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摘要：高压断路器是电网中的重要开关设备，起着控制和保护的双重作用，其一旦发生故障将造成巨大经济损失。本文研究了高压断路器的运行可靠性评估的方法，首先阐述了高压断路器功能退化过程，分析了断路器一旦发生异常状态后的演变趋势，然后提出了高压断路器可靠性特征曲线，最后分析了高压断路器运行可靠性分析的意义，通过高压断路器可靠性分析可以有效提高高压断路器的运行可靠性。
关键字：变电站; 高压断路器; 可靠性分析
高压断路器作为电力系统中的绝缘和灭弧装置，是变电站和发电厂的配电装置中必不可少的电气设备之一。当系统正常运行时，断路器起控制作用，将设备或线路接入电路或退出运行；当设备和线路发生故障时，断路器能快速切除故障部分，起保护作用，保证无故障部分正常运行。因此高压断路器在整个电力系统中起着控制和保护的双重任务，其运行状态将直接影响整个电力系统的安全运行。本文首先阐述了高压断路器功能退化过程，分析了断路器一旦发生异常状态后的演变趋势，然后提出了高压断路器可靠性特征曲线，最后分析了高压断路器运行可靠性分析的意义，通过高压断路器可靠性分析可以有效提高断路器乃至电力系统的运行可靠性。
1 高压断路器功能退化过程
运行中高压断路器的性能因受到电、热、机械等各种因素的共同作用逐渐劣化。目前，我国电力系统中更换高压断路器的主要依据是投产年数或累计开断短路电流次数，并不是依据断路器的实际工作状态，从而造成极大的浪费。欲实施状态检修，就须先掌握断路器的真实工作状态。通常高压断路器工作状态可分为正常状态和异常状态。由于外界工作条件和断路器内部性能的变化，高压断路器整体性能所处的状态也是不断变化的。通常大部分故障是发生于某时刻，但并不会瞬间发生，而是在之前的某个运行时刻起出现故障征兆，继续运行一段时间后将会发展到潜在故障点，此时若未采取任何维护措施，将在短时间内发展成故障。
2 高压断路器异常状态变化趋势
高压断路器在制造完成后，其异常状态趋势可根据出厂检验和试运转结果可分为三种类型，如图1所示，A型为在制造后属正常的产品；B型为在制造阶段就存在潜在缺陷的降级产品；C型为出厂检验或试运转时为不合格的产品。
图1 断路器异常状态趋势
A型：图中A-a曲线为高压断路器整体性能的发展趋势，通常可认为绝大多数高压断路器整体性能的发展趋势均为此种类型。 A-a1曲线表示处于正常状态的高压断路器，出现异常现象的时间极短，随着这种突发性现象使其迅速形成了故障状态。A-a2曲线表示高压断路器出现异常现象后始终保持在这一异常现象，并未进一步发展劣化下去，此种情况却不会导致其发展成故障状态。A-a3曲线表示在高压断路器发生异常现象后在短时间内又恢复正常的情况，目前此种情况出现的概率很小，同时随着故障诊断技术的不断发展和完善，断路器具有自身修复功能后有可能或刚出现潜在危险因素，适逢大修后排除了危险因素，也可能是这种情况。
B型：图中B-b曲线表示在制造时高压断路器就存在潜在缺陷，随着不断使用，缺陷逐渐发展，最终发生故障。通常在设计和制造时就存在潜在缺陷的断路器，若在使用中不多加以注意，就会发生此类情况。B-b1曲线表示在制造阶段高压断路器就存在潜在缺陷，但在其使用过程中，缺陷没有进一步发展，而是保持原状。某些电力设备在使用期满进行报废时，往往会发现制造时就存在着的缺陷。B-b2曲线同样表示在制造时高压断路器就存在缺陷，并在其投入使用的早期出现异常，但通过调整又恢复正常。C型表示此种断路器是废品，在出厂和试运转时被淘汰。
通过上述的分析可知，高压断路器发生故障是有规律的，其整体性能通常是连续变化的，因此通过对其某些主要参数的分析是可以确定高压断路器整体性能所处的状态并预报其未来的发展趋势的。
3 高压断路器可靠性特征曲线
可靠性技术开始于20世纪40年代的美国，其后前苏联提出了可靠性与维修理论和统计方法。可靠性是指机械设备和组件等在规定的条件和预定的时间内，完成规定功能的能力。传统的电力设备可靠性评估是基于威布尔分布得到电力设备浴盆曲线，如图2所示。
图2 各种故障分布示意图
通常初始阶段电气设备的故障原因有设计缺陷、安装和调试缺陷以及运行缺陷。由图2上可看出初始阶段的故障率很高，但随着使用时间的增加，故障率又减小下来，进入到故障稳定阶段。
在使用寿命阶段电力设备的故障率最低，其故障率恒定。通常这一阶段为设备的最佳工作时期，不应该发生故障。但可能会由于使用不当、操作失误等引起某些故障，此外，如当某一零件的程度处于下限时，恰好遇到实际使用载荷的上限，就可能出现超负荷而发生故障。发生此类情况往往有较大的偶然性。因此应在偶发故障阶段合理使用，加强保养，避免操作失误，以延长设备的有效寿命。
通常最后阶段故障的原因有材料劣化、紧固部件发生松弛及超负荷等。由于设备的老化过程，最后阶段故障率再次上升。此外检修水平（如人员素质）也可能是设备发生故障和出现缺陷的因素之一。浴盆曲线法仅仅适合有支配损耗性故障的维修，且其精度不高。随着科技的不断进步和理论研究的不断深入，电力设备可靠性理论的研究与实践的结合取得了较快的发展。
4结语
高压断路器对电力系统的可靠稳定运行至关重要，本文首先阐述了高压断路器功能退化过程，提出了断路器发生异常状态后的演变趋势曲线，主要包括制造后属正常的产品、制造阶段就存在潜在缺陷的降级产品及出厂检验或试运转时为不合格的产品，然后提出了高压断路器可靠性特征曲线，最后分析了高压断路器运行可靠性分析的意义，通过高压断路器可靠性分析可以有效提高断路器乃至电力系统的运行可靠性。
参考文献
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作者简介：
郑哲人（1986-07），男，福建福州人，重庆大学电气工程专业硕士，单位：国网福建省电力有限公司检修分公司，研究方向：变压器与断路器等一次设备运行，
论文作者:郑哲人
论文发表刊物:《电力设备》2016年第13期
论文发表时间:2016/10/8
标签：断路器论文; 高压论文; 故障论文; 状态论文; 可靠性论文; 曲线论文; 发生论文; 《电力设备》2016年第13期论文;