高壓斷路器運(yùn)行狀態(tài)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)在包家變電站的應(yīng)用

1、高壓斷路器實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)裝置在包家變電站的應(yīng)用 林樂(lè)亭 尹玉芳 朱景明 陸敬輝摘要:根據(jù)我局ABB公司生產(chǎn)的HPL系列彈簧機(jī)構(gòu)斷路器在運(yùn)行中出現(xiàn)異常的現(xiàn)狀，我局和東北電力大學(xué)共同研制開發(fā)了一套彈簧操作機(jī)構(gòu)高壓斷路器實(shí)時(shí)運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測(cè)裝置，本文著重介紹該裝置對(duì)HPL系列高壓斷路器的合分閘震動(dòng)監(jiān)測(cè)、主輔觸頭分合閘同期性檢測(cè)和分合閘線圈的電流波形分析等功能的監(jiān)測(cè)意義和應(yīng)用。關(guān)鍵詞:分合閘震動(dòng)、主輔觸頭同期性、狀態(tài)監(jiān)測(cè)目前我國(guó)的高壓斷路器基本尚處于定期檢修狀態(tài)，這種傳統(tǒng)的計(jì)劃?rùn)z修往往造成人力、物力的浪費(fèi)。采用設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)手段對(duì)正在運(yùn)行中的斷路器進(jìn)行評(píng)估或診斷，進(jìn)而有針對(duì)性的采取相應(yīng)措施，最大限度的延長(zhǎng)設(shè)備的檢

2、修周期及使用壽命，減少檢修次數(shù)，降低檢修費(fèi)用，提高設(shè)備的投運(yùn)率。為實(shí)現(xiàn)狀態(tài)檢修提供科學(xué)的依據(jù)和專家決策建議。下面就該裝置的幾項(xiàng)檢測(cè)功能在現(xiàn)場(chǎng)中的應(yīng)用簡(jiǎn)介如下：一、斷路器分合閘震動(dòng)的監(jiān)測(cè)彈簧操作的斷路器其結(jié)構(gòu)的可靠性遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于液壓操作機(jī)構(gòu)，無(wú)處滲內(nèi)泄、爆管失壓等隱患。但如果其分合閘緩沖裝置失效，將可造成彈簧機(jī)構(gòu)不可修復(fù)的破壞。曾有開關(guān)廠，在生產(chǎn)線配錯(cuò)彈簧機(jī)構(gòu)的緩沖器，造成基建調(diào)試時(shí)，數(shù)臺(tái)機(jī)構(gòu)動(dòng)力及傳動(dòng)部件震裂。鑒于此2004年在該型開關(guān)春秋檢小修標(biāo)準(zhǔn)化作業(yè)中，注重機(jī)構(gòu)分合閘緩沖器的檢查。2007年我局東豐變電站發(fā)現(xiàn)一組HPL-220開關(guān)C相分合閘緩沖器有滲滴油現(xiàn)象，通過(guò)用廠家專用儀器檢測(cè)，其緩沖時(shí)

3、間小于30ms，在現(xiàn)場(chǎng)及時(shí)的將其更換，消除了設(shè)備損壞的隱患（見(jiàn)圖1）。圖一我局今年包家站也發(fā)現(xiàn)彈簧機(jī)構(gòu)內(nèi)有固定螺栓因震動(dòng)而斷裂（見(jiàn)圖耳二、三）。鑒于此應(yīng)研制一種裝置，應(yīng)預(yù)先針對(duì)新投運(yùn)開關(guān)分合閘動(dòng)作時(shí)產(chǎn)生的振動(dòng)波形曲線作為基準(zhǔn)波形。當(dāng)開關(guān)彈簧機(jī)構(gòu)出現(xiàn)緩沖器漏油失效、彈簧或傳動(dòng)部分出現(xiàn)裂紋、卡澀、固定螺栓松動(dòng)以及傳動(dòng)變直部分異常時(shí)，其原振動(dòng)的固有頻率和振幅就會(huì)發(fā)生變化，以此為判據(jù)對(duì)波形異常的機(jī)構(gòu)進(jìn)行檢查。圖二圖三本裝置是在斷路器機(jī)構(gòu)箱底部安裝振動(dòng)傳感器，傳感器采用壓電式加速度傳感獲得振動(dòng)信息，加速度傳感器將振動(dòng)信號(hào)轉(zhuǎn)換成電荷信號(hào)，通過(guò)電荷放大器轉(zhuǎn)換成電壓信號(hào)，再通過(guò)共振解調(diào)器獲得故障信號(hào)。二、開關(guān)

4、主輔觸頭同期性的檢測(cè)目前，國(guó)產(chǎn)高壓斷路器出廠試驗(yàn)無(wú)主輔觸頭同期性的檢測(cè)。進(jìn)口斷路器如ABB HPL系列開關(guān)出廠試驗(yàn)有分合閘過(guò)程中，主輔觸頭的同期檢測(cè)，但目前現(xiàn)場(chǎng)投運(yùn)前和運(yùn)行春秋檢大小修在有無(wú)規(guī)程中，均無(wú)此要求。實(shí)際上，開關(guān)主輔觸頭的周期性對(duì)設(shè)備本身正確動(dòng)作和電網(wǎng)的穩(wěn)定有著很大的因果關(guān)系。例如，當(dāng)斷路器重合于永久性短路故障時(shí)，在出現(xiàn)合閘預(yù)擊穿瞬間，保護(hù)如正確動(dòng)作就會(huì)出口，1025ms后分閘控制直流將會(huì)加到分閘線圈，但此時(shí)串接在分閘回路的輔助接點(diǎn)觸頭如果還沒(méi)有閉合，直流將不會(huì)加在分閘線圈上；如果輔助觸頭滯后一次主觸頭超過(guò)300ms，保護(hù)將會(huì)誤判斷路器拒分而失靈保護(hù)動(dòng)作越級(jí)跳閘。如果輔助觸頭滯后一次

