关键字：
一、需求分析，
针对SF6压力，温度，微水；SF6内部分解物；行程机械特性；振动分析论证，分合闸及马达电流等方面。按照国际电气工程师协会开关设备委员会出台的标准指出，断路器监测方法应分为5个步骤，即：1、故障类型分析；2、选取合适的监测对象来发现最可能发生的故障；3、对设备可能发生的故障进行风险分析；4、进行利益分析来决定是采用在线监测还是周期检测；5、制定方法。对于目前状态的SF6断路器来说，内部分解物由于其主要的物质来自水份与SF6因开断电弧的高温作用产生的，目前尚无可靠的内置式的分解物传感器，且我们对于微水的测量技术手段有一定的提高，SF6微水的含量一定程度上反应了内部分解物多少的指标，而且没有资料实验表明分解物对于内部开断有实际影响。振动问题的分析，主要反映为一些部件的松动及内部触头及机构变形等情况，但作为西门子断路器来说，按照其机构特点，目前并无此方面的报告，有必要对其进行分析，振动的分析也在于非正常情况下的数据报告不足，且在机械行程测试上，已能反映触头，机械动作，线圈的部分问题。因此我们选用了，SF6压力，温度，微水，机械行程特性及电流量这三类的已有实际经验，并通过多年论证，较成熟的监测内容。随着近年来智能站的建设，监测设备IED运行的环境由于智能柜的投入，解决了干扰，潮湿，高温等长期运行的稳定性问题。IED的平台化设计，对于其集成性，通用性，扩展性，可靠性都有显著提高，并有稳定运行经验。
二、需监测的内容与反映的问题
我们认为在线监测的使用，可以提前反映所使用设备是否带问题运行，减少过早或不必要的停电试验和检修，减少维护的工作量，提高检修的针对性，提高电力系统的可靠性和经济性。了解设备带电与不带电操作的特性区别时，需要将一定量的设备在安装同样性能可靠的传感器的基础上，将工厂试验与带电操作时测得的数据进行比较，能更有效体现在线监测的作用，并建立专家诊断系统来指导科学检修并确保电网的可靠长期运行。以下罗列监测内容及反映的问题。
1、监测断路器合分闸线圈电流和电压分析得出：
（1）断路器合分闸动作时间（绝对时间）；
（2）断路器合分线圈带电时间；
（3）和位移曲线配合计算断路器合分闸动作时间（相对）；
（4）分析断路器合分线圈动作状态；
（5）合分闸线圈电流值；
（6）记录绘制线圈电流曲线。
2、通过监测断路器机构位移分析得出：
（1）记录绘制断路器触头行程曲线；
（2）分析断路器触头运行过程中速度变化曲线；
（3）分析计算断路器触头行程、过冲等；
（4）分析计算断路器触头刚分点、刚合点；
（5）配合分析计算断路器合、分闸时间。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆
3、通过监测电机电流和电压分析得出：
（1）断路器电机储能时间（绝对）；
（2）断路器电机储能持续时间；
（3）断路器电机储能次数；
（4）断路器储能电机储能持续时间；
（5）断路器储能电机储能电流；
（6）绘制断路器储能电机储能过程曲线。
4、通过监测断路器参考接点分析得出：
（1）模拟对照触头的分合闸时间和行程；
（2）分析弹簧机构弹簧位置。
5、通过SF6传感器分析得出：
（1）断路器内部SF6特性-密度、压力、温度、微水；
（2）分析得出SF6温度-压力变化曲线；
（3）分析得出水份变化曲线；
6、通过温度传感器分析得出：
（1）配合分析SF6压力变化曲线；
（2）配合分析智能汇控箱工作环境温度；
得出各曲线及参数评估及预判断路器运行情况。
三、在线监测改造
按照已选定监测内容，对以往西门子（杭州）高压开关有限公司生产的断路器，按照弹簧操作机构及液压操作机构分类，找出断路器的共性，结合断路器自身特性及传感器特性，选择安装传感器的位置，满足通用性，可改造性和改造方便性的原则。
