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[行业技术文章]SF6断路器的状态监测与故障诊断
更新时间:2013-05-12 发布:www.1024sj.com

摘要:对铁路牵引变电所SF6断路器的检修、状态监测和故障诊断技术进行了初步的研究和探讨,对SF6气体特征、压力监视及含水的监视和丈等进行了论述,并对SF6断路器状态监测和故障诊断进行了展看。

要害词:SF6断路器;检修;状态监测;故障诊断

中图分类号:TM561.2文献标志码:B文章编号:1003-0867(2007)02-0026-03

SF6断路器由于具有灭弧能力强、介强度高、维护周期长等点,已普遍运用在铁路电力牵引供电系统中。SF6断路器,是哄骗SF6气体作为尽缘介和灭弧介的高压断路器。SF6气体是无色、无臭、不燃、无毒的惰性气体,化学性能稳定。在电晕和电弧放电中,SF6被分化为硫和氟原子。电弧消失后,可重新连系成SF6。但在电极四周,由于金属蒸气加入了反应,生成金属氟化物和低氟化物,当气体内含有水份时,就可生成侵蚀性很年夜的氢氟酸(HF)。氢氟酸对尽缘材料、金属材料都有很年夜的侵蚀性,不能使用含硅的尽缘材料。是以应严酷控制装进断路器中SF6气体所含水份,而且进行需要的丈和状态监测,实时发现可能泛起的异常和故障预兆并进行检修,保证装备的正常运行,保证网络的靠得住供电。

是以水份是SF6气体中风险年夜的杂。SF6气体含水太高会危及电力装备的平安运行,主要浮现在:

•水份的存在影响气体分化物的生成;

•水与酸性杂在一起时,会使材料侵蚀,致使机械操作失灵;

•水份在低温下会在固体尽缘概况凝露,使沿面闪络电压急剧下降,致使事故。

1SF6断路器的故障及检修

1.1SF6断路器故障散布

SF6断路器机械故障身分占70,辅助和控制电路占19,主要电路的电气身分故障占11。

在未闭合或未断开的操作上占主要故障的48。

断路器的主要的故障可认为是:

•操作故障,包括驱动和操作故障;

•尽缘故障,包括主触头。

1.2检修策略

为了追求更好的检修方式和前途,提出了状态检修。状态检修是凭据进步前辈的状态监测和诊断技术提供的装备状态信息,判定装备的异常,预知装备的故障,在故障发生前进行维修的方式,即凭据装备的健康状态来放置维修计划,实施装备维修。

但对于SF6高压断路器,要真正做到状态检修仍很坚苦。高压断路器发生的故障,只有一部门是具有渐变的进程,而很多故障是突发性的,至少在今朝基本没法事前预知可能发生的故障,例如机械受力部件的失效等。就是对于渐变的一些元器件的老化进程,也没有揭示出具体的时间进程。是以,当前要完全做到状态检修还不太现实。可是,不管制造仍是运行单元,朝这个方针索求和起劲的进程正在加速。

今朝行上还没有制定出比力合理的检修周期和检修项目,响应的维护检修经验比力匮乏。凭据SF6断路器的现实状态,今朝可推荐策略以下。

“坚持日常监护,做好定期预试,安身于状态检修”。以定期离线实验和在线监测的手段为根蒂根基,贯彻状态检修的方式,对已表露和发现的故障及其窜伏性缺陷实时放置检修,这类状态检修包括了预知检修和后知检修。

状态检测要基于离线实验和在线监测两种方式,坚持定期的实验检查,成长在线监测手段,有掌控地延长定期实验的周期。坚持监控断路器的现实运行状态,认真分析断路器的现实状态,实时发现已有的或窜伏的缺陷和故障,进行有针对性的局部性检修。对于带有共性的问题,宜放置扩年夜性检修。

2SF6气体的状态监测

2.1SF6气体的压力监视

SF6断路器装备投运后,其尽缘性能和灭弧能力在很年夜水平上决议于SF6气体的状态,凡是应监视气体密度和气体纯度两个参数。

对于常规SF6断路器装备,监控SF6气体密度的方式是装设气体压力表和密度继电器。鉴于气体参数可丈性、使用习惯和平安规程响应的划定等现实情况,经常给出SF6气体的压力参数。由于SF6的气体特征与理想气体分歧,在说明其压力的同时必需说明是在什么温度条件下才有意义。制造厂出厂时讲明的气体压力参数均指尺度条件,即对应于200℃情况温度,也就是用200℃温度下的气体压力来取代气体的密度。

如不斟酌泄漏,其密度连结不变,而压力随温度的变化而变化,评定分歧情况温度条件下的气体压力是否正常可采用多种方式。经常使用的有气体压力温度特征曲线法和经验公式计较法,还可采用温度抵偿的压力表。

2.2SF6气体的含水监视

SF6气体中难免会含有一些水份和空气等杂,水份是以水蒸汽形式存在。水份的风险比力年夜,所以获得极年夜的重视和关注。当温度下降时,过的水蒸汽可能凝聚成水附着在尽缘件概况,从而窜伏着发生尽缘事故的危险。另外一方面,在电弧高温作用下分化后,由于水份存在而可能发生有毒物资,影响到装备寿命和人身的平安。所以,对SF6断路器装备中的气体含水有比力严酷的要求。

