高压断路器运行状态实时监测系统在包家变电站的应用

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1、高压断路器实时监测装置在包家变电站的应用林乐亭尹玉芳朱景明陆敬辉摘要:根据我局ABB公司生产的HPL系列弹簧机构断路器在运行中出现异常的现状，我局和东北电力大学共同研制开发了一套弹簧操作机构高压断路器实时运行状态监测装置，本文着重介绍该装置对HPL系列高压断路器的合分闸震动监测、主辅触头分合闸同期性检测和分合闸线圈的电流波形分析等功能的监测意义和应用。关键词:分合闸震动、主辅触头同期性、状态监测目前我国的高压断路器基本尚处于定期检修状态，这种传统的计划检修往往造成人力、物力的浪费。采用设备状态监测手段对正在运行中的断路器进行评估或诊断，进而有针对性的采取相应措施，最

2、大限度的延长设备的检修周期及使用寿命，减少检修次数，降低检修费用，提高设备的投运率。为实现状态检修提供科学的依据和专家决策建议。下面就该装置的几项检测功能在现场中的应用简介如下：一、断路器分合闸震动的监测弹簧操作的断路器其结构的可靠性远远高于液压操作机构，无处渗内泄、爆管失压等隐患。但如果其分合闸缓冲装置失效，将可造成弹簧机构不可修复的破坏。曾有开关厂，在生产线配错弹簧机构的缓冲器，造成基建调试时，数台机构动力及传动部件震裂。鉴于此2004年在该型开关春秋检小修标准化作业中，注重机构分合闸缓冲器的检查。2007年我局东丰变电站发现一组HPL-220开关C相分合闸缓冲

3、器有渗滴油现象，通过用厂家专用仪器检测，其缓冲时间小于30ms，在现场及时的将其更换，消除了设备损坏的隐患（见图1）。图一我局今年包家站也发现弹簧机构内有固定螺栓因震动而断裂（见图耳二、三）。鉴于此应研制一种装置，应预先针对新投运开关分合闸动作时产生的振动波形曲线作为基准波形。当开关弹簧机构出现缓冲器漏油失效、弹簧或传动部分出现裂纹、卡涩、固定螺栓松动以及传动变直部分异常时，其原振动的固有频率和振幅就会发生变化，以此为判据对波形异常的机构进行检查。图二图三本装置是在断路器机构箱底部安装振动传感器，传感器采用压电式加速度传感获得振动信息，加速度传感器将振动信号转换成电

4、荷信号，通过电荷放大器转换成电压信号，再通过共振解调器获得故障信号。二、开关主辅触头同期性的检测目前，国产高压断路器出厂试验无主辅触头同期性的检测。进口断路器如ABBHPL系列开关出厂试验有分合闸过程中，主辅触头的同期检测，但目前现场投运前和运行春秋检大小修在有无规程中，均无此要求。实际上，开关主辅触头的周期性对设备本身正确动作和电网的稳定有着很大的因果关系。例如，当断路器重合于永久性短路故障时，在出现合闸预击穿瞬间，保护如正确动作就会出口，10—25ms后分闸控制直流将会加到分闸线圈，但此时串接在分闸回路的辅助接点触头如果还没有闭合，直流将不会加在分闸线圈上；如果

5、辅助触头滞后一次主触头超过300ms，保护将会误判断路器拒分而失灵保护动作越级跳闸。如果辅助触头滞后一次触头100ms闭合，其金属短接时间过长也将会对电网产生冲击。2005年、2006年我局承担东北电网系统大扰动试验，为了保证500断路器合于人为短接故障而能正确分闸，又加了合闸后100ms临时后备强跳保护。但是，如果被试验开关本主辅触头同期性超过100ms，也不能保证大扰动试验的圆满成功。同样的道理，如果线路出现雷击等短路故障，断路器分闸后，为了保证与重合闸装置的正确配合，其串接在合闸回路的辅助接点（触头）也应保证一次主触头与静触头分离后200ms内闭合，使重合闸保

6、护装置发出的控制直流顺利的加到合闸线圈上，保证重合闸成功。目前，我局使用国网招标的平顶山LW10-220开关在投运前验收时发现，主辅触头同时不合格，但已通过调整达到合格标准。另我局各站新上的监控系统对断路器相间不同期性的监测其信号取自于辅助接点（触头），如果主辅触头不同期则测控单元不能正确反映该断路器的一次相间不同期。该装置一次分合信号取自于一次CT二次；二次分合信号取自与辅助接点。断路器运行中每次分合闸都将对其监测。（见图四）图四三.分合闸电磁铁线圈电流检测分合闸线圈是控制断路器动作的关键元件，应用电流传感器可以方便地测出其电流波形如图五所示。此电流波形蕴含着多种

7、信息，图中T0为控制直流到达时刻，T1为铁芯在安匝电磁力作用下开始动作时刻，T2代表铁芯敲击脱扣机构的负载而显著减速或停止运行的时刻，T3可视作开关机构辅助接点断开分合闸线圈直流时刻，T1-T0与控制电源及线圈电阻有关，T2-T1的变化表征电磁铁铁芯运行机构有无卡涩及脱扣释能机械负载变动情况，T3-T2或T3-T0均可以反映操作传动系统运动的情况。电流波形I1、I2、I0还可以反映电源电压、线圈电阻及电磁铁铁芯运行的速度信息。分析以上参数的变化可诊断断路器部分机械故障趋势，尤其是拒分、拒合等故障。每种类型的断路器其分合闸线圈波形都有其固有特征，图六和图七为ABB