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摘要：结合我国电力事业发展现状，本文围绕锈蚀、隔离开关操作不灵活、支柱瓷绝缘子断裂三方面高压隔离开关机械故障开展分析，并提出了隔离开关操作不灵活诊断技术、支柱瓷绝缘子断裂诊断技术、综合诊断技术三方面高压隔离开关机械故障诊断技术，希望论述内容能够为相关业内人士带来一定启发。
关键字：高压隔离开关；机械故障；支柱瓷绝缘子
前言：原理结构简单属于高压隔离开关的基本特点，但在具备该特点的同时，受户外恶劣大气环境影响，高压隔离开关在运行中较为容易出现各类故障，而为了尽可能降低相关故障的发生几率和影响，正是本文就高压隔离开关机械故障分析及诊断技术开展具体研究的原因所在。
1.高压隔离开关机械故障分析
1.1锈蚀
锈蚀属于较为常见的高压隔离开关机械故障，这一故障的出现是由于其长期工作于室外暴露环境中，雾霾天气、风霜雨雪带来的侵蚀自然很容易损坏机械部件，隔离开关操作不灵活、支柱瓷绝缘子断裂也往往与锈蚀存在较为紧密的联系。在笔者的实际调查中发现，锈蚀情况的出现存在内部与外部两种原因：（1）内部原因。导电管、隔离开关转动轴承等部件设计不当可能引发锈蚀问题，金属材料选择不当、防护手段不到位、缺乏检修维护情况也必须得到重视。（2）外部原因。除受潮氧化外，沙尘、盐雾、二氧化硫、雨水、潮气共同作用生成的电解质溶液同样能够引发锈蚀问题[1]。
1.2隔离开关操作不灵活
操作不灵活同样属于高压隔离开关常见机械故障，由此带来的动静触头接触不良、导电回路过热、动触指松脱等问题往往会直接导致合闸不到位，除锈蚀因素外，以下几方面同样可能引发操作不灵活故障：（1）设计不合理、选材不当。选材不当带来的材料强度或刚度不足、设计不合理带的部件加工精度低等情况必须得到重视，分合闸不到位问题很容易因此出现。（2）控制回路故障。安装调试不当、二次回路电气元件质量问题均可能引发控制回路故障，很多高压隔离开关存在的先天性缺陷也与该故障联系紧密。
1.3支柱瓷绝缘子断裂
结合实际调查，可确定支柱瓷绝缘子断裂故障出现原因如下所示：（1）绝缘子设计、质量问题。绝缘子存在的断面裂纹、胶装质量差、法兰锈蚀严重、烧结过程先天性缺陷以及设计选型不当直接影响其机械强度，断裂问题自然较为容易大量出现。（2）隔离开关结构设计不合理、安装调试不当。设计不合理、安装调试与维护检修不当较为容易造成支柱瓷绝缘子受弯矩或扭矩作用，受力过大断裂情况较为容易出现。（3）绝缘子老化。受锈蚀、污秽环境的影响，老化绝缘子的机械强度降低较为容易引发故障。（4）操作冲击、地震。受高型架构影响，操作引发的晃动、地震灾害将大大提升支柱瓷绝缘子断裂发生几率[2]。
2.高压隔离开关机械故障诊断技术
2.1隔离开关操作不灵活诊断技术
结合故障实际，具体诊断可以围绕操作力矩、驱动电机电流两方面检测开展，具体故障诊断内容如下所示：（1）操作力矩检测。检测需通过测量输出轴应变大小求出操作力矩，这一过程需要得到电阻应变片的支持，但由此开展的测量工作较为敏感，因此该方法仅适用于检修状态变电站的隔离开关卡涩程度判断。（2）驱动电机电流检测。相较于操作力矩检测，驱动电机电流检测的实现需要得到二次函数关系的支持，这里的二次函数关系源于驱动电机定子相电流与隔离开关操作轴扭矩。应用霍尔电流传感器、数据采集卡、控制分析软件可组成驱动电机电流检测系统，由此即可判断驱动电机电流波形稳定程度判断高压隔离开关是否出现了操作不灵活故障。结合图1所示的驱动电机定子相电流波形不难发现，定子相电流波形直观展示了卡涩引发的波形畸变。而结合图2不难发现，图像直观传达了电机电流包络与操动机构输出轴应变在波形上的一致，检查的实践价值可见一斑[3]。
