黨星飛 周小燕

國(guó)網(wǎng)榆林供電公司 陜西 榆林 719000

引言

對(duì)于變電站內(nèi)部的電氣設(shè)備來(lái)講，由于其長(zhǎng)時(shí)間處于工作狀態(tài)，因此不可避免地會(huì)出現(xiàn)部分問(wèn)題，如果這些問(wèn)題沒(méi)有得到及時(shí)有效解決，勢(shì)必會(huì)嚴(yán)重影響變電站的建設(shè)和發(fā)展，因而掌握科學(xué)合理的維修技術(shù)相當(dāng)重要。在電力系統(tǒng)的持續(xù)發(fā)展過(guò)程中，斷路器中包含了電能的調(diào)節(jié)功能。電網(wǎng)的可靠性與安全性會(huì)直接影響到高壓斷路器的實(shí)際運(yùn)行狀態(tài)[1]。

1 高壓斷路器常見(jiàn)故障

1.1 拒動(dòng)

高壓斷路器拒動(dòng)分為拒分、拒合兩種故障，拒分對(duì)電網(wǎng)威脅較大，會(huì)導(dǎo)致越級(jí)跳閘，導(dǎo)致系統(tǒng)癱瘓。拒動(dòng)則是多方面因素造成的故障。

1.1.1 拒絕合閘可能性原因?yàn)??；芈酚须妷簳r(shí)線圈燒毀或斷線或鐵芯出現(xiàn)卡色，回路無(wú)電壓時(shí)熔絲熔斷，或輔助開(kāi)關(guān)觸點(diǎn)接觸不良，或二次回路接觸不良；當(dāng)鐵芯動(dòng)作后操作杠桿未啟動(dòng)?？赡苄栽?yàn)椋哼\(yùn)動(dòng)過(guò)程受阻、合閘鎖扣入牽引桿過(guò)深、線圈端子電壓偏低、鐵芯撞桿導(dǎo)致變形；操作機(jī)構(gòu)未釋放?？赡苄栽?yàn)椋褐黧w或操作機(jī)構(gòu)被卡住、杠桿扭曲變形、牽引桿未出“死區(qū)”。

1.1.2 拒絕分閘可能性原因?yàn)?。線圈端子帶電壓時(shí)鐵芯卡澀、線圈燒毀或部分?jǐn)嗑€。線圈端子不帶電壓時(shí)熔絲熔斷或二次回路接觸不良；機(jī)構(gòu)連板系統(tǒng)未動(dòng)作?？赡苄栽?yàn)椋罕倔w或者部分機(jī)構(gòu)嚴(yán)重卡澀。

1.2 誤動(dòng)

斷路器中的電力系統(tǒng)的重要影響因素就在于斷路器的誤動(dòng)作，導(dǎo)致出現(xiàn)自動(dòng)合閘，此后又出現(xiàn)分閘，儲(chǔ)能后自動(dòng)合閘等現(xiàn)象[2]。其異常表現(xiàn)和可能性分析如下：線圈儲(chǔ)能后合閘。可能性原因?yàn)椋簭?fù)歸彈簧變形致使四連桿為復(fù)位、合閘四連桿的受力過(guò)小、鎖扣支架支撐連接松動(dòng)、電機(jī)電源未接及時(shí)切換；無(wú)分閘信號(hào)可自動(dòng)分閘?？赡苄栽?yàn)椋悍珠l線圈的動(dòng)作電壓過(guò)低、繼電器觸點(diǎn)始終閉合、二次回路出現(xiàn)接地現(xiàn)象；分閘后又合閘?？赡苄栽?yàn)椋悍珠l扣和操作機(jī)構(gòu)未復(fù)位、鎖鉤表面變形嚴(yán)重致使鎖扣不穩(wěn)定、操作機(jī)構(gòu)復(fù)位后幅度過(guò)大。

1.3 絕緣

在高壓斷路器的總故障中，絕緣故障的頻率較高，分為內(nèi)絕緣故障、外絕緣故障和瓷套閃絡(luò)故障[3]。外絕緣故障容易發(fā)現(xiàn)和處理，而斷路器內(nèi)的異物容易引起故障，因此有必要進(jìn)行有針對(duì)性的檢查。

1.4 載流

高壓斷路器的觸頭接觸不良會(huì)導(dǎo)致不同程度地觸頭過(guò)熱和載流。這種情況要求電力部門(mén)做好溝通，首先降低電網(wǎng)實(shí)際負(fù)荷，安裝新的斷路器觸頭[4]。新斷路器的接觸異?？赡苁怯捎诎惭b過(guò)程中斷路器動(dòng)觸頭與靜觸頭錯(cuò)位，造成接觸不良。

