谈10kV配网高压断路器机械故障诊断技术

刘广忠

（国网山东省电力公司东阿县供电公司,山东聊城,252200）

谈10kV配网高压断路器机械故障诊断技术

刘广忠

（国网山东省电力公司东阿县供电公司,山东聊城,252200）

本文就10kV配网高压断路器机械故障诊断技术要点进行分析探讨，并提出相应解决措施。关键词:10kV配网；高压断路器；机械故障；诊断技术

0 引言

高压断路器在10kV配网运行中有着不可或缺的作用，对于确保线路的安全可靠运行具有特别重要的作用。但是在实际运行中，经常会存在许多故障，所以必须切实强化对其的诊断，才能促进其安全高效运行。以下笔者就此展开探究性的分析。

1 高压断路器的概述

在10kV配网中，高压断路器作为十分关键的设备，其主要功能是用于灭弧与开断线路负荷，不仅具有控制作用，而且具有保护作用，其在运行中的电气动作较多，所以必须确保其运行安全性与可靠性。常见的有SF6断路器和真空断路器。为了确保其可靠性得到提升，最终确保10kV配网得以安全高效的运行，就必须在其运行中加强对其故障的诊断，才能避免出现拒合、拒分和误合、误分情况。

2 分析10kV配网高压断路器常见的机械故障

为了更好地对高压断路器的机械故障进行诊断，以下笔者主要从电磁操动机构和弹簧操动机构故障两个方面，对其常见的机械故障做出分析。

2.1电磁操动机构的机械故障分析

2.1.1 拒动故障分析

在拒动故障中，主要包含开关拒合和拒分。拒合故障主要体现在：一是铁芯不能正常启动，由于二次回路的接点连接存在松动、脱落的情况，及辅助开关没有切换到位和接触不良的情况，以及直流接触器的接点被弧着将其粘连或卡住，以及接触器的铁芯被卡，还有熔丝烧断和直流接触器的电磁线圈被烧损或断线，合闸线圈出现引线断线或是线圈烧损等情况，均可能导致其不能启动。二是连扳机构不能动作，主要是因为合闸线圈在通流过程中的端电压低，加上辅助开关的调整不到位，延迟切断电源的时间过早，以及合闸时维持支架的复归间隙较小，在合闸脱扣机构中没有复归锁住，还有合闸铁芯的行程小而导致其冲力不足，加上合闸线圈中存在层间短路的情况，以及开关自身的传动机构卡涩，使得其铁芯难以启动而影响其动作。拒分故障主要体现在：一是分闸线圈铁芯不能启动，主要是由于二次回路的连接存在松动、脱落的情况，以及辅助开关没有切换和接触不良的情况，还有铁芯被卡住，线圈存在断线的情况，甚至线圈被烧损，以及线圈的极性均被反接。二是脱扣板未动，铁芯行程不够，以及脱扣板扣的深度较深，以及线路内部存在层间短路的情况，使得铁芯启动后脱扣板不能动。三是脱扣板启动，但是其传动机构存在卡涩而导致其拒动。

2.1.2 误动故障分析

常见的误动故障，主要有以下几种：一是合后即分，主要是由于合闸维持支架的复位较慢，亦或是在断面中存在变形，以及滚轮轴接入口支架的深度不够，分闸脱扣板没有复归和机构空合，加上脱扣板因扣入深度不足而没有扣牢，还有就是在二次回路中存在混线的情况，使得合闸过程中在分闸回路中有电。二是无信号的情况下自动分离，主要是在分闸回路中的绝缘存在被损坏的情况，导致直流两点之间接地，加上扣入的深度不足，导致其扣合面存在磨损和变形的情况，加上分闸电磁铁的最低动作电压较低，在继电器的接点处，由于振动误闭合而使得其误动，在没有信号的情况下自分。

2.2弹簧操动机构的机械故障分析

2.2.1 拒动

拒动故障主要有两种：在拒动故障中，主要包含了拒合和拒分。就拒合故障来看，主要体现在：一是铁芯不能启动，主要是由于二次回路的连接存在松动、脱落的情况，线圈存在烧损和断线的情况，及铁芯被卡住。二是铁芯已经启动，但是四连杆不能动作，主要是线圈端子的电压较低，使得铁芯的运动受阻，加上铁芯的撞杆存在变形，受力时的距离较大，及合闸锁扣的扣入牵引杆存在深度较大，使得扣合面的硬度难以变形，加上摩擦力较大，使得在咬死故障点的故障而出现弹簧操动机构拒合的情况，三是四连杆动作，但是牵引杆不释放，主要是牵引杆与固定点之间的距离小而使得机构自身的卡涩较为严重，四连杆的中间轴与固定点之间的距离太小，使得四连杆出现受扭曲和变形使得其拒合。

