高压断路器的在线监测方法

摘 要

本文介绍了高压断路器工作状态的各种监测方法并进行了简单对比，着重介绍了当下快速发展的在线监测技术。因为新的在线监测技术的使用，断路器故障的识别、分析、诊断和处理速度得到了极大的提升，极大地缩短了断路器检修时间，提高了设备的可靠性，对提高公司经济及社会效率有着十分重要的意义。

【关键词】高压断路器 在线监测 电力系统

1 引言

在电力系统中，高压断路器是一种十分重要的电气设备，它的功能是要能可靠地开、合和承载系统中正常运行状态下的电流， 并且能在规定的时间内承受、断开或闭合存在异常电流（ 如短路电流等） 的电气设备。在电网中起着控制与保护的双重作用，因此它对电网及设备的安全、可靠运行有着十分重要意义。断路器工作状态的正常与否，关系着电网及设备能否正常工作或检修，断路器的状态监测是保证其可靠运行和有效检修的重要内容， 是推行电力设备科学化、规范化、精益化管理的有效手段。

2 高压断路器主要状态监测方法介绍

高压断路器的状态监测一直以来都是摆在运行人员与工程技术人员面前的一道难题，在电力系统发展过程中，人们逐渐积累与改进了很多方法， 由最初的停电测试、带电测试， 发展到如今的在线测试。

2.1 巡视检查

对高压断路器的巡视检查应由有一定经验的设备运行维护人员进行， 其特点是简便、直观和大众化， 是参与状态检修的最基本手段，但其缺点也很明显，就是有一定的主观性，并且费时费力。

2.2 常规预防性试验

电气设备预防性试验技术出现较早，发展至今也比较完善，是目前掌握设备运行状态的主要方法。开展设备状态检修工作必须加强预防性试验， 但这种方法测试数据的可信度及准确度常受测试环境、仪器仪表性能测试人员素质等因素的影响。

2.3 带电测试

带电测试是指被测设备在正常工作状态下进行的各项测试工作， 其优点是设备不需要停电，测试时间可以根据需要或者按一定周期执行， 但其安全性得不到完全保证，有待进一步提高。

2.4 在线监测

在线监测技术可以实现设备参数的实时不间断监控，对设备状态量实时变化趋势可以及时发现，更加容易捕捉到突变的信息，及时发现设备存在的问题。对比停电试验以及带电测试，在线监测有着直观、及时、有效地发现设备早期缺陷的特点，是推行设备状态检修的重要基础。

3 在线监测内容与方法

现阶段在高压断路器的在线监测项目主要包括振动、分合闸线圈电流、行程时间特性、电磨损等参数的在线监测，通过上述参数的监测可以对断路器的运行状况进行远程监控，判断高压断路器的运行状态和存在的隐患，为制定更加经济、有效的断路器检修计划提供依据，节省设备运行管理部门的停电时间，降低维修成本。

3.1 振动监测

高压断路器在正常工作和进行开合操作时会产生一定振动，监测这些振动信号可以实现对断路器的在线监测，对这些振动信号的采集不涉及电气测量，因而受到设备强电磁环境的干扰较小，信号采集的真实性、可用性较高，这是振动监测的优点之一。另外对振动监测的传感器一般安装于设备外部，对断路器的功能及结构等也不会产生影响。同时振动传感器具有尺寸小、价格低廉、灵敏度高、抗干扰好、可靠性较高等优点和特点。振动监测的理论依据是相似性原则，即对于同一高压断路器在同种状态下的重复操作过程中产生的振动信号在一定范围内是稳定的，表现出来的是其振动信号波形基本相似。

3.2 分合闸线圈电流监测

断路器在进行不断地开、合闸操作过程中会对线圈动作电流产生影响，线圈的电流会在此过程中发生一定的变化。这种电流变化的波形中蕴含了丰富的信息，应该引起人们足够的重视和关注。通过使用正确的方法对这些信息进行加工与处理会让设备运维人员了解断路器二次控制回路的工作情况及机械操动机构状况等，从而获得对断路器在线监测与故障排除更加有效的信息为设备状态检修提供一个辅助判据。

3.3 行程时间特性监测

高压断路器的开断性能在电网运行和检修中的作用是十分重要的，长期的实践证明高压断路器开、合速度，尤其是断路器合闸、分闸时动触头速度会极大影响断路器的功能，对动触头速度的测量就是断路的动触头的行程时间测量。通过对行程时间特性的测量，可以绘制出断路器操作过程中的行程-时间特性曲线，通过分析计算该曲线，可以得到动触头行程、超行程、平均分（合）闸速度、分（合）闸时间等参数，根据这些参数可以判断断路器的机械性能和机械寿命。现阶段，对断路器行程时间特性的方法主要是使用光电式位移传感器和与之相适应的测量电路。

3.4 触头电磨损监测

高压断路器在使用过程中，不论是正常开断还是故障开断都会使其触头因表面熔损而变薄，操作越频繁开断电流越大，触头表面磨损会越严重。断路器触头电磨损程度会极大地影响断路器电寿命，因而对其电磨损的监测也是在线监测的重要内容。触头电磨损影响因素很多，包括触头材质、切断电流大小以及燃弧时间等，对其磨损程度的监测是一项十分复杂工作，触头的电磨损主要取决于开断电流和燃弧时间，现阶段主要通过累计开断电流加权、监测燃弧时间方法来实现对触头电磨损的监测。

4 结语

高压断路器是电网中十分重要的一种电气设备，它的状态好坏直接关系到电网能否正常运行，也关系到电网的运行安全性以及可靠性。因此人们越来越认识到断路器在线监测以及故障排除的重要性，作为设备运维管理人员，为了确保电网的安全稳定运行，必须要全面系统地了解与科学的学习断路器在线监测理论以及其工程应用。

参考文献

[1]胡晓光，孙来军.SF6断路器在线绝缘监测方法研究[J].电力自动化设备，2006（04）.

[2]王阳，朴在林，王雪梅，刘海营.断路器电寿命在线监测的几种计算方法[J].沈阳农业大学学报，2005（02）.

[3]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）.

[4]周庆清，宁茂亮，苏伟民.断路器机械特性测试方法和选择[J].电工电气，2010（06）.

作者单位

国网山西省电力公司检修分公司 山西省太原市 030032