高压断路器是电力网中的重要设备。尽管随型式、结构及其工作原理的不同,不同的高压断路器的功能特性和经济性也有很大差异,但它们的作用都是一样的,它们都必需能可靠开断工作电流和短路电流,顺利地完成熄灭电弧和分、合电路的任务。高压断路器在开断短路电流时,触头间的电源电压恢复过程,往往由于振荡恢复电压的出现,不仅延长了开断电路的时间,甚至在特殊运行状态下,可能发生不能切断电弧或在系统中引起危险的过电压。这将威胁着设备的绝缘,并影响系统运行的稳定性,所以必须予以重视,同时采取相应对策。

1、实现高压断路器设备状态检修的目的

高压断路器设备状态检修可以实现经济效益和社会效益上的提高。主要表现在以下几个方面:

1)高压断路器状态检修之前的准备工作,状态管理不仅仅减轻了原手工作业的劳动强度、提高了工作效率,更重要的是,能够充分利用已有的状态信息,通过多方位、多角度的分析,*大限度地把握设备的状态,依此制定合理的检修维护策略。

2)在实行高压断路器设备状态检修制度后,可以通过适时的维修来避免重要设备故障,同时又避免了不必要的维修作业,依此在有限维修经费中寻求优化分配使用。特别是在做到能对设备的寿命进行正确估计后,就可以更有效地储存和安排设备备件,这可节省大量的备品经费。

3)通过对高压断路器设备的状态分析,对于预防类似事故、改进产品质量、提高设备监督管理水平具有重要的指导意义。
2、高压断路器设备状态检修的流程

高压断路器设备状态检修从整体上来说,分为宏观和微观两部分。宏观主要指设备的总体把握。通过宏观分析,对一些共性的设备质量问题发布相应的预防性措施,以防止类似事故的重复。宏观分析的资料来源涉及的设备数量越大,其分析结果的价值就越高。微观主要是对作为个体的具体设备进行分析,通过横向对比和纵向对比,来评估某个具体设备的健康状态。横向对比是将某个设备的状态信息与同类设备等相比较,以确定其劣化程度。比较时涉及的同类设备越多,结论就越可靠。纵向对比分析是从设备劣化的趋势来确定设备的状态,即不是单一地用一个阈值作为设备“好”与“坏”的分水岭,而是根据劣化的趋势来识别设备的状态。实践证明,有效的状态分析方法是:宏观和微观相结合、横向和纵向相结合。

从目前我们在状态检修的实践经验来看,设备状态检修的实现可分为三个步骤:

第一步骤是建立高压断路器信息。我们通常所说的设备状态信息主要包括静态数据和动态数据两种,其中静态数据主要包括以下几方面:①设备的出厂试验数据;②设备的缺陷、事故和检修记录;③设备的定期或非定期试验数据。而动态数据主要是指:①在线监测传送的实时数据;②与设备状态相关的实时运行信息。这个阶段的主要工作就在于建立和完善信息的采集、传输、储存环节。信息的采集方式是多种多样的,不同的信息类型有不同的采集方式,有模拟量采集、数字量采集等。在实践中,为了作到更可靠的纵向分析,在设备投运之前就要记录它的原始数据,包括设备的型号、参数指标、出厂试验数据等。

第二步骤是实现高压断路器设备状态的监督和预测工作,来确定合理的设备检修周期,这就初步实现了设备状态检修。过去对设备的监督仅仅是对其“好”与“坏”进行判断,实际上,相当部分的设备处在正常和有缺陷之间的第三种状态,即灰色状态,而这些设备才是状态监督的重点。作好这些设备的监督工作对提高企业的经济效益和运行水平具有非凡的意义。如高压断路器,单一的技术或者单一的专业往往不能充分地把握其状态,至少需要两种独立的方法才能做出判断。现在更有效的监督手段就是对设备进行跨专业分析。综合各专业的优势专长,更准确地掌握设备的健康状态。

第三步骤是在总体把握高压断路器设备状态的基础上,着眼于保持重要的系统功能,通过故障模式、后果及重要性分析,做出设备的寿命估计,预测设备的事故风险率,寻求可靠性与维修成本间的平衡。

3、断路器在线状态监测系统的发展方向

目前,状态监测产品是监测变电站电气设备的绝缘状态的多,监测其它性能的少。从在线监测系统的应用情况来看,应考虑以下几个方面的问题:

1)故障诊断阑值的确定。故障阂值的确定是正确诊断的前提,早期故障诊断的依据有赖于实际经验或标准,从在线监测装置提供的有关动作参数、性能参数,或者比较历史记录,分析运行特性的变化趋势,可以进行断路器状态判断。

2)断路器有三相联动操作、三相分相操作和单相断路器三种。采集量的种类一样,但采集量的个数差别很大。采样不可能兼顾三种情况,建议采样板的设计以三相联动操作断路器为主,兼顾单相运行断路器。三相分相操作断路器监测应加紧研究。

3)监测单元户外的安装,要解决抗干扰、防潮、长期运行稳定性问题。传感器的测量误差和响应时间与测量量的影响。如:霍尔电流传感器的反应时间可达10μs,但电磁隔离传感器的响应时间有350rns,因此要考虑如何修正的问题。

虽然断路器在线监测系统的发展经历了几年的时间,但从实际应用情况看,今后的发展还应考虑以下几个方面:

1)集成性。集高压断路器多项监测功能于一体,有利于多信息的融合,支持网络化集中管理。

2)通用性。由于断路器绝缘介质的不同(如油、SF6气体、真空),监测的项目不一样。在硬件设计时应考虑足够多的采样通道,保证采样板的通用性,可以满足不同类型的断路器要求。在软件设计中,采用组态技术实现不同类型断路器相关参数的设定。

3)扩充性。监测系统对监测的断路器的个数不受限制;考虑断路器就地采样单元与变电站在线监测系统的兼容,能为变电站综合自动化提供信息。

4)组合性。断路器就地采样单元内部插件模块化。

5)可靠性。监测系统良好的电磁兼容性和自检功能。

4、结束语

断路器在电能传输中占有重要位置,大到向一个国家或地区送电、小到向一个用户送电,都必须通过断路器。因维修或事故需要停电时,又必须通过断路器断电。断路器相当于传输中的咽喉要道。运行实践表明,通过高压断路器设备状态检修,可以提高电网整体可靠运行水平。

参考文献

[1]黄树红,胡扬,韩守木.火电厂设备状态检修概论[M].武汉:华中理工大学能源科学与工程学院,1998.

[2]金立湘.高压SF.断路器的电寿命试验[J].高压电器,1992.