5、觸頭100ms閉合，其金屬短接時(shí)間過(guò)長(zhǎng)也將會(huì)對(duì)電網(wǎng)產(chǎn)生沖擊。2005年、2006年我局承擔(dān)東北電網(wǎng)系統(tǒng)大擾動(dòng)試驗(yàn)，為了保證500斷路器合于人為短接故障而能正確分閘，又加了合閘后100ms臨時(shí)后備強(qiáng)跳保護(hù)。但是，如果被試驗(yàn)開關(guān)本主輔觸頭同期性超過(guò)100ms，也不能保證大擾動(dòng)試驗(yàn)的圓滿成功。同樣的道理，如果線路出現(xiàn)雷擊等短路故障，斷路器分閘后，為了保證與重合閘裝置的正確配合，其串接在合閘回路的輔助接點(diǎn)（觸頭）也應(yīng)保證一次主觸頭與靜觸頭分離后200ms內(nèi)閉合，使重合閘保護(hù)裝置發(fā)出的控制直流順利的加到合閘線圈上，保證重合閘成功。目前，我局使用國(guó)網(wǎng)招標(biāo)的平頂山LW10-220開關(guān)在投運(yùn)前驗(yàn)收時(shí)發(fā)現(xiàn)，主輔

6、觸頭同時(shí)不合格，但已通過(guò)調(diào)整達(dá)到合格標(biāo)準(zhǔn)。另我局各站新上的監(jiān)控系統(tǒng)對(duì)斷路器相間不同期性的監(jiān)測(cè)其信號(hào)取自于輔助接點(diǎn)（觸頭），如果主輔觸頭不同期則測(cè)控單元不能正確反映該斷路器的一次相間不同期。該裝置一次分合信號(hào)取自于一次CT二次；二次分合信號(hào)取自與輔助接點(diǎn)。斷路器運(yùn)行中每次分合閘都將對(duì)其監(jiān)測(cè)。（見(jiàn)圖四）圖四三.分合閘電磁鐵線圈電流檢測(cè)分合閘線圈是控制斷路器動(dòng)作的關(guān)鍵元件，應(yīng)用電流傳感器可以方便地測(cè)出其電流波形如圖五所示。此電流波形蘊(yùn)含著多種信息，圖中T0為控制直流到達(dá)時(shí)刻，T1為鐵芯在安匝電磁力作用下開始動(dòng)作時(shí)刻，T2代表鐵芯敲擊脫扣機(jī)構(gòu)的負(fù)載而顯著減速或停止運(yùn)行的時(shí)刻，T3可視作開關(guān)機(jī)構(gòu)輔助接點(diǎn)

7、斷開分合閘線圈直流時(shí)刻，T1-T0與控制電源及線圈電阻有關(guān)，T2-T1的變化表征電磁鐵鐵芯運(yùn)行機(jī)構(gòu)有無(wú)卡澀及脫扣釋能機(jī)械負(fù)載變動(dòng)情況，T3-T2或T3-T0均可以反映操作傳動(dòng)系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)的情況。電流波形I1、I2、I0還可以反映電源電壓、線圈電阻及電磁鐵鐵芯運(yùn)行的速度信息。分析以上參數(shù)的變化可診斷斷路器部分機(jī)械故障趨勢(shì)，尤其是拒分、拒合等故障。每種類型的斷路器其分合閘線圈波形都有其固有特征，圖六和圖七為ABB公司HPL220斷路器分閘和合閘的典型標(biāo)準(zhǔn)波形，可依此作為判據(jù)。圖六圖七該項(xiàng)目于2008年9月在長(zhǎng)春超高壓局包家變電站進(jìn)行安裝調(diào)試工作，分別在220KV線路包哈甲6815開關(guān)、包哈乙甲68165開關(guān)三相分動(dòng)斷路器安裝監(jiān)測(cè)系統(tǒng)， 10月11日、16日開關(guān)操作中，監(jiān)測(cè)系統(tǒng)實(shí)際監(jiān)測(cè)的所有數(shù)據(jù)準(zhǔn)確、波形分析正確，符合技術(shù)要求。見(jiàn)圖八包哈乙6815A斷路器合閘縱向波形該項(xiàng)目于2007年9月在長(zhǎng)春超高壓局包家變電站進(jìn)行安裝調(diào)試工作，分別在220KV線路包哈甲6815開關(guān)、包哈乙甲68165開關(guān)三相分動(dòng)斷路器安裝監(jiān)測(cè)系統(tǒng)， 10月11日、16日開關(guān)操作中，監(jiān)測(cè)系統(tǒng)實(shí)際監(jiān)測(cè)的所有數(shù)據(jù)準(zhǔn)確、波形分析正確，符合技術(shù)要求。6、結(jié)語(yǔ)本裝置在電路