2.2.2 误动

误动故障主要有以下几种：一是在储能后自动地合闸，主要是因为合闸的四连杆的受力与固定点之间的距离较小，使得四连杆未能及时复位，从而出现复归弹簧变形与蹩劲的情况，加上扣入的深度不足以及在扣合面出现了变形，锁扣支架的支撑螺栓出现了松动以及变形或锁不住，还有就是马达的电源没能及时的更换，导致其牵引杆与固定点的距离较大而使得储能后导致操动机构出现误动。二是无信号的情况下自动分离。主要由于二次回路中存在混线的情况，使得分闸回路的两点出现接地的情况及分闸锁钩的扣入深度不足，分闸磁铁在最低动作时的电压较低。三是合后即分，主要是二次回路中存在混线的情况，使得合闸过程中在分闸回路中有电。导致其分闸锁钩在没有受力的情况下出现复归间隙大的情况，及未能及时复位所导致。

3 故障诊断技术

3.1采取行程＋时间的特性曲线进行故障诊断

采取这一方式，主要是利用高压断路器机械特性中的行程＋时间的特性曲线对故障进行诊断。具体就是利用动触头的行程＋时间的特性曲线以及其他的参数，得到机械传动参数。由于动触头主要是对高压断路器的分合闸操作最为直接和方式。在具体的诊断过程中，主要是采取增量式的旋转光电编码器以及直线式的光电编行程＋时间特性的曲线编码器，将其在高压断路器上安装之后，通过直线运动将机械传到机构连杆上，而旋转式的光电编码器主要在高压断路器机械操动机构转动轴上进行安装，并对传感器的测量数据进行采集，最后得到行程＋时间的特性曲线。并对这两种光电编码器的特点进行对比之后，旋转式的光电编码器更具有优势。利用这一方法诊断故障时，虽然能对其机械特性进行检测，但是其可利用的信息少，所以其检测结果的精准性往往与现场的安装情况受到较大的影响。

3.2对分合闸的线圈采取电流检测法进行诊断

利用这一方法主要是对高压断路器的操动机构所处的状态进行分析，可以对其所处的状态进行在线监测。具体的就是在分合闸线圈通电的基础上，在电磁铁中形成磁通，随着电磁力的作用对高压断路器实施分合闸操作。利用线圈内电流波形将电磁自身以及所控制的对象的操动过程进行监测，掌握电流的变化和二次操作回路所处的状态。

3.3通过振动信号监测法对故障进行诊断

由于高压断路器在分合闸的过程中，其机械操作机构所发出的振动信号中存在诸多状态信息，并利用震动传感器与现代化的信号处理方法，对其在分闸和运行时所处的状态进行检测。这一方法在实际故障诊断中，不仅没有电气量的影响，也没有电磁的干扰，所以将传感器在断路器的外部安装时，不会对断路器带来影响，加上震动传感器的尺寸较小，在工作过程中具有较强的可靠性，但是在振动时属于瞬时性的动作，不仅时间短暂，而且没有周期性，所以必须在监测和采样时具有较高的频率。最后结合实际情况对其故障进行诊断，达到针对性的预防和处理的目的。

4 结语

综上所述，在10kV配网运行中，高压断路器的机械故障将影响其整个配网的安全高效运行。所以为了促进其性能的发挥，确保其安全高效的运行，必须对其机械故障的原因进行分析，并采取针对性的措施，切实强化对其的处理，才能更好地确保其机械故障得到及时的预防和高效处理，确保电力系统的安全运行。

[1]常广,张振乾,王毅.高压断路器机械故障振动诊断综述[J].高压电器,2011,08:85-90.

[2]黄建,胡晓光,巩玉楠,杨帆.高压断路器机械故障诊断专家系统设计[J].电机与控制学报,2011,10:43-49.

图1 一氧化碳传感器单片机程序流程图

[2]张培仁．CAN总线设计及分布式控制[M]．北京：清华大学出版社.2012.

[3]杜尚丰，曹晓钟，徐津等．CAN总线测控技术及其应用[M]．北京：电子工业出版社，2007

[4]杨世兴，郭秀才．监测监控系统原理与应用设计[M]．北京：中国电力出版社.2007

About 10 kv distribution network high voltage circuit breaker mechanical fault diagnosis technology

Liu Guangzhong
（Its Chinese power company in shandong province dong ‘e county electric power supply company,Shandong liaocheng, 252200）

this article 10 kv distribution network points of high voltage circuit breaker mechanical fault diagnosis technology, and puts forward the measures to solve these problems.

10 kv distribution network; High voltage circuit breaker; Mechanical failure; Diagnostic techniques