摘要：高压断路器安全可靠运行具有十分重要的工程意义。文中在调研高压断路器常见机械故障类型的基础上，探讨了不同故障产生的原因。评述了目前国内外高压断路器机械故障诊断技术，对其进行了深入的分析。
关键词：断路器；机械特性；故障诊断；特征量提取；故障识别
1分析高压断路器常见的机械故障
1.1电磁操动机构的机械故障分析
①拒动故障分析
在拒动故障中，主要包含开关拒合和拒分。拒合故障主要体现在：一是铁芯不能正常启动，由于二次回路的接点连接存在松动、脱落的情况，及辅助开关没有切换到位和接触不良的情况，以及直流接触器的接点被弧着将其粘连或卡住，以及接触器的铁芯被卡，还有熔丝烧断和直流接触器的电磁线圈被烧损或断线，合闸线圈出现引线断线或是线圈烧损等情况，均可能导致其不能启动。二是连扳机构不能动作，主要是因为合闸线圈在通流过程中的端电压低，加上辅助开关的调整不到位，延迟切断电源的时间过早，以及合闸时维持支架的复归间隙较小，在合闸脱扣机构中没有复归锁住，还有合闸铁芯的行程小而导致其冲力不足，加上合闸线圈中存在层间短路的情况，以及开关自身的传动机构卡涩，使得其铁芯难以启动而影响其动作。拒分故障主要体现在：一是分闸线圈铁芯不能启动，主要是由于二次回路的连接存在松动、脱落的情况，以及辅助开关没有切换和接触不良的情况，还有铁芯被卡住，线圈存在断线的情况，甚至线圈被烧损，以及线圈的极性均被反接。二是脱扣板未动，铁芯行程不够，以及脱扣板扣的深度较深，以及线路内部存在层间短路的情况，使得铁芯启动后脱扣板不能动。三是脱扣板启动，但是其传动机构存在卡涩而导致其拒动。
②误动故障分析
常见的误动故障，主要有以下几种：一是合后即分，主要是由于合闸维持支架的复位较慢，亦或是在断面中存在变形，以及滚轮轴接入口支架的深度不够，分闸脱扣板没有复归和机构空合，加上脱扣板因扣入深度不足而没有扣牢，还有就是在二次回路中存在混线的情况，使得合闸过程中在分闸回路中有电。二是无信号的情况下自动分离，主要是在分闸回路中的绝缘存在被损坏的情况，导致直流两点之间接地，加上扣入的深度不足，导致其扣合面存在磨损和变形的情况，加上分闸电磁铁的最低动作电压较低，在继电器的接点处，由于振动误闭合而使得其误动，在没有信号的情况下自分。
1.2弹簧操动机构断路器故障分类
①拒动
拒动故障主要有两种：在拒动故障中，主要包含了拒合和拒分。就拒合故障来看，主要体现在：一是铁芯不能启动，主要是由于二次回路的连接存在松动、脱落的情况，线圈存在烧损和断线的情况，及铁芯被卡住。二是铁芯已经启动，但是四连杆不能动作，主要是线圈端子的电压较低，使得铁芯的运动受阻，加上铁芯的撞杆存在变形，受力时的距离较大，及合闸锁扣的扣入牵引杆存在深度较大，使得扣合面的硬度难以变形，加上摩擦力较大，使得在咬死故障点的故障而出现弹簧操动机构拒合的情况，三是四连杆动作，但是牵引杆不释放，主要是牵引杆与固定点之间的距离小而使得机构自身的卡涩较为严重，四连杆的中间轴与固定点之间的距离太小，使得四连杆出现受扭曲和变形使得其拒合。
②误动
误动故障主要有以下几种：一是在储能后自动地合闸，主要是因为合闸的四连杆的受力与固定点之间的距离较小，使得四连杆未能及时复位，从而出现复归弹簧变形与蹩劲的情况，加上扣入的深度不足以及在扣合面出现了变形，锁扣支架的支撑螺栓出现了松动以及变形或锁不住，还有就是马达的电源没能及时的更换，导致其牵引杆与固定点的距离较大而使得储能后导致操动机构出现误动。二是无信号的情况下自动分离。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆主要由于二次回路中存在混线的情况，使得分闸回路的两点出现接地的情况及分闸锁钩的扣入深度不足，分闸磁铁在最低动作时的电压较低。三是合后即分，主要是二次回路中存在混线的情况，使得合闸过程中在分闸回路中有电。导致其分闸锁钩在没有受力的情况下出现复归间隙大的情况，及未能及时复位所导致。
