國網(wǎng)江蘇省電力有限公司南通供電分公司 葛 欽 黃一唯 周威林 馬益鋒 陳 健 周 陽

斷路器屬于電力系統(tǒng)中非常重要的設備，屬于保護電力系統(tǒng)安全性的關鍵設備。斷路器本身須具備較好的斷流功能及完善的滅弧結構。斷路器的功能一般體現(xiàn)在兩方面：一是基于電力系統(tǒng)的運行情況及具體需求，快速且準確地完成電路或設備間的連接或斷開，促使其可快速進入或退出運行工作狀態(tài)；二是運行期間如發(fā)生故障可以和機電保護系統(tǒng)快速切斷，從而促使系統(tǒng)當中其他的線路、設備維持正常運行狀態(tài)，從而減少事故的負面影響及危害。及時判斷斷路器的故障分類結果，并采取有效的檢測技術措施是保障斷路器運行效果的關鍵。

1 斷路器的分類

基于控制和保護對象不同的斷路器類型實行劃分時，一般可將其劃分為發(fā)電機斷路器、控制斷路器、輸電和配電斷路器等不同類型。但在具體生產(chǎn)期間一般是根據(jù)滅弧介質(zhì)、方法的不同實現(xiàn)對斷路器類型的劃分，一般可以劃分為三種類型。

油斷路器。屬于應用最早的類型，滅弧介質(zhì)本身是以絕緣油為主，一般是按照斷路器應用滅弧介質(zhì)質(zhì)量情況劃分為多油斷路器和少油斷路器，油斷路器在我國應用相對常見，但因為比較多、高的安全風險隱患影響，當前應用比較頻繁的設備為無油或少油斷路器；壓縮空氣斷路器。在20世紀德國AEG公司最先生產(chǎn)了壓縮空氣斷路器，其原理主要是借助壓縮后壓力提升空氣吹滅電弧，其最為明顯的優(yōu)勢是壓縮快速、滅弧能力相對較強。在具體的工作流程方面，一方面存儲罐中加入了高壓氣體，在觸頭斷開的同時會形成電弧，此時儲存罐中的高壓空氣會被吹出，同時散熱冷卻的作用會促使電弧柱熱電離并逐漸消散；SF6斷路器。其出現(xiàn)也是在20世紀，命名主要是因為應用的滅弧介質(zhì)為SF6惰性氣體，SF6氣體本身具備絕緣的特性，該氣體具備較好的滅弧性能。SF6斷路器的應用優(yōu)勢主要在于開端能力相對較強以及可以實現(xiàn)連續(xù)性的開斷，整個安全性能較高且壽命較長，但缺陷在于結構過于復雜以及成本過高，我國高壓以及超高壓電網(wǎng)中經(jīng)常被應用。

2 斷路器的檢測技術

2.1 在線監(jiān)測技術

在線監(jiān)測技術主要是基于設備的狀態(tài)監(jiān)測實現(xiàn)對信號的采集，在獲得設備信號后對其進行處理并獲得設備特征信號，對特征信號進行狀態(tài)識別從而實現(xiàn)對故障的診斷，基于知識庫實現(xiàn)對故障的診斷及結果的驗證，并基于最終判斷結局制定結論與決策措施。一般斷路器的故障檢測與診斷流程主要分為三部分[1]。

一是狀態(tài)檢測以及信號的采集。電氣設備在運行期間處于一個相對變化狀態(tài)，對于設備的狀態(tài)檢測不僅需保持及時，還需保障設備處于一個相對穩(wěn)定狀態(tài)。同時需及時做好對設備信號的采集并獲得相應的檢測信號，將其傳輸?shù)胶罄m(xù)單位后進行接收處理；二是信號的處理?；诤罄m(xù)單位的應用需求對接收到的待測信號進行識別與判斷，同時對其進行濾波、去噪，提高信號比并完成對信號的分解，并為后續(xù)的診斷工作提供支持；三是狀態(tài)識別?？蓪⑻幚硗瓿珊蟮男盘柡同F(xiàn)有標準進行比對，在性能指標超出了規(guī)定范圍的基礎上則可評價成為故障狀態(tài)，之后可基于故障類別以及嚴重程度進行相應的處理。

2.2 斷路器振動信號基礎特征

從國際統(tǒng)計數(shù)據(jù)看，斷路器的操作機構故障在整個故障方面的占比約50%以上，同時呈現(xiàn)出持續(xù)上升階段，在我國大多數(shù)企業(yè)中斷路器操作機構的故障發(fā)生率一般70%左右[2]。針對斷路器在運行期間的檢測結果，一般可劃分為機械特征、開端能力、絕緣性能及操作回路四方面。斷路器的觸頭因遭受操作機構動作和連桿部位的推動影響，在推動機構的作用影響下不同的形態(tài)下振動的部位并不相同。針對振動波形一般可以通過結構部件進行傳遞，同時傳遞期間以及整個過程會不斷的衰竭，所以斷路器之上采集的信息波形普遍會以非線性進行衰竭，最終形成沖擊波。

斷路器的機械特征一般是借助振動信號完成相應的信息反饋，振動信號的差異也會直接提示機械部位的故障，一般情形故障涉及到合閘鐵心出現(xiàn)卡滯松動、軸銷脫落、脫扣失靈以及部件損傷。在故障發(fā)生的同時部件上面的振動信號也會發(fā)生直接改變，此時可對不同部位的振動信息實現(xiàn)采集，并進一步對比分析判斷故障的位置和類型，從而達到多部位的在線監(jiān)測。另外，如果單純保障振動源頭和傳遞路徑不變化，便可獲得相對平穩(wěn)的振動信號。針對規(guī)格相同的斷路器而言，所形成的振動信號具備較高的相似性，從而促使振動信號的不同故障類型和位置獲得準確判斷。

