高压断路器在线监控系统的设计

罗树华

高压断路器作为电力系统中的一個重要电气设备，其在电网运行过程中能够起到良好的控制与保护作用，从而保障整个电力系统的运行可靠性。但是在高压断路器的运行过程中经常会出现一些运行故障，而传统的“到期维修”检修模式还存在有盲目维修以及维修不当等诸多问题，并难以满足高压断路器的维修需求。本文主要就高压断路器的在线监控系统的设计进行了分析研究。

【关键词】高压断路器 在线监控系统 设计

高压断路器作为电网系统中的重要组成部分，一旦发生故障就可能导致电网事故的出现，并且会对电力企业的经济效益与社会效益造成严重的影响，这也就要求构建一个预防维修的维修体系，并通过在线监控的模式来进行高压断路器运行状态信息的采集工作，这样也就能够根据设备当前的实际工作状况来作为依据，并在此基础上进行检修决策的制定，从而取得一个良好的检修效果，并确保整个高压断路器的运行性能。

1 行程-时间特性的检测

在实际的在线检测过程中，还需要根据现有掌握的技术水平来进行在线监测项目的合理选择，然后在此基础上对整个高压断路器的运行性能进行评价分析。行程-时间信号作为高压断路器运行过程中的一个重要状态量，在以往位移量采集的过程中多是通过光电式位移传感器来进行的，但是在该检测模式下需要判断其位移量是否存在反弹现象，并对具体的检测工作带来一定的困难。借助于直线位移传感器的应用，其具备有观测直观以及精准度高的优势，并能够对高压断路器的位移量进行有效的采集。

通过将直线位移传感器安装在断路器操作结构直线运动的连杆上面，该测量系统就可以结婚足浴一定的采样频率来完成相应的采样工作，并得到断路器在动作过程中所形成的各种电压信号。对这些电压信号进行数字滤波处理，就可以得出断路器的触头行程与运行使劲的变化关系。并能够在此基础上通过行程-时间信号来对触头运动过程中各个时间的发生时刻进行提取，从而进行运行故障的诊断与判断。通过进行行程-时间信号的采集与分析，能够对断路器运行过程中所出现的机械部分磨损、疲劳变形以及生锈等故障记性有效的诊断。

2 电寿命的监测

一般情况下断路器的电寿命是指新的灭弧室在经过多次开断短路电流之后，因此触头和喷口处的烧损情况而导致断路器无法正常运行时的寿命，我国多是以累计开断额定电流的次数来进行电寿命的标定处理以及电磨损量的有效计算，但是在该标定方法中还存在有以下问题：

（1）累计开断次数并无法对每次的开断电流以及燃弧时间进行区分，因此只能粗略进行触头磨损量的计算；

（2）单纯将累计开断电流作为触头健康状态判断的依据缺乏准确性。此外如果存在有断开电流相差悬殊的情况，因为断路器烧损机理的差异性，而言就会导致其烧损情况具备有很大的差异性。

一般情况下，与触头磨损相关的参数主要有开断电流的大小以及燃弧时间的长短，也就是电弧能量，但是在高压断路器的实际运行过程中国，电弧能量信息的搜集比较困难，并要求对每次开断的燃弧时间进行记录，因此在实际测量过程中存在有比较大的测量误差，从而直接影响到判断的准确性，并难以对该高压断路器的电寿命进行有效的分析以及标定处理。

相关实验表明，燃弧时间的长短就单次开断时间而言是随机的，其会在一定的范围内进行变化，并在到达了一定数值之后趋近于一定的数值，这也就表明了随机因素对于燃弧时间的分散性影响可以直接忽略不计。对于任何型号的断路器而言，都可以从型式试验以及产品介绍中得到其额定短路开断电流之下的允许开断次数，通过对大量的实验与运行数据进行分析的基础上，也能够得到各种断路器的N-Ib曲线（开断次数和开断电流两者的关系曲线），借助于该曲线也就能够构建一个合理的相对磨损以及电寿命概念。

假设某额定短路电流下单次开断的电磨损量为M。允许开断次数为N，将相对电寿命定义为100%，这样每次开断额定短路电流时的相对磨损量Q为1/N，根据各种断路器的N-Ib曲线就能够直接求出相应的开断次数，并能够再次基础上求得该断路器在任意一次开断时所产生的相对电磨损量，将断路器的相对电寿命L定义为：

L=L0-∑QM

在该公式中，L0是断路器触头电寿命的初始值，为一个不大于1的百分数，具体数值则是由该断路器的运行时长来进行决定，对于刚刚投运或者经过大修之后的断路器可以取值为100%。在此基础上就能够根据断路器的类型来进行相对电磨损量的求取，并获取到该断路器的相对电寿命。在断路器的相对电寿命低于20%的情况下，该系统会直接输出报警信息，并需要进行断路器触头的更换处理。

3 断路器合与分闸线圈电流的监测

高压断路器多是通过电磁铁来作为操作的第一控制元件，在具体操作过程中多是应用直流电磁铁来进行工作。当线圈中通过了电流之后，会直接在电磁铁内产生磁通现象，这时候动铁芯因此受到磁力的影响，就会使得断路器出现分闸或者合闸的情况。就能量角度进行分析，电磁铁主要是将自身的电能直接转化为磁能，然后根据铁心的动作将其转变为机械能来进行输出。这时候可以通过补偿式霍尔电流传感器来进行电流信号的监测工作，然后就事件发生的相对时刻来进行提取，并在对时间间隔进行分析的基础上来进行故障征兆的有效判断，从而取得一个良好的监测效果。

4 结束语

为了进一步提升断路器的运行可靠性，也就需要对断路器的工作状态进行在线检测，并借此该模式来进行故障的有效判断，从而确保整个断路器的运行性能。本文主要就高压断路器的行程-时间特性、电寿命计算以及断路器合与分闸线圈电流的监测提出了改进的方法与措施，并使得断路器的状态特征检测变得更加准确，并促进断路器运行管理水平以及工作效率得到一定程度的提高。

参考文献

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[3]张晔.发电厂电气设备状态监测和故障诊断的改进研究[D].华北电力大学（北京），2016.

作者单位

内蒙古电力（集团）有限责任公司锡林郭勒电业局 内蒙古自治区锡林郭勒盟锡林浩特市 026000endprint