2.2支柱瓷绝缘子断裂诊断技术
考虑到支柱瓷绝缘子断裂所引发的后果较为严重，因此近年来学界围绕其开展了大量研究，以下便为相关研究成果的具体展现：（1）超声波检测。作为我国应用最为广泛的支柱瓷绝缘子断裂诊断技术，其较为适用于诊断绝缘子表面和内部裂纹等缺陷，由于该技术已经形成行业标准，因此该技术准确性也能够得到保障。一般来说，同时运用爬坡检测法、小角度纵波检测法可最大程度保证超声波检测质量，但这一技术存在的精准度受运维人员经验影响、自身检测范围较小、需登高作业且工作量较大特征也不应被忽视。（2）振动声学法。作为新型支柱瓷绝缘子断裂诊断技术，振动声学法已经在我国很多地区投入运用，操作简便、诊断效率高是这一技术的优势所在，但不适用于微小裂纹诊断、技术未成熟的特点制约了该技术的推广。（3）红外热像法。作为传统的绝缘子在线检测方法，红外热像法能够通过红外热像图确定绝缘子是否存在内部缺陷，图3为红外热像法诊断支柱瓷绝缘子缺陷示意图，由此可见该技术的应用价值。值得注意的是，红外热像法的应用质量直接受到背景条件、大气质量、拍摄角度、室外温度等因素影响，同时其大多数情况下无法诊断温度变化不明显的绝缘子缺陷，这就使得红外热像法单独使用较为容易引发误检或漏检问题，因此该技术仅适用于大范围的初步检测。（4）电阻应变测量技术。电阻应变测量技术能够使用电阻应变片作为敏感元件测量绝缘子在高压隔离开关分合闸操作过程中的应力应变大小，由此即可通过检测异常受力判断其是否存在故障，图4为绝缘子在隔离开关合闸过程中的应变波形，结合该图可推算绝缘子在这一过程中所承受的扭矩，进而推断高压隔离开关的传动机构卡涩程度。值得注意的是，电阻应变测量技术应用准确性会受到外界信号干扰、受应变片粘贴位置等因素影响。
图 4 绝缘子在隔离开关合闸过程中的应变波形
2.3综合诊断技术
结合上述论述不难发现，单一的诊断技术无法完全满足高压隔离开关机械故障诊断需要，因此本文建议综合使用上文提及的驱动电机电流检测、超声波检测、振动声学法、红外热像法、电阻应变测量技术，其中超声波检测可用于绝缘子入网前检测，电阻应变测量技术则应负责安装调试后的异常受力测试，驱动电机电流检测则在其中负责传动或转动机构卡涩情况检测；在运行中，可以使用红外热像法检测绝缘子是否存在过热现象，使用振动声学法检测绝缘子是否存在裂纹，使用驱动电机电流检测判断高压隔离开关故障严重程度；维护工作中，电阻应变测量技术可用于异常受力检查，驱动电机电流检测则可用于判断开关是否处于正常工作状态。值得注意的是，本文研究涉及的诊断技术无法实现故障的类型判断和准确定位，因此电力企业还应结合各类智能算法建立机械故障在线诊断系统，以此进一步提升高压隔离开关机械故障诊断质量。
结论：综上所述，高压隔离开关机械故障诊断直接关系着电力系统的平稳、安全运行。而在此基础上，本文最后总结的高压隔离开关机械故障综合诊断技术，则证明了研究的实践价值。因此，在相关领域的理论研究和实践探索中，本文内容能够发挥一定参考作用。
参考文献：
[1]周葛城,李文超,贾明.浅析高压隔离开关故障原因及检修措施[J].低碳世界,2016(29):65-66.
[2]邱志斌,阮江军,黄道春.高压隔离开关机械故障分析及诊断技术综述[J].高压电器,2015,51(08):171-179.
[3]刘辉,赵承麟.高压隔离开关常见故障分析及改进措施[J].江西建材,2015(08):219.
论文作者:陈闯
论文发表刊物:《电力设备》2017年第35期
论文发表时间:2018/5/10
标签：绝缘子论文; 高压论文; 技术论文; 故障论文; 应变论文; 锈蚀论文; 操作论文; 《电力设备》2017年第35期论文;