2.3 檢測點選擇

振動信號在斷路器的結構中傳播具備復雜化特征，不僅需考慮傳播的路徑及整個過程，同時還需注重振動波的類型以及衰減表現(xiàn)[3]。對此，在檢測期間須高度重視檢測位置是否合理，同時基于不同位置實現(xiàn)對不同故障的判斷，這也證明了斷路器檢測期間檢測點選擇的重要性。例如，一般情形下斷路器的桶內(nèi)觸頭連桿振動不僅可體現(xiàn)在滅弧桶上、同時可在支架上，不容易被檢測到振動信號。

一般監(jiān)測點的選擇方式有兩種：一是傳感器直接安裝在動觸頭的連接桿上，同時保障振動波形的效果，需盡可能貼近觸頭從而獲得準確的振動信號。在時間和強度均可實現(xiàn)對振動情況進行體現(xiàn)的同時，需將傳感器在斷路器內(nèi)部進行安裝，這一種安裝形式本身屬于侵入性操作，所以很容易對斷路器的部位形成影響、導致其無法正常運行；另一種是傳感器安裝于斷路器的基座上，這種安裝方式屬于非侵入性操作，所以并不會導致斷路器內(nèi)部結構遭受損壞，更加方便、安全、可靠，振動效果也更加理想，當前最為常見的處理方式便是將振動信號的傳感器安裝在斷路器的基座上。

3 斷路器常見故障及解決方法

拒分閘故障。拒分閘故障中斷路器處于長期工作狀態(tài)，長時間的持續(xù)工作很容易導致?lián)p傷或設備老化，假設無法及時做好維修管理，很容易導致故障發(fā)生。如出現(xiàn)拒分閘故障需先做好檢查工作、也就是跳閘回路，如出現(xiàn)局分閘故障需先進行檢查，如果正常狀態(tài)下跳閘鐵芯無反應則屬于故障[4]。

液壓機構故障。最為常見的是密封圈損傷，密封圈屬于液壓機非常重要的設備，其功能對于液壓油形成密封保障，如密封圈發(fā)生故障問題則可能會導致密封效果不佳，此時會導致大量泄漏，長時間很易導致元件性能遭受損傷。這一故障的發(fā)生原因主要在于液壓油自身問題以及液壓調(diào)高系統(tǒng)發(fā)生故障。液壓油當中存在雜質(zhì)時會導致密封圈被擠壓到溝槽中從而形成損壞。對于液壓調(diào)高系統(tǒng)的故障而言，在液控回路當中液控油源非常重要，該系統(tǒng)當中一個調(diào)高泵，如果單項調(diào)節(jié)閥出現(xiàn)不穩(wěn)定便會導致電控失靈，從而形成異常表現(xiàn)。

性能故障。性能故障中最為常見的設備便是SF6斷路器，該斷路器本身的絕緣與滅弧功能較強，發(fā)揮作用的根本在于SF6氣體，在發(fā)生作用的同時不可避免在滅弧室內(nèi)存在自由導電雜質(zhì)，發(fā)生混淆之后的SF6氣體會對電路形成負面影響，從而導致滅弧失敗。在這一過程中擊穿電壓的形成屬于多因素導致的，最為常見的故障因素在于雜質(zhì)的位置、大小以及材質(zhì)。

基于高壓斷路器的重要性，在故障處理期間如單純進行維修很難解決根本問題，所以在操作期間需應用狀態(tài)檢測技術進行處理。不同的檢測方式對于設備環(huán)境有著不同的要求，所以如何合理選擇監(jiān)測方式也顯得非常重要。在獲得信息之后，相關技術人員需及時做好對信息的分析與判斷，在監(jiān)測期間須注重時間問題，確保其可在周期來臨時合理處理，但這一方式并不是絕對的，仍需基于實際情況而決定，如果斷路器的運行狀態(tài)良好，則可適當延長檢修的周期。狀態(tài)檢修期間需保持實事求是、細節(jié)客觀的基礎原則，促使整個工作流程保護規(guī)范化原則，同時在實施標準方面需做好評估，同時基于評估結果制定詳細的處理方式。在制定完成后應第一時間上交生產(chǎn)技術部門，基于領導審批明確合格后再投入到檢修工作。對于斷路器維修過程也存在一定的隱患，為更好保障人員安全需做好安全培訓，并在檢修期間落實安全防護工作?；谘不貦z查制度落實監(jiān)控中心的管理工作。只有保障多方面制度不流于形式的基礎上，才可更好地保障人員安全，確保設備故障檢測結果可靠性。

綜上，隨著斷路器的類型、應用數(shù)量不斷增加，斷路器的故障發(fā)生率及故障危害均在不斷提高。為更好保障電力系統(tǒng)運行可靠性，需高度重視斷路器的結構特征，基于故障發(fā)生風險及故障危害等因素，針對性的強化試驗措施，同時在斷路器故障發(fā)生前做到早期判斷并及時處理，重大事故發(fā)生風險保障電力系統(tǒng)的綜合運行水平，促使斷路器的試驗結果可靠性得到支持。