（1）SF6传感器安装，按以往多年的经验，在使用有具备微水含量功能的传感器时，如不能直接安装在罐体或直接连通SF6主腔体的情况下，中途有较多弯转连接管路时，阀块设计非常关键。因此，必须对此部分阀块进行改造设计，按照传感器加装不对主设备产生影响的原则，及对国网，南网反措要求的满足，我们设计了带旋钮阀的大腔体阀块，并确保安装没有阻碍。安装在箱体外的传感器，则其转换接头必须使用金属接头，来确保数据传输正确稳定。
（2）行程传感器的安装。西门子提供的光栅传感器满足西门子所提供断路器的机构及箱体的安装要求。但对于各个时期的机构微小区别，需要对相关的操作连杆拐臂进行改造以便安装行程传感器及参考接点传感器。改造有两种方式，1、将弹操机构拆出，提压操作弹簧，将拐臂更换为新型号拐臂，但由于工作量大及现场操作的难度较大，此方案只适用于在厂维修时更换。2、增加安装孔及加装过度块。此方案工作量小，并不涉及整体机构的拆装，难度不大，但由于改造涉及现场打孔作业，需满足现场施工的工艺要求，确保产生的加工铝屑100%被清除物不落入弹操机构内。并将满足工艺要求的过渡块安装固定在拐臂上，满足传感器的安装条件。如安装参考接点传感器，需先锁紧主螺母及调整螺母，待测试确定后再将螺母旋松加螺纹胶后再次锁紧测试，最终测试后确定参考节点与主触头接通一刻的时间差填入IED参数表。锁紧中心主螺母时需按照传感器安装技术要求调整。如不安装参考接点可直接加螺纹胶后锁紧中心螺母及定位螺母。
（3）测电流传感器安装。由于霍尔元件传感器整体尺寸较大，需要在原电气安装板上调整二次元件，并将一整条电气导轨更换成高轨，来满足安装要求。二次回路的调整，按照对应二次电气图纸，选择合闸，分闸1，分闸2，电机回路，加长原有线缆，从正端引线按照传感器上箭头标注的方向穿过，重新接至负端。建议在穿线的线缆上标记电流流向，以便查验流向，方便调试时核对。对于液压开关，需要增加额外的箱体来安装此传感器及相应的电源模块。
（4）由于传感器类型的不同及参数调整，需要对IED监测设备软硬件进行调整，确保采样频率与精度的要求，满足现场工况长期运行的要求。为更好的理解及判断，为行程传感器增加了反映触头分合状态的参考点传感器，使每一台安装了在线监测传感器参考点的断路器都能有参考点与主触头刚分时刻的相对位置，所以对此部分做了软件同硬件上的配合调整，并将两部分通道结合在同一图像中方便查看判断。这部分的调整，可以将实验室数据同在线运行时的数据同标准对照。
四、现场参数分析
1、安装SF6传感器（带微水）必须取保安装前阀块干燥，选择晴朗干燥天气施工，在安装完毕后抽真空2小时，抽真空设备需满足性能要求。改造开关前，须对用检漏仪对对象断路器进行检测，确保没有漏点。（安装在线监测的目的就是指导检修及确保断路器的可靠运行，安装的过程也是一次检修）充气前先接线，实时观察微水含量的变化。
2、安装行程传感器，对安装参考接点起始点测量安装角度，以便快速的调整参考点的最终位置。确保改造无误并锁紧螺母通电后，安装外置机械特性设备将同通过IED装置采集参考点的信号比较，确定此改造断路器参考点同主触头之间的相对时间差（固定值），填写如IED设备，并将螺母涂螺纹胶后锁紧。
3、在安装完所有传感器后，在IED设备中读取数据，数据需满足规定值，验证过程需甲方陪同给予报告签字确认。
4、改造测试过程必须满足变电站现场规范及断路器操作规范。
论文作者:陈钢
论文发表刊物:《中国电业》2019年第16期
论文发表时间:2019/12/11
标签：断路器论文; 传感器论文; 在线论文; 螺母论文; 行程论文; 机构论文; 触头论文; 《中国电业》2019年第16期论文;