2故障诊断技术
2.1行程—时间检测法
行程—时间特性曲线是表征高压断路器机械特性的重要参数，根据动触头的行程—时间特性曲线再结合其他参数，可以获得其他机械动作的参数，如动触头合、分闸操作的运动时间﹑动触头行程﹑动触头的刚分速度和刚合速度及动触头运动的平均速度和最大速度以及速度—时间曲线等。动触头是记录断路器分合闸操作最为直接的手段。目前工程中通常采用直线式光电编行程—时间特性曲线编码器或者增量式旋转光电编码器。将直线式光电编码器安装在断路器做直线运动的机械传导机构连杆上，旋转式光电编码器安装在断路器机械操动机构的转动轴上，采集传感器测量数据，分析得到行程—时间特性曲线。对比2种光电编码器特点，旋转式光电编码器质量轻，力矩小，可靠性较高，因此应用范围更广。行程—时间检测法利用断路器机构的运动轨迹，比较理想地完成了高压断路器机械特性的检测任务。但该方法利用信息较少，并且检测结果准确性受现场安装情况影响较大。
2.2对分合闸的线圈采取电流检测法
合闸的操作原理是利用电流通过线圈时磁场产生力，运用磁力的帮助进行分离和闭合电闸的操作。电流通过线圈时会产生电流波，观察电流波可以知道机器各部件的运行状态。利用开关中电流通过线圈时表现出来的特性，对比铁心的运动，可以确定断路器是否正在工作，各部分是否正常，例如可以知道分合闸所花的时间、分合的速率、发电机电枢期数等机器各部位的参数。这种检测方法容易操作，可以在机器运作的时候进行检测。但是这种方法也有缺点。第一在控制电流通过时会受到工作环境和磁场的干扰，要想发挥最佳的检测效果，必须在检测场地安装防干扰设备或是实行隔离检测。第二个缺点是这种检测方法在铁心部分的检测比较仔细，但是很难检测出其他零件存在的故障。
2.3振动信号检测法
高压断路器分合闸时，机械操作机构发出的机械振动信号中包含着大量状态信息，通过合适的振动传感器和先进的信号处理方法能够分析出整个分合闸过程以及断路器的运行状态。相比分合闸线圈电流检测法，振动信号检测法测量不涉及电气量，不受电磁场干扰。传感器安装于断路器外部，对断路器无任何影响，并且振动传感器尺寸小，工作可靠，价格低廉，灵敏度高。断路器操作是瞬时性动作，动作时间短暂且无周期性，同时不同振动信号之间也具有很大随机性，因此要求监测过程采样频率很高。由于信号处理分析过程较为复杂困难，目前学术界尚无较为完善的分析处理方法很好地解决断路器机械特性的精确在线测量和诊断问题。振动信号在线监测法的研究，国内外均处于积累数据和探索分析阶段，尚无成熟产品问世。振动信号检测法充分利用整个分合闸过程的信息，前景巨大，将成为高压断路器机械状态监测和诊断最有前途的方法之一。
结语
在10kV配网运行中，高压断路器的机械故障将影响其整个配网的安全高效运行。所以为了促进其性能的发挥，确保其安全高效的运行，必须对其机械故障的原因进行分析，并采取针对性的措施，切实强化对其的处理，才能更好地确保其机械故障得到及时的预防和高效处理，确保电力系统的安全运行。
参考文献
[1]刘阳春.国外高压断路器技术的发展[J].电世界,2015,(4).
[2]周红梅.煤矿高压断路器电机机构控制技术研究[J].煤炭技术，2014,(3).
[3]王剑锋，姜兆斌，李德.浅谈高压断路器的检测技术的方法[J].中国科技投资，2015,(Z2).
论文作者:魏鑫
论文发表刊物:《电力设备》2019年第20期
论文发表时间:2020/3/16
标签：断路器论文; 线圈论文; 情况论文; 故障论文; 机械论文; 回路论文; 高压论文; 《电力设备》2019年第20期论文;