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1、高壓開(kāi)關(guān)柜的在線監(jiān)測(cè)和故障診斷論文高壓開(kāi)關(guān)柜的在線監(jiān)測(cè)和故障診斷論文摘要摘要介紹了高壓開(kāi)關(guān)柜的故障表現(xiàn)及其原因指出了在線監(jiān)測(cè)的對(duì)象和方法,分析了開(kāi)關(guān)柜的特性及其與故障的關(guān)系,并介紹了幾種故障診斷方法。關(guān)鍵詞關(guān)鍵詞高壓開(kāi)關(guān)柜在線監(jiān)測(cè)故障診斷1前言前言高壓開(kāi)關(guān)柜是電力系統(tǒng)中非常重要的電氣設(shè)備。由于各種原因引起開(kāi)關(guān)柜運(yùn)而引發(fā)電力系統(tǒng)出現(xiàn)故障因此對(duì)開(kāi)關(guān)柜的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行在線監(jiān)測(cè)及時(shí)發(fā)現(xiàn)故障隱患對(duì)累積性故障做出預(yù)測(cè)對(duì)于保證開(kāi)關(guān)柜的正常運(yùn)行減少維修次
2、數(shù)提高電力系統(tǒng)的運(yùn)行可靠性和自動(dòng)化程度都有重要意義。高壓開(kāi)關(guān)柜分戶外式和戶內(nèi)式兩種10kV及以下多采用戶內(nèi)式。根據(jù)一次線路方案的不同可分為進(jìn)出線開(kāi)關(guān)柜、聯(lián)絡(luò)油開(kāi)關(guān)柜、母線分段柜等。10kV進(jìn)出線開(kāi)關(guān)柜內(nèi)多安裝少油斷路或真空斷路器斷路器所配的操動(dòng)機(jī)構(gòu)多為彈簧操動(dòng)機(jī)構(gòu)或電磁操動(dòng)機(jī)構(gòu)也有配手動(dòng)操動(dòng)機(jī)構(gòu)或永磁操動(dòng)機(jī)構(gòu)的。不同的開(kāi)關(guān)柜在結(jié)構(gòu)上有較大差別這將影響到傳感器的選擇和安裝。2高壓開(kāi)關(guān)柜的故障表現(xiàn)及其原因分析壓開(kāi)關(guān)柜的故障表現(xiàn)及其原因分析通
3、過(guò)對(duì)近10年來(lái)全國(guó)高壓開(kāi)關(guān)設(shè)備運(yùn)行情況的調(diào)查和數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)可以知道高壓開(kāi)關(guān)柜的故障主要有以下幾類(lèi):(1)拒動(dòng)、誤動(dòng)故障這種故障是高壓開(kāi)關(guān)柜最主要的故障其原因可分為兩類(lèi)。一類(lèi)是因操動(dòng)機(jī)構(gòu)及傳動(dòng)系統(tǒng)的機(jī)械故障造成具體表現(xiàn)為機(jī)構(gòu)卡澀部件變形、位移或損壞分合閘鐵心松動(dòng)、卡澀軸銷(xiāo)松斷脫扣失靈。另一類(lèi)是因電氣控制和輔助回路造成表現(xiàn)為二次接線接觸不良端子松動(dòng)接線錯(cuò)誤分合閘線圈因機(jī)構(gòu)卡澀或轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)不良而燒損輔助開(kāi)關(guān)切換不靈以及操作電源、合閘接觸器、微動(dòng)開(kāi)關(guān)
4、等故障。(2)開(kāi)斷與關(guān)合故障這類(lèi)故障是由斷路器本體造成的對(duì)少油斷路器而言主要表現(xiàn)為噴油短路、滅弧室燒損、開(kāi)斷能力不足、關(guān)合時(shí)爆炸等。對(duì)于真空斷路器而言表現(xiàn)為滅弧室及波紋管漏氣、真空度降低、切電容器組重燃、陶瓷管破裂等。(3)絕緣故障表現(xiàn)為外絕緣對(duì)地閃絡(luò)擊穿內(nèi)絕緣對(duì)地閃絡(luò)擊穿相間絕緣閃絡(luò)擊穿雷電過(guò)電壓閃絡(luò)擊穿瓷瓶套管、電容套管閃絡(luò)、污閃、擊穿、爆炸提升桿閃絡(luò)CT閃絡(luò)、擊穿、爆炸瓷瓶斷裂等。(4)載流故障7.2~12kV電壓等級(jí)發(fā)生的載流故