1.5 泄漏

泄漏是指放油閥關(guān)閉不嚴(yán)或密封不嚴(yán)造成的漏油。液壓油管路接頭泄漏會(huì)導(dǎo)致液壓機(jī)嚴(yán)重漏油。氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)在壓縮空氣管路連接處可能漏油，儲(chǔ)氣罐放水閥操作不當(dāng)易導(dǎo)致氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)漏氣。

2 高壓斷路器故障診斷方法

在高壓斷路器運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中所發(fā)出的振動(dòng)信號(hào)是對(duì)設(shè)備當(dāng)下運(yùn)行情況的一個(gè)主要反映，當(dāng)下如何高效捕捉到振動(dòng)信號(hào)是開(kāi)展故障診斷處理的一個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié)，對(duì)振動(dòng)信號(hào)所開(kāi)展的分析處理是全面掌握設(shè)備有效特征的基礎(chǔ)條件。

2.1 時(shí)域分析法

此方法在1980年后才正式開(kāi)始逐漸應(yīng)用，對(duì)時(shí)域信號(hào)所產(chǎn)生的均值及標(biāo)準(zhǔn)差進(jìn)行計(jì)算，以此構(gòu)成一個(gè)對(duì)應(yīng)的特征向量，并既定有兩種特征來(lái)對(duì)斷路器的狀態(tài)進(jìn)行表征，但這種特征提取方式無(wú)法精準(zhǔn)反映出局部故障的信息，因此在分析法中的優(yōu)勢(shì)不足，在實(shí)際工程應(yīng)用中缺乏相應(yīng)的價(jià)值。而就動(dòng)態(tài)時(shí)間規(guī)整法（DTW）來(lái)說(shuō)，對(duì)其最早期的應(yīng)用是在語(yǔ)音識(shí)別范疇，能有效地將各孤立點(diǎn)進(jìn)行有序匹配以及識(shí)別[5]。按照斷路器所發(fā)出的正常信號(hào)中所帶有的獨(dú)立性，選出一組正常的振動(dòng)信號(hào)作為參考的主要標(biāo)準(zhǔn)，將實(shí)際振動(dòng)信號(hào)所產(chǎn)生的時(shí)間特征量與其進(jìn)行比較分析，以此來(lái)確定其是否屬于正常運(yùn)行狀態(tài)。但這種方法無(wú)法準(zhǔn)確感知信號(hào)在整體強(qiáng)度上的變化，因此也有一定局限性。

2.2 頻域分析法

是轉(zhuǎn)換時(shí)域信號(hào)為頻域類(lèi)型、再通過(guò)對(duì)正常信號(hào)以及測(cè)試信號(hào)頻譜所對(duì)應(yīng)的各頻率分布與波動(dòng)變化進(jìn)行比較，進(jìn)而根據(jù)頻譜中產(chǎn)生的突變量來(lái)對(duì)斷路器故障進(jìn)行診斷，但因高壓斷路器的振動(dòng)信號(hào)屬非線性信號(hào)且周期性并不夠明顯，因此就難以從頻域中找出相應(yīng)明顯的突變量，還需開(kāi)展更為深入的分析研究。

2.3 時(shí)頻分析法

這種方式是對(duì)時(shí)域及頻域兩種分辨率的綜合，能在斷路器操動(dòng)機(jī)構(gòu)振動(dòng)信號(hào)的識(shí)別分析中有效適用。當(dāng)下經(jīng)驗(yàn)?zāi)B(tài)分析法、小波分析及小波包分析等都是時(shí)頻分析法中的主要應(yīng)用模型。經(jīng)驗(yàn)?zāi)B(tài)分解（EMD）適用在對(duì)非線性以及是非平穩(wěn)信號(hào)的分解中，采取了自適應(yīng)信號(hào)的分解算法[6]。EMD可按照信號(hào)自身屬性與特點(diǎn)來(lái)開(kāi)展分解及重構(gòu)原始信號(hào)，且EMD還可有效處理非平穩(wěn)信號(hào)，然而EMD的算法還是有著不少劣勢(shì)，如端點(diǎn)效應(yīng)、模態(tài)混疊等。因此，以?xún)?yōu)化后的集合經(jīng)驗(yàn)?zāi)B(tài)來(lái)分解振動(dòng)信號(hào)，接著對(duì)分解后所得到的多組信號(hào)進(jìn)行二維譜熵的計(jì)算，然后把構(gòu)成特征向量放到標(biāo)準(zhǔn)的診斷模型里開(kāi)展故障診斷工作。而小波變換主要是針對(duì)非平穩(wěn)信號(hào)的分析處理，對(duì)振動(dòng)信號(hào)進(jìn)行分析后能得到一個(gè)根據(jù)頻率而進(jìn)行改變的時(shí)頻窗口。

