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斷路器機械狀態的評估與診斷方法
斷路器作為絕緣裝置,在電網中它起著重要的作用：控制和保護電網其他設備,當它發生故障時會引起電網事故，引發安全事故。而機械故障是引起高壓斷路器故障的主要原因,通過加強對斷路器機械特性的在線監測,能及時了解斷路器的工作狀態和缺陷部位,提高檢修的針對性,降低維修費用,可顯著提高電力系統的可靠性。
長期以來的計劃檢修,浪費了大量的人力、物力和財力,同時也造成了停電損失和設備壽命的降低。目前,電力系統單位正致力于高壓斷路器由計劃檢修到狀態檢修的轉變,不再以投入年限和動作次數作為衡量標準,而是以設備的實際狀態為維修依據。用狀態檢修取代傳統的定期檢修已是發展的必然趨勢。
斷路器機械特性在線監測內容
機械故障是斷路器故障的主要原因,有關斷路器機械狀態的監測主要有行程—時間的監測、分合閘線圈電流的監測及操作過程振動信號的監測等。
1.1斷路器行程—時間特性曲線監測
行程—時間特性曲線是斷路器工作狀態的重要表征,通過在動觸頭下或觸頭的絕緣拉桿下安裝位移傳感器,再經過采樣濾波后,可得到斷路器動觸頭行程隨時間的變化關系。通過對行程位移的監測還可以提取各種機械動作參數,進而判斷斷路器操動機構的健康狀況。一般來說,各種機械動作參數都有其好的取值范圍,如動觸頭的大分(合)閘速度不宜過大,否則會對機構零部件造成重大撞擊;若分、合閘速度過小,又會造成動觸頭不能可靠地進分、合閘操作,使斷路器工作失效。
1.2分合閘線圈電流的監測
斷路器在分合閘過程中,線圈電流隨時間而變化。通過對斷路器分合閘線圈電流的監測,可計算操動機構的啟動時間、拉桿運動時間、線圈通電時間等,同時結合斷路器自身的參數范圍,可判斷斷路器是否發生偷跳、誤動、拒動等運行狀態。
1.3機械振動信號的在線監測
由于斷路器在分合閘操作中所產生的振動信號無規則的,加上現場環境噪聲的影響,使得分析處理起來比較困難。斷路器機械狀態的改變將導致振動信號的變化,這是利用振動信號作為故障診斷的理論依據。通過適當的檢測手段和信號處理方法,可以識別振動故障源。斷路器的很多故障都能從相關監測量的波形上直接表現出來。例如基座螺絲松動;操作系統的線圈卡塞;拉桿和轉軸連接部分出現卡塞;操動機構線圈發生卡塞。因此,振動信號的辨識是斷路器振動信號監測的重要內容,其特點主要有:
(1)具有高強度沖擊、高速度運動特點;
(2)振動信號具有瞬時非平穩性,不具有周期性;
(3)在制動、緩沖過程中,具有強烈的沖擊振動。
斷路器在線監測與診斷技術近年來受到了高度重視,但現有的在線監測裝置功能不全,缺乏足夠的數據積累,故障診斷分析能力也存在不足,仍需加強基礎性的研究。隨著傳感技術、計算機技術、信號處理技術的日趨完善,斷路器在線監測技術己進入一個新的發展階段,開展綜合性的高壓斷路器在線監測技術具有重要的理論和實用價值。