5、障主要原因是開(kāi)關(guān)柜隔離插頭接觸不良導(dǎo)致觸頭燒融。(5)外力及其他故障包括異物撞擊自然災(zāi)害小動(dòng)物短路等。種推斷是不可靠的并且只能測(cè)平均速度無(wú)法測(cè)得包含大量信息的斷路器動(dòng)觸頭行程曲線但它可以作為斷路器開(kāi)斷次數(shù)統(tǒng)計(jì)的依據(jù)。(3)位移傳感器測(cè)量直線位移的傳感器有很多如差動(dòng)變壓器式差動(dòng)電容器式霍爾效應(yīng)式等。如果直接測(cè)量斷路器動(dòng)觸頭的行程曲線首先要考慮的問(wèn)題是安裝以上所述的位移傳感器都需要將傳感器在位移方向上與動(dòng)觸頭導(dǎo)桿相連安裝上比較困難。解決方案
6、是尋求間接的方法一種設(shè)想是在可動(dòng)部分貼上或加工上對(duì)光線敏感的條碼狀線條或圖案通過(guò)光電發(fā)射和接收來(lái)感知位置以此來(lái)測(cè)得行程曲線。據(jù)此可得到斷路器動(dòng)觸頭的速度特性(包括瞬時(shí)速度、最大速度、平均速度等)。(4)壓力傳感器用于測(cè)量合閘彈簧壓力值大小判斷彈簧壓縮狀態(tài)但這種方法需要在機(jī)構(gòu)上安裝壓力傳感器很不方便。另一種方案是測(cè)量?jī)?chǔ)能電動(dòng)機(jī)的工作電流波形據(jù)此來(lái)間接判斷合閘彈簧的狀態(tài)。(5)振動(dòng)傳感器用于監(jiān)測(cè)振動(dòng)由于需監(jiān)測(cè)的振動(dòng)強(qiáng)弱范圍很廣從局部放電引起
7、的微弱振動(dòng)到故障引起的強(qiáng)大振動(dòng)都在其中需根據(jù)振動(dòng)頻率來(lái)選擇監(jiān)測(cè)參數(shù)和相應(yīng)的傳感器。以壓電晶體做敏感元件的加速度傳感器帶寬可達(dá)200kHz緊貼被測(cè)設(shè)備表面可用于監(jiān)測(cè)局部放電。對(duì)于其他振動(dòng)的監(jiān)測(cè)選擇低頻(10Hz~1kHz)振動(dòng)加速度傳感器即可。5高壓開(kāi)關(guān)柜的特性及其與故障的關(guān)系高壓開(kāi)關(guān)柜的特性及其與故障的關(guān)系由于高壓開(kāi)關(guān)柜是多個(gè)電氣設(shè)備的組合其內(nèi)部涉及電、磁、溫度等多種物理現(xiàn)象故障的表現(xiàn)形式和產(chǎn)生機(jī)理千差萬(wàn)別因此要對(duì)開(kāi)關(guān)柜進(jìn)行在線監(jiān)測(cè)并做
8、出較準(zhǔn)確的故障判斷乃至故障預(yù)測(cè)必須了解開(kāi)關(guān)柜的工作特性和故障特點(diǎn)。(1)結(jié)構(gòu)的多樣性結(jié)構(gòu)的多樣性導(dǎo)致了故障形式的多樣性。開(kāi)關(guān)柜內(nèi)存在多個(gè)電氣元件不同的元件有不同的故障表現(xiàn)。例如對(duì)于母線其故障表現(xiàn)為連接處的接觸電阻過(guò)大從而引起異常升溫對(duì)于絕緣拉桿其故障表現(xiàn)為絕緣性能下降。故障形式的多樣性給傳感器的選擇帶來(lái)了困難所選傳感器的類(lèi)型、性能、數(shù)量和安裝部位將直接關(guān)系到診斷的可信度。(2)工作狀態(tài)的多樣性在不同的應(yīng)用場(chǎng)合開(kāi)關(guān)柜的工作狀態(tài)有很大差別。
9、例如對(duì)于其中的斷路器而言有些斷路器需要頻繁接通與分?jǐn)喽行嗦菲鲃t在投入運(yùn)行后幾乎不動(dòng)作有些在壽命期限內(nèi)要多次開(kāi)斷短路電流而有的則一次都不用開(kāi)斷。這種工作狀態(tài)上的差異性給斷路器的在線監(jiān)測(cè)和故障診斷帶來(lái)了困難。例如通過(guò)斷路器動(dòng)觸頭的行程曲線可以獲知斷路器操動(dòng)機(jī)構(gòu)的運(yùn)行情況但如果斷路器投入運(yùn)行后長(zhǎng)期不執(zhí)行分?jǐn)嚓P(guān)合動(dòng)作則無(wú)法獲取行程曲線。(3)故障的隨機(jī)性和模糊性電氣設(shè)備的故障不僅取決于設(shè)備的當(dāng)前狀態(tài)還跟它的歷史狀態(tài)有關(guān)系同一種故障可能是由不
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