器的合闸和分闸主要根据实际情况进行操作。如果故障发生时，将严重影响断路器的正常运行，严重威胁电网的安全运行。这不仅会造成财产和资源的巨大损失，还会导致电气事故，威胁到相关人员的生命，健康和安全。断路器故障监测与维护的重要前提是对故障位置和故障类型的全面理解和科学分析。长期故障分析和排除的结果表明，由操作机构和二次电路引起的故障占所有故障原因的一半以上。

2高压断路器常见故障检修

高压断路器运行状态是否稳定直接决定电网整体运行是否稳定，故需掌握高压断路器各项故障，对每种故障都有合理的应对措施，有效处理故障，控制异常风险，也为后续状态监测奠定基础。拒动、误动、载流及绝缘问题都是常见的高压断路器故障，需按照不同类型故障采取不同检修方式^[2]。

2.1拒动

高压断路器拒动分为拒分、拒合两种故障，拒分对电网威胁较大，会导致越级跳闸，导致系统瘫痪。拒动则是多方面因素造成的故障。

2.1.1机械

例如，机械方面，操作系统及传动系统发生机械故障，就会导致高压断路器拒动。对此类故障诊断，需按照具体情况具体处理。若为液压操作机械故障，应检查气压表、低压闭锁是否正常工作。如气动出现故障，需检查压缩空气管道内构件是否正常，若管道内部排水不及时，易出现冻结，影响设备运行；若出现冻结，需及时解冻，排净水污，检查压缩空气管道中各个部件是否出现异常，正常情况下则将矛头转向内部元件及压缩管道回路故障检查。

2.1.2电气

电气主要是控制及辅助回路方面，出现端子排接线脱落、开关接触不良、闸线线圈损坏等，都会影响高压断路器功能实现。对其故障进行的诊断检查，可先检查电气控制电源，观察电压是否合理，若电压过低，需调整到规定值。之后运行系统，检查各项电气控制是否到位，若发现为操作机构辅助异常导致出现故障，则需通知专业人员检修处理^[3]。

2.2误动

误动是断路器二次回路接线及操作机械故障所致，操作中若分合的电梯贴其电压较低，对应的操作控制回路直流接地，断路器出现误分。若负责分合闸的电磁铁扣入较少，断路器运行中周围有较长时间的振动的同时设备长期运行，就可能导致断路器在无控制命令下自动分合闸。对于误动故障，可对设备控制回路的直流系统接地性进行检测，无故障过后可对高压断路器周围检查，看是否存在施工或者其他原因导致的强烈振动，检查出具体原因后进行处理。

2.3绝缘

绝缘故障发生频率在高压断路器总故障中占比较多，其故障分为内绝缘故障、外绝缘故障及瓷套闪络故障。外绝缘故障很容易便可发现并处理，而断路器内异物易导致故障，需进行有针对性的检查。

2.4载流

载流是高压断路器触头接触不良，导致触头出现不同程度的过热现象，引起载流。该状况需要电力部门做好沟通，先减轻电网的实际负荷，安装新的断路器触头。而对于新的断路器触头发生异常的，可能是安装过程中断路器的动触头及静触头没有对中，导致接触不良。

2.5泄露

泄露是指放油阀关闭不严或密封不当导致油品泄露。液压油管道中接头漏油，会导致液压机出现严重漏油。气动操动机则可能出现压缩空气管道回路接头部位出现漏油，其储气罐的放水阀操作不到位易导致气动机漏气。发现高压断路器出现泄漏类型故障，需先针对回路管道仔细检查，若发现阀门关闭不严则及时关闭阀门。对于气动机出现漏气的情况，应检查空气回路管道阀门及周围连接件是否出现渗漏。

3高压断路器状态监测

3.1灭弧室监测

3.1.1气体密度

断路器绝缘及灭弧性能是其稳定运行的关键，在断路器运行中，不同因素作用均会导致断路器灭弧性能、绝缘性能下降。以SF6高压断路器为例，其灭弧室常出现泄漏、微水抄表问题，需落实针对气体的实时监测，控制好故障。例如，在对SF6气体密度监测期间，密度降低很可能是气体泄露所致，导致SF6气体含水量增加。故需针对该气体密度落实在线监测，为降低监测难度（气体密度难以准确监测），以气体压力反馈气体密度

^[4]。为断路器设置两级警告信号，分别为一级补气压力及二级闭锁压力信号，正常状态下，设置补气压力信号在额定气压10%位置，闭锁的压力在补气压力信号基础上再降低5%。灭弧室未发生泄漏，则气体的压力主要受温度变化影响，温度越高，气室压力也就越高，也可以在测量温度的基础上判断气体压力，以便及时了解灭弧室泄漏情况。

3.1.2断路器微水含量

SF6气体中水分过多，将严重影响气体自身绝缘性能及灭弧性，甚至会导致工频闪络电压下降。此外，由于气体中含水量过多所导致的还会导致断路器触头电弧放电，产生危险化学物质。对SF6气体推荐以电解法、漏点法进行测量。要按照监测工艺对仪器内的空气取气分析，并监测补气操作，若没有问题，则应对断路器强化监测。

3.2高压断路器触头使用寿命的监测

断路器控制开合的次数会对其触头产生一定损伤，使用一定次数后，就需要及时更换触头，保障断路器的基本功能正常。断路器的监测中，一般以开断的实际磨损判断断路器触头的使用寿命。因此，要分析各方面原因对断路器电使用寿命的影响。例如，断路器发生电磨损、其灭弧室异常或触头异常等，都会影响触头的使用寿命。对电寿命研究分析，可采用电弧能量法、累计开断电流或者累计开断电流加权法计算分析。其中，采用计及燃弧时间加权评估的方式可直接得到断路器触头电磨损的数据，可直接得到触头使用寿命结果。其他方式则主要通过间接表征的方式计算电磨损，掌握断路器触头的实时状态。

综上所述，高压断路器是电网中的重要安全设备之一，断路器能否正常运行直接关系到电力供应的稳定性，故需要对高压断路器落实不同方面的状态检测，为断路器的故障诊断及处理奠定坚实基础。除此之外，还须针对高压断路器触头使用落实其使用寿命的监测，以多方面的状态监测，保障电力系统安全。

参考文献

[1]朱继鹏.高压断路器操作机构故障诊断方法研究[D].华北电力大学，2019.

[2]李威.高压直流断路器自分断功能及控制策略研究[D].华北电力大学(北京)，2019.

[3]邓疆利.高压开关中断路器的运行及常见故障解决对策[J].通讯世界，2018(11):133-134.

[4]宋玉琴，王冰，李超，赵洋.基于优化随机森林算法的高压断路器故障诊断[J].电子测量技术，2018，41(21):95-98.