高压断路器在线状态监测系统应用与发展

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1、高压断路器在线状态监测系统应用与发展胡文平尹项根张哲吴杰余摘要：研究了高压断路器在线监测系统的应用和发展，通过比较国内外断路器在线监测装置的使用情况，阐述了断路器在线监测和故障诊断的重要性，分析了当前断路器在线监测系统的运行特性及变化趋势，为提高运行可靠性和实施状态检修提供了依据和参考，最后指出了现阶段存在的问题和今后的研究方向。关键词：断路器在线监测故障诊断状态检修1引言随着电力体制改革的深入，在电力市场，电力系统需要进一步提高电力设备的可靠性。保证运行可靠性和维修经济性成为输电、发电企业适应市场竞争的迫切需要，用状态检修模式取代现有的计划检

2、修模式，是电力工业发展的趋势。根据国家电力公司公布实施《火力发电厂实施设备状态检修的指导意见》的要求，电力公司应根据自身设备的实际及人员、资金情况，选择一些适合实施状态检修的设备，先在一定范围内开展工作。550kV、220kV、110kV高压开关、厂地高压开关都已经被列入实施状态检测的范畴⋯。实现电气设备状态检修的基础是对设备的在线状态监测。在线监测能准确、实时地反映电气设备的状况和预测使用寿命，为检修决策提供依据【2』。电气设备状态监测不仅是设备状态检修模式的基础，也符合无人值守变电站——目前我国电力部门正在实施的电气运行管理模式的发展需要。

3、这就要求电力企业逐步形成一套融故障检修、定期检修、状态检修和主动检修为一体的、优化的综合检修方式，以提高设备的可靠性，并降低电力成本。2断路器在线状态监测的意义高压断路器在线状态监测系统用于监测变电站、开闭所、电厂高压断路器的机械性能、电气绝缘性能、触头电寿命及操作回路工作状态的监测，通过综合分析在线监测的数据和相关历史数据，诊断出高压断路器当前的工作状态，为电气设备状态检修提供决策依据。电力系统中，高压断路器数量最多、检修量大、费用高。有关统计表明[3’4]，变电站维护费用的一半以上是用在高压断路器上，而其中60％又是由于断路器的小修和例行检

4、修上；另外据统计，10％的断路器故障是由于不正确的检修所致，断路器的大修完全解体，既费时间，费用也很高，而且解体和重新装配会引起很多新的缺陷。在目前相对保守的计划检修中，检修缺乏一定的针对性。断路器在线状态监测系统能及时了解断路器的工作状态、缺陷的部位，减少过早或不必要的停电试验和检修，减少维护工作量，降低维修费用，提高检修的针对性，可显著提高电力系统可靠性和经济性。电力设备在线监测技术是电力系统的研究方向和发展趋势。3高压断路器的使用情况分析3．1国内电力系统断路器使用状况据各电力集团公司、省(区、市)电力公司(局)的统计”J，截至1999年

5、底，全国电力系统中运行的6--220kV配电开关共273153台，比1998年增加23261台，年平均增长率为93％，预·427·计2002年达到35万台。各电压等级高压开关的使用比例，以550kV装用量为100％，则550kV：363kV：252kV：126kV：725kV：40．5kV：12kV的比例为100％：51％：1653％：4491％：816％：6391％：27711％。部分省市电力公司断路器装用类型、电压等级和区域分布分别如图1、图2和图3所示。图3断路器区域分布状况统计3．2国外开关设备在线监测状况据资料介绍[“，美国于1995

6、年颁布了“电气设备绝缘诊断方法导则”，现已转向以在线监测为主，并已制定出有关标准。日本上世纪80年代开始进入以状态监测为基础的预知维修时代，其该项技术的研究与应用进展很快，并已积累了大量数据与经验，逐步形成了一些标准和较成熟的方法。1988年的GIS智能维护中就有监测内部电晕、分解气体、异音、耐电压特性、温升等项目。德国频谱化学和频谱应用研究所、科技研究与发展研究所的中央实验室开发的“离子迁移率频谱仪”，该仪器由分析传感器系统公司制造，作为SF6断路器气体现场监测的工具，该仪器·428·已在巴西的电力部门成功应用。在美国有50％以上的电力公司已

7、经应用状态检修技术对发电设备实施状态检修07-9]。美国ConsolidatedElectronics，Ine．(CEI)公司研制生产的SM6系列断路器监测器(美国专利号5，385，451)。能够在线测量SF6气体温度和压力，并连续地、实时地计算SF6气体密度。同时，还可监视断路器内加热器、操作电流、气体／液体压力以及跳闸，合闸线圈的工作状况，预测SF6气体泄漏趋势及其它潜在故障，避免了事故的发生，从而提高了电力系统运行可靠性。该监测数据即可通过现场PC机，也可通过RS232／485接口远程通讯获得，并且存贮数据长达10年之久，目前该产品已进人

8、中国市场。ABB公司在高压气体绝缘组合开关(GIS)的生产过程中，已经考虑到其断路器部分性能的状态监测【1⋯。如断路器储能状态的监测、断路器二次回路完