高压断路器故障诊断与状态监测探讨

张茂林

摘 要：在高压电网当中，高压断路器是最为重要的构成部分。通过高压断路器，能够保证电网设备安全、稳定工作，让电网设备得到妥善控制及保护。一旦高压断路器出现故障或问题，不仅会影响到电网设备正常运行，甚至可能会对整个电网运行产生影响。基于此，本文对高压断路器故障诊断及状态监测进行了分析，并提出了一系列观点，以供参考。

关键词：断路器；状态监测；故障诊断

中图分类号：TM561 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2017）13-0031-01

1 断路器类别概述

断路器是电力系统当中最为常见的一类控制及保护设施。一方面，断路器可结合电网实际需求将电气设备或线路投入退出运行，或将其转变为运行或检修状态。其次，当电力设备或线路出现故障时，断路器通过继电保护装置可将故障部分直接从电网当中切除，可保证其他无故障部分正常运行，为整个电力系统稳定运行提供保障。断路器类型较多，主要包括油断路器、压缩空气断路器、六氟化硫断路器、真空断路器及磁吹断路器等[1]。其中六氟化硫断路器相对于其他类型断路器性能更优。这类断路器具备了良好的绝缘性能及灭弧性能，开断性能较强、断口电压较高且机械强度较优，维护较为简便。正是基于这些特性，使得六氟化硫断路器在超高压领域完全替代了其他类型的断路器。

2 断路器常见故障分析

（1）油断路器机械故障。液压机构液压回路油压过低时，可能会造成电气控制回路闭锁；分合闸电磁铁尽管已经启动，但阀杆变形无法将分合闸一级阀打开；气动操动机构压缩空气回路部件故障。（2）磁吹断路器电气故障。当操作控制回路的直流电源电压急剧下降时，尽管分闸电磁铁线圈已经接通电源，但端子电压较低，导致电磁铁动作无法正常启动；控制回路当中出现断路故障；分闸电磁铁装配线圈断线、断路、接线接触不良等故障均可能会对回路正常控制产生影响。（3）六氟化硫断路器本体故障。当出现灭弧室动、静触头调整不当、动触头绝缘拉杆与传动机构连接轴锁脱落时，均可能影响到断路器正常工作而导致断路器失灵[2]。

3 高压断路器故障诊断监测分析

3.1 高压断路器故障检测方法分析

（1）振动信号检测法。在高压断路器分合闸时，由机械操作机构产生的机械振动信号当中涵盖了大量状态信息。利用振动传感器与一些特殊的信号处理方法，便可清晰地反映出高压断路器分合闸过程及断路器状态。振动信号检测法并不会受到电气量或电磁场干扰。并且传感器安装在断路器外部，不会对断路器产生影响。同时，振动传感器尺寸较小，工作较为稳定，灵敏度较高且成本较低。当然，断路器操作属于典型的瞬时性动作，动作周期极其短暂，并且不同振动的信号随机性教导，所以在监测过程中对采样频率要求较高，这也是振动信号检测法应用过程中需要注意的。（2）分合闸线圈电流检测法。当分合闸线圈当中存在电流通过时，电磁铁即会产生磁通。在电磁力作用下，磁吹断路器便可完成分合闸操作。以电流波形（线圈中）为参考，可将电磁铁及其控制锁门、阀门连锁触头等器件的实际运行状况充分反映出来。再结合分合闸线圈当中电流随时间的连续变化，可清晰地获得二次回路的操作状态。对铁芯运动过程与分合閘线圈电流特性波形之间关系进行分析，便能够较为准确地反映出断路器机构的运行状态。（3）行程-时间检测法。该方法是高压断路器故障检测过程中最为常见的方法之一。该方法主要依托于行程-时间特性曲线实施。利用行程-时间特性曲线可获得其他机械动作参数，便能够将高压断路器的运行状态反映出来。但行程-时间检测法所利用信息并不多，检测结果准确性与现场安装情况关联性较大，容易受到现场安装情况影响。

3.2 高压断路器状态监测分析

（1）六氟化硫密度监测。目前，很多高压断路器都是六氟化硫断路器。六氟化硫气体密度可对六氟化硫气体性能产生直接影响。一旦气体密度下降时，断路器相应的绝缘性能、灭弧性能也会有所下降。导致六氟化硫密度下降的原因无非在于气体泄漏。基于该因素，即可采取气体压力监测结果来反映气体实际密度，即可判断断路器是否存在故障。（2）触头寿命监测。断路器长期运行过程中，触头往往会出现磨损。通过衡量触头的磨损程度便可反映出断路器的使用寿命。同时，灭弧器、灭弧介质等问题也会对断路器使用寿命产生一定程度影响。通常情况下，可通过一些特殊的计算如累计开断电流加权法、累计开断电流、相对电寿命法等方法来确认断路器的电寿命，以此评价高压断路器的实际磨损程度，以达到实时监测的目的。（3）灭弧室在线监测。在高压断路器实际运营过程中，受部分因素影响，高压断路器灭弧性能与绝缘效果可能会受到制约。一旦出现上述情况，灭弧室就可能会出现泄漏、微水超标等故障。因此，在电网运行过程中，必须加强灭弧室在线监测（借助气体压力、密度等指标），保证断路器维持正常运行状态。

4 结语

高压断路器是保证电力设备及电网正常运行的基础。通过加强故障诊断与状态监测，对高压断路器实际运行状态进行准确判断，以提早发现问题，避免问题蔓延，为相关设备及电网创造一个良好的保障环境。

参考文献

[1]周兴，周葛城，贾明.高压断路器故障检修及状态监测探究[J].低碳世界，2016（28）：18-19.

[2]杨浩.高压断路器故障诊断与状态监测研究[J].通讯世界，2015（20）：144-145.