高壓開(kāi)關(guān)柜分戶(hù)內式和戶(hù)外式兩種,10kV及以下多采用戶(hù)內式,根據一次線(xiàn)路方案的不同,可分為進(jìn)出線(xiàn)開(kāi)關(guān)柜、聯(lián)絡(luò )開(kāi)關(guān)柜、母線(xiàn)分段柜等。10kV進(jìn)出線(xiàn)開(kāi)關(guān)柜內多安裝少油斷路器或真空斷路器,斷路器所配的操動(dòng)機構多彈簧操動(dòng)機構或電磁操動(dòng)機構,也有配手動(dòng)操動(dòng)機構或永磁操動(dòng)機構的。不同的開(kāi)關(guān)柜在結構上有很大的差別,這將影響到傳感器的安裝和選擇。
1.高壓開(kāi)關(guān)柜的故障表現及其原因
調查統計表明,高壓開(kāi)關(guān)柜的故障主要有以下幾類(lèi):
?。?)拒動(dòng)、誤動(dòng)故障:這種故障是高壓開(kāi)關(guān)柜最主要的故障,其原因可分為兩類(lèi):一類(lèi)是因操動(dòng)機構及傳動(dòng)系統的機械故障造成;另一類(lèi)是因電氣控制和輔助回路造成。
?。?)開(kāi)斷與關(guān)合故障:這類(lèi)故障是由斷路器本體造成的,對少油斷路器而言,主要表現為噴油短路、滅弧室燒損、開(kāi)斷能力不足、關(guān)合時(shí)爆炸等。對于真空斷路器而言,表現為滅弧室及波紋管漏氣、真空度降低、切電容器組重燃、陶瓷管破裂等。
?。?)絕緣故障:表現為外絕緣對地閃絡(luò )擊穿,內絕緣對地閃絡(luò )擊穿,相間絕緣閃絡(luò )擊穿,雷電過(guò)電壓閃絡(luò )擊穿,瓷瓶套管、電容套管閃絡(luò )、污閃、擊穿、爆炸,提升桿閃絡(luò ),CT閃絡(luò )、擊穿、爆炸,瓷瓶斷裂等。
?。?)載流故障:7.2~12kV電壓等級發(fā)生載流故障主要原因是開(kāi)關(guān)柜隔離插頭接觸不良導致觸頭燒融。
?。?)外力及其他故障:包括異物撞擊,自然災害,小動(dòng)物短路等。
2.高壓開(kāi)關(guān)柜的監測與診斷方法
針對高壓開(kāi)關(guān)柜的不同故障類(lèi)型,相應有不同的故障檢測方法:
?。?)機械特性在線(xiàn)檢測,其監測的內容有:合、分閘線(xiàn)圈回路,合、分閘線(xiàn)圈電流、電壓,斷路器動(dòng)觸頭行程,斷路器觸頭速度,合閘彈簧狀態(tài),斷路器動(dòng)作過(guò)程中的機械振動(dòng),斷路器操作次數統計等。目前,斷路器機械狀態(tài)監測主要有行程和速度的監測,操作過(guò)程中振動(dòng)信號的監測等。斷路器操作時(shí)的機械振動(dòng)信號監測是根據每個(gè)振動(dòng)信號出現時(shí)間的變化、峰值的變化,結合分、合閘線(xiàn)圈電流波形來(lái)判斷斷路器的機械狀態(tài)。機械性能穩定的斷路器,其分、合閘振動(dòng)波形的各峰值大小和各峰值間的時(shí)間差是相對穩定的。振動(dòng)信號是否發(fā)生變化的判別依據是對新斷路器或大修后的斷路器進(jìn)行多次分、合閘試驗測試,記錄穩定的振動(dòng)波形,作為該斷路器的特征波形"指紋",將以后測到的振動(dòng)波形,與"指紋"比較,以判別斷路器機械特性是否正常。根據徑向基函數網(wǎng)絡(luò )理論(RBF網(wǎng)絡(luò )),將健康振動(dòng)信號和斷路器實(shí)際振動(dòng)信號波峰幅值之差形成的殘差以及沖擊事件發(fā)生的時(shí)間作為斷路器故障診斷的特征參數,來(lái)判斷斷路器是否故障及故障類(lèi)型?;谛〔ㄗ儞Q的信號奇異性檢測理論,對斷路器合閘時(shí)的振動(dòng)信號首先進(jìn)行小波去噪處理,提純有用信號。然后利用Hilbert變換提取信號包絡(luò ),對包絡(luò )進(jìn)行小波變換取得各尺度上的信號波形。最后根據小波變換各尺度上模極大值的傳遞性來(lái)計算信號包絡(luò )波峰的奇異性指數,以此作為斷路器故障診斷的一種特征參數,是一種新穎而比較有效的方法。
行程-時(shí)間特性監測是指通過(guò)光電傳感器,將連續變化的位移量變成一系列電脈沖信號。記錄該脈沖的個(gè)數,就可以實(shí)現動(dòng)觸頭全行程參數的測量;同時(shí),記錄每一個(gè)電脈沖產(chǎn)生的時(shí)刻值,就可計算出動(dòng)觸頭運動(dòng)過(guò)程中的最大速度和平均速度。因此測得斷路器主軸連動(dòng)桿的分合閘特性,即可反映動(dòng)觸頭的特性。監測儲能電機負荷電流和啟動(dòng)次數可反映負載(液壓操作機構)的工作狀況,也可判斷電機是否正常,同時(shí)反映液壓操作機構密
?。?)電氣性能在線(xiàn)監測包括斷路器開(kāi)斷電流加權值、滅弧室真空度等的監測。利用不同開(kāi)斷電流下的等效磨損曲線(xiàn),累計每次電流開(kāi)斷所對應的相對電磨損,每臺斷路器的允許電磨損總量由其額定短路開(kāi)斷電流及允許開(kāi)斷滿(mǎn)容量次數來(lái)標定,采用觸頭累積磨損量作為判斷其電壽命的依據。闡述了影響真空斷路器和某些SF6斷路器觸頭壽命的因素,提出了一種改進(jìn)的真空斷路器電壽命在線(xiàn)監測方法,該方法考慮了各相實(shí)際的開(kāi)斷過(guò)程和燃弧時(shí)間,準確性有較大的提高,可以更加真實(shí)地反映各相的電磨損情況。
對真空度的在線(xiàn)監測方法有很多。目前,國內外真空滅弧室真空度的在線(xiàn)檢測方法主要有:光電變換法、耦合電容法、三相橋法與電弧電壓法、電阻應變片法、微型冷陰極磁控計法、吸氣劑膜法。文獻提出了一種通過(guò)測量屏蔽罩的直流電位,即屏蔽罩上積聚的靜電荷數量來(lái)在線(xiàn)檢測真空度的新方法。該方法使用了旋轉式電場(chǎng)探頭,在電場(chǎng)探頭離開(kāi)屏蔽罩125mm時(shí),仍具有較高的測量靈敏度。
生產(chǎn)的高壓開(kāi)關(guān)柜,絕緣油處理設備系列產(chǎn)品進(jìn)入市場(chǎng)的時(shí)間已經(jīng)達到七年,累計運行的數量超過(guò)了10000臺、套,技術(shù)指標已達到國際先進(jìn)水平,產(chǎn)品質(zhì)量?jì)?yōu)良,目前客戶(hù)的反應情況良好。