3 SF6斷路器特點(diǎn)

SF6氣體具有良好的絕緣性，同時(shí)其具有較為穩(wěn)定的性狀不易液化，因此其被廣泛地應(yīng)用于斷路器的制造中。SF6斷路器具有體積小、占地面積小、檢修周期長(zhǎng)、允許多次分合閘、斷路器單元斷口分?jǐn)嚯娏魅萘看蟆缁r(shí)間不長(zhǎng)、耐壓高四大優(yōu)點(diǎn)，與原廠油斷路器相比同一電壓等級(jí)，斷路器的絕緣柱數(shù)和斷口數(shù)較少，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。普通高壓油斷路器的檢修工藝復(fù)雜，與之相比，斷路器更省時(shí)省力。斷路器彈簧儲(chǔ)能機(jī)構(gòu)維修方便，電池容量小，性能優(yōu)于電磁或液壓機(jī)構(gòu)（油斷路器）；油斷路器配有大功率開(kāi)關(guān)電源，不改變其動(dòng)作，容易發(fā)生故障泄壓、漏油等問(wèn)題。

4 SF6斷路器故障處理

4.1 SF6斷路器故障監(jiān)控

隨電力系統(tǒng)對(duì)電力設(shè)備要求的提升，電氣設(shè)備相關(guān)技術(shù)也在高速發(fā)展，現(xiàn)階段基于SF6氣體絕緣性原理所制造的斷路器已基本替代了傳統(tǒng)的油斷路器，并作為變電站中的重要電氣組件在電力分配和電路保護(hù)方面承擔(dān)著重要的作用[7]。相應(yīng)地在針對(duì)斷路器進(jìn)行監(jiān)控的技術(shù)也隨著信息技術(shù)和電子技術(shù)的發(fā)展有了較為顯著的提升，現(xiàn)階段的針對(duì)SF6斷路器進(jìn)行電力監(jiān)控的系統(tǒng)其具有豐富的傳感器其配置，以及中央控制系統(tǒng)和數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)。

4.2 SF6斷路器故障診斷

SF6斷路器故障診斷主要以SF6斷路器故障監(jiān)控系統(tǒng)所采集回的數(shù)據(jù)信號(hào)作為主要的判斷依據(jù)，在中央控制系統(tǒng)將SF6斷路器所在電路的電力信號(hào)以及氣體密度等信號(hào)的數(shù)字量傳輸?shù)綌?shù)據(jù)分析系統(tǒng)時(shí)，數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)將所采集到的數(shù)據(jù)信息與預(yù)先設(shè)定的理想范圍進(jìn)行比對(duì)，當(dāng)所采集的信息皆處于理想的閾值范圍內(nèi)時(shí)，故障診斷系統(tǒng)將斷定SF6斷路器不存在故障隱患。對(duì)于超過(guò)設(shè)定范圍的狀態(tài)信息，故障診斷系統(tǒng)應(yīng)當(dāng)根據(jù)實(shí)際電路的中的電力信號(hào)數(shù)據(jù)以及SF6斷路器檢修人員在現(xiàn)場(chǎng)所觀測(cè)到的電力設(shè)備磨損情況進(jìn)行綜合的考慮，同時(shí)結(jié)合從電路系統(tǒng)中所采集到的波形數(shù)據(jù)，利用計(jì)算機(jī)的數(shù)據(jù)分析能力進(jìn)行故障的判斷。

5 變電站SF6斷路器檢修維護(hù)措施

5.1 檢修準(zhǔn)備工作

檢修前應(yīng)制定詳細(xì)的檢修計(jì)劃和程序，對(duì)參加檢修的技術(shù)人員進(jìn)行培訓(xùn)和考核，確保檢修過(guò)程有序高效。SF6斷路器是一種重要的變電設(shè)備。檢查前應(yīng)切斷斷路器電源，回收裝置內(nèi)SF6氣體向回收裝置和彈簧釋放裝置的能量，用真空泵抽出裝置內(nèi)的空氣，然后向裝置內(nèi)注入氮?dú)饣蚍€(wěn)定氣體，再次抽出殘余氣體，保證裝置內(nèi)部的真空環(huán)境，并制備所需的清洗劑和吸附劑。