3SF6断路器状态监测和故障诊断展看

3.1开断性能

高压断路器应能开断各类性的电流,大都情况下是开断负载电流,这是有功小电流的范围,开断条件较宽松,开断易成功。另外一类是开断较小的容性和感性电流,开断后可能会陪伴发生分歧年夜小的过电压,甚至可能致使开断失败。典型的如开断空载长线时可能发生击穿,从而发生过电压,威胁到尽缘。较受关注的是开断短路电流,在持久运行中,可能会开断年夜小不等的各类短路电流。对于SF6断路器来说,一方面是灭弧室的结构要靠得住,要保证开断进程中的运动特征,即压气和吹弧功能;同时断路器的机械动作要准确,不答理发生慢动作或运动中障碍的现象。假设发生这类问题,即使开断小电流也会致使事故发生,这类不正常动作的情况是极为罕有的。假设装备结构不合理、选材不良和现场操作处置不妥,也有可能发生,但今朝还没有法子来进行监测。现实运行经验讲明,SF6断路器的开断性能比力靠得住,机械运动特征能获得保证。从需要性和现实情况看,在线监测断路器的运动特征和压气功能还很坚苦,监测SF6气体的压力(推算密度)是当前在线监测的一个项目。

3.2尽缘性能监测

高压断路器的外尽缘主要是瓷套管,而且是承压部件,其黑白影响到断路器的正常运行。要求其外尽缘有足够的防污闪能力,其外尽缘的爬电距离应知足安装地址污秽品级的要求,伞裙结构和爬电系数等均应合适IEC600815尺度划定。现在,尽年夜大都高压SF6断路器的外尽缘都能知足Ⅲ级污秽区的要求,有用爬电比距到达2.5cm/kV以上。对断口间的爬电距离,按有关行尺度的划定,要求到达对地爬电距离(按污秽区品级计较)的1.15~1.20倍。瓷套管的老化相当缓慢,今朝还没有开发出实用的在线监测的手段和方式。瓷套内壁的处置方式会影响到SF6气体的含水,有些国产LW6-220型断路器就曾发生因含水严重超标的缺陷。

高压断路器的内尽缘主要是SF6气体尽缘、尽缘拉杆和瓷套内概况的尽缘,由于尽缘拉杆处在全密封的SF6气体内,只要SF6气体的状态正常、尽缘拉杆的靠得住,其尽缘性能凡是就可获得保证。但有报道,户外瓷柱式SF6断路器发生过次尽缘拉杆断裂故障。这类机械性能的问题,事实是小几率事务,应由制造厂保证。故希看改良制造工艺及增强出厂实验检测,开发尽缘拉杆断裂缺陷的检测方式。而尽缘性能在线监测的重点应当是SF6气体的状态。

3.3导电回路的监控

在高压断路器的持久运行中,导电回路异常是发生几率相对较高的一种缺陷。其缘由是很多断路器触头系统的设计和结构不良,触头弹簧低劣,制造工艺落后,造成导电回路接触不良,慢慢成长成故障甚至事故。例如,触头弹簧失效使接触压力下降,触头插进深度不够或对中不准确致使接触面积太小,电弧烧损主导电触甲等。虽然运行单元选择开关装备时,额定电流要高1、2个品级,但这类问题仍可能发生。

现代高压SF6断路器的导电回路结构有了极年夜的改良,额定电流参数都比力高,到达3150A或4000A。此外,采用红外测温技术对导电回路的状态进行监测,可看年夜年夜提高其靠得住性。

3.4操念头构及二次回路监控

分析高压断路器各类类型的故障讲明:操念头构的故障排在位,其次是辅助和二次回路问题,占总故障的70%。

分歧型式的机构也有分歧形式的缺陷。例如,对液压机构,可能发生的问题是渗漏油及渗漏气、压力开关及油泵故障等。对于弹簧操念头构,主要有元器件锈蚀、弹簧疲钝、滑润失效、储能机电和锁扣的稳定性问题。由于二次回路是串联络构,只要一个元件或一环节发生问题,就会致使拒动或误动故障。是以,二次回路各元件的及其稳定性、二次线毗连是否靠得住等都是影响平安运行的重要身分。

对操念头构的所有状态进行在线监测,由于要监测的元件很多,并要开发出响应的各类传感器,是以很坚苦。今朝,操念头构包括辅助和二次回路元器件的在不竭提高,制造厂家正在研制和开发免维护、免检修产物,有很多元件的靠得住性可以知足持久运行的要求。从某种意义上说,这也是提高装备整体靠得住性的好方式。

今朝,对合、分闸二次回路导通是否秀的监测,已有比力实用的方式,但对诸如辅助开关的状态监测还比力坚苦。

对液压操念头构已有压力参数的在线监测和报警装配,压力参数监测也反映了液压油系统的密封状态;对油监测的需要性还得不到认同,对弹簧操念头构的监测方式有待开发。

由于实验装备和传感器的局限性,装备的很多状态还不成能丈和监视,有些状态参数还要依靠离线监测来获取和证实。

要获得和判定装备的真实情况,除分析预防性实验的成效、运行中的巡视记实、操念头构及其压力参数等记实外,还应开发多种有用的诊断方式和手段。当前的高压断路器都还不具有操作特征的在线监测功能,必需配合离线监测来综合评判其现实状态。

3.5高压SF6断路器在线监测展看

高压SF6断路器的在线监测技术将会进一步成长,尤其是随着二次控制技术的提高,将会开发更实用和有用的在线监测方式。经由过程需要的接连监测可以较确切地判定和掌控断路器的运行状态,经由过程趋向分析,尽地识别存在的窜伏故障实时接纳需要的防范措施,从而提高装备的哄骗率和平安运行水平,同时将下降和节省检修费用。斟酌到高压SF6断路器技术的提高,应凭据高压电网的现实需要,研制和开发少维护和免检修的高产物。

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