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高压断路器机构特征参量的特性分析研究
欧阳春龙
（广东电网有报责任公司清送供电局，广东清运511500）
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摘要：本文在分析研究高压断路器机构特征参量的基础上，归纳出高压断路器的状态检测内客包括分合闸线图的电流、动触头行程与建度、分合阐时间、合阴弹策状态、机械振动等，为高压断路器状态检测及故障诊断提供科学依据。
关键词：高压断路器；状态检测；特征参量；特性分新 1概述
随着电网的快速发展，以及用户对供电可靠性要求的逐步提高，基于周期的传统设备检修模式已不能适应电网发展的要求，对高压断路器等设备进行状态监测与故障诊断正是解决当前检修工作面临间题的重要手段。据统计，断路器拒分、拒合和误动作三种故障类型占近半，故加强故障的监测手段，对提高电力系统的安全稳定运行具有重要意义。在分析研究高压断路器动作特征参量的基础上
可以归纳出高压断路器的状态检测内容，包括分合闸线圈的电流、动触头行程与速度、分合闸时间、合闸弹簧状态、机械振动等
2断路器线圈电流波形分析
电磁铁是高压断路器操动机构的重要元件，且为第一级控制元件。电磁铁外所绕线圈中有电流通过时，电磁铁中随即产生磁通，因此铁芯在电磁力的作用下实现合闸或分闸功能。线电流波形在其分合闸过程中蕴含多种信息：匝间短路、铁心卡涩、线图的辅助接点状况等。对其波形进行分析，便可知操动机构的运动状态，进而判断高压断路器是否存在偷跳、拒动等故障
如图1所示，线圈电流波形和铁心运动可分为以下5个阶段：(1)从到t，在电感的作用下使得线圈电流由零逐步增大，并以指数曲线上升。铁芯吸力亦逐步增加，但未能引起铁心动作，直到时刻i=I时铁心启动。(2)-t2时间内分闸铁心空载运动，线圈电流逐渐减小，自到铁心运动停止时，电流对应在最小值I位置。（3），时间段内铁心处于静止状态。（4)一1时段电流近似达到稳态。(5)~t阶段电流进行开断。若断路器操动机构中存在卡涩现象，在分闸波形中与时间段内，电流将出现多个峰值。固此可以通过监测I,I2，I，点的电流值和时间来反映断路器是否发生卡涩敌障
3断路器运行特性参数分析
高压断路器行程-时间曲线特性可直接反映高压断路器机械状态，如控制电路、操动机构和传动系统的整体状况。事实上，断路器的运动特性包括其时间特性、行程特性和速度特性。断路器的速度特性可根据其行程-时间曲线获得。断路器作为一种机械装置，其分闸和合闸都需要一定的时间来完成。并且断路器固有的合闻与分闸时间与其开关速度关系十分密切。若开关分合闸时间太长，则开关效果相对较差，且还需考虑三相同期性时间差间，若同期合分闸时间差太大则会导致线路和变压器非全相投切，而产生危害绝缘的操作过电压；同时由于开关的分断速度是其灭弧的关键因素之一，固此高压断路器的分合闸速度也是其很重要的参数。由此可知，高压断路器的时间参数、行程参数和速度参数对于诊断断路器的机械故障有着重要意义。根据事件时间来诊断故障.这种方法可以诊断断路器机械部分磨损、劳老化、变形、生锈、阀的缓慢动作等故障。
4断路器操作时的机械振动信号分析
高压断路器分合闸过程总是伴随着机械振动，固此可以通过监测振动信号来判别其所处的状态。高压断路器合闸冲击报动过程为：：接触器关合时刻；：触头系统开始运动时刻；：主触头接触时刻；4：合闸缓冲器接入时刻；ts：合闸铁心运动到限位置；la：机构的连杆运动到极限位置，并与维持合闸望子产生接触撞击。分闸冲击振动过程为：：分闸脱扣电磁铁和连杆机构产生撞击；：机构连杆
ta
图1
图2
解列，分闸弹黄驱动传动机构和触头运动；t：主触头进行分离的时刻：：动触头运动到极限位置。在操作过程中，各冲击子波与断路器的运动状态存在一
一对应关系，这为断路器监测提供了重要数据。
选择适当的测试部位，即可根据测得的振动信号波形来判别断路器的状态。振动波形的最大值所对应时刻不同，这是由于实际运行中，在基座螺丝松动时，振动信号包括由操作和撞击引起的两部分叠加而成，使得相较于正常操作时，故障振动具有明显延后的特征，可以通过小波变换来将这种不同明显的呈现出来。因此，可以将振动信号的幅值和发生时间段作为故障诊断的特征参量。断路器正常运行时，振动信号的振幅、频率及衰减指数均在平均值上下波动，若发现上述数据较平均值有十分明显的偏离，则表明此时断路器的状态存在异常。
5断路器储能电机电流监测分析
对断路器储能电机电流的监测可以反映储能系统的状态，如监视两次储能电机的启动时间的间隔可以反映储能系统的密封状况；根据储能电机运行时间和储能时间的变化来判断其出力是否下降和密封状况；还可以根据储能电机电流变化来检测合闸弹簧的状态。
由图2可知储能电机电流波形包括4个阶段。阶段1:t=ta-t1。为开始通电时刻。该阶段其有较大的启动电流。阶段2:t=1,-12。电机电流为I.工作平稳。阶段3:1=12~1y在t,时刻，电机负荷力矩最大，电机电流达到最大值Im。阶段4:t=ls~14。在1。时刻，辅助分断，电流被切断。以，,,，L,I作为特征参数，可以反映弹簧状态的变化，
6结论
本文分析了高压断路器机构在分合闸过程中伴随者的特征信号，包括电气信号和机械振动信号，如分合闸线圈电流和电压、储能电机电流和振动信号，并分别指出上述特征信号的特征值与反应情况，为实现高压断路器的状态检测及故障诊断提供科学依据。