5.2 氣體檢漏

對(duì)氣體進(jìn)行檢漏必須使用專(zhuān)用的檢漏儀，檢測(cè)氣體泄漏原因。如果發(fā)生氣體泄漏，工作人員不能待在該區(qū)域，需停留在泄漏點(diǎn)10m以外的地方，再次進(jìn)入工作區(qū)域時(shí)需要等到泄漏停止。如果泄漏發(fā)生在內(nèi)部，此時(shí)再進(jìn)行工作時(shí)，需要穿戴防護(hù)工作服，而且必須使用防毒面具，才能進(jìn)行工作。為了保證工作人員的安全，在進(jìn)行SF6斷路器室內(nèi)檢測(cè)時(shí)，室內(nèi)空氣中的氧氣含量必須高于18%，進(jìn)行室內(nèi)通風(fēng)。對(duì)斷路器的撿漏，要嚴(yán)格遵守產(chǎn)品說(shuō)明書(shū)的要求，檢測(cè)儀器的探頭不宜長(zhǎng)時(shí)間處于該環(huán)境里。當(dāng)表針發(fā)生強(qiáng)烈報(bào)警時(shí)，說(shuō)明檢測(cè)探頭接觸到了高濃度的六氟化硫氣體，而且此時(shí)表針為滿刻度。在工作時(shí)應(yīng)該注意，避免將探頭處于六氟化硫氣體中，如果接觸應(yīng)該立即將探槍移到潔凈區(qū)。

5.3 檢測(cè)含水量

斷路器對(duì)含水量和六氟化硫氣體的純度都有要求，在內(nèi)部正常運(yùn)行時(shí)會(huì)發(fā)生閃絡(luò)，產(chǎn)生多種六氟化硫分解物，氣體絕緣設(shè)備中也會(huì)滲入大量的水分（大氣中）。要保證沖入設(shè)備中的氣體必須合格，同時(shí)還需要保證氣室的干燥。根據(jù)電力設(shè)備檢修試驗(yàn)規(guī)程，六氟化硫氣體濕度不得大于150μL/L，運(yùn)行中六氟化硫氣體濕度不得大于300μL/L。設(shè)備中充有六氟化硫氣體的單元在進(jìn)行安裝或檢修時(shí)，要從環(huán)境的粉塵度、濕度進(jìn)行控制。而檢修完成后或設(shè)備運(yùn)輸過(guò)程中，氣室內(nèi)要避免潮氣進(jìn)入，需要保持一定的六氟化硫氣體或氮?dú)庹龎篬8]。室內(nèi)氣體的處理主要包括干燥和清理兩種方式，干燥工作的基礎(chǔ)是靠抽真空和注入高純度的N2進(jìn)行處理，在處理時(shí)，必須要保證氣室干燥是合格的。通過(guò)對(duì)SF6斷路器壓力表的觀察，并結(jié)合六氟化硫氣體檢漏儀、微水含量測(cè)量?jī)x進(jìn)行六氟化硫氣體檢漏和水分測(cè)試，可以趁早發(fā)現(xiàn)漏氣現(xiàn)象和漏氣點(diǎn)，然后采取相關(guān)處理措施。

5.4 斷路器檢修

一般情形下數(shù)量眾多的數(shù)據(jù)信號(hào)是傳統(tǒng)故障診斷的判斷依據(jù)，但這種方式易受外界因素影響而出現(xiàn)偏差，采集環(huán)節(jié)也極其煩瑣，在對(duì)振動(dòng)信號(hào)與電弧信號(hào)的采集就很容易受到其他因素的影響，這就會(huì)使對(duì)電力設(shè)備故障診斷的精確程度大大降低。要適應(yīng)斷路器智能化的發(fā)展，對(duì)斷路器的故障檢測(cè)與排查也需通過(guò)狀態(tài)檢修的手段來(lái)進(jìn)行檢查，在電力設(shè)備出現(xiàn)故障后再進(jìn)行人工檢查。這樣的故障檢查方式極大程度地節(jié)約了人工成本與物力資源。狀態(tài)檢測(cè)需建立在構(gòu)建一個(gè)完整的在線監(jiān)控平臺(tái)基礎(chǔ)上，這樣就可通過(guò)智能診斷的方式彌補(bǔ)傳統(tǒng)斷路器的弊端。這種新型診斷方法主要通過(guò)信號(hào)處理提取信號(hào)的特征，再對(duì)這些特征進(jìn)行相應(yīng)的處理或通過(guò)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、模糊算法、粒子群算法進(jìn)行故障檢測(cè)。通過(guò)智能算法可以改善信號(hào)處理，使斷路器故障的診斷更加準(zhǔn)確。

6 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，變電站斷路器是電力系統(tǒng)重要組成單元，當(dāng)斷路器出現(xiàn)故障時(shí)，會(huì)給電力系統(tǒng)運(yùn)行可靠性及穩(wěn)定性帶來(lái)嚴(yán)重威脅。變電站中SF6斷路器的檢修是保障變電站電力分配和電路保護(hù)能力的重要工作，其應(yīng)當(dāng)依據(jù)科學(xué)的方法來(lái)規(guī)范有序進(jìn)行。而針對(duì)SF6斷路器的故障檢修，有待科研人員進(jìn)一步改進(jìn)和探索。只有做好變電站斷路器的維護(hù)和檢測(cè)工作，才能保證變電站系統(tǒng)穩(wěn)定、正常工作，從而安全、穩(wěn)定地供電。