浅谈高压真空断路器机械特性故障诊断

李永奇

摘要：随着经济的快速发展，我国电网建设的规模越来越大，电力系统的安全运行就显得更加重要。高压断路器本身具有保护与控制的作用，在保证电网安全运行中起着非常重要的作用。但是在高压断路器中，也会出现一些故障问题，因此需要采取相应的对策，从而提高维修工作的施工效率，确保电力设备的正常运作状态。基于此，文章就高压断路器故障诊断方法进行简要的分析，希望可以提供一个有效的借鉴。

关键词：高压断路器；故障；诊断方法

1高压断路器的组成结构及工作原理

根据高压断路器功能，一般可以被分为导电部分、绝缘部分和灭弧装置以及操作系统。为了确保高压断路器功能正常，必须确保其能够依靠机械部件发生正常动作，因此，要求各个机械部件都具备较高的牢固性和可靠性。断路器的基本结构包括操动机构、绝缘支撑、传动机构、导电回路、灭弧室以及支架这六部分。断路器的传动链构成部分主要包括机构传动连杆、拐臂、主轴、绝缘推杆、三角拐臂和触头弹簧装置等。利用绝缘拉杆、触头弹簧等同真空灭弧室的动导电杆连接操动机构，使其带动导电杆运动完成合、分闸操作。

高压断路器可以根据灭弧介质和方法分为油断路器、SF6断路器、真空断路器、压缩空气断路器、磁吹断路器。其中油断路器在十九世纪三十年代我国电力系统中广泛应用，SF6断路器主要应用在超高压电力系统中，真空断路器具有重量轻、体积小、安全的优点，主要应用在10kV和35kV系统中操作频繁的场所，压缩空气断路器具有灭弧能力强、速度快的优点。目前，为了减少高压断路器的故障，灭弧的方式多为无油或少油，随着科技的发展，真空断路器已近得到进一步完善，在高电压电力系统运营中发挥更大的作用。

2断路器常见故障

2.1断路器误动

在电网正常运行中，产生误动障碍主要有两方面原因，分别为二次回路接线和操动设备机械故障。操动机构的闸有分合闸两种，当电磁处在电压低，且回路中二次接线直接与地面接触，出现漏电现象，导致断路器错误的关闭。还有可能因为操动机构的闸中的电磁锁接触太少，若其周围出现振动时，就自动脱落，无法起到保护的作用。

2.2断路器拒动故障

高压断路器出现拒动故障时，通常情况下可分为两种故障，即拒分与拒合两种。二者相比，在电力运行中出现据分的情况相对严重些，一旦出现拒分现象，就会产生严重的越级跳闸，会给电力系统造成故障，严重的会使高压断路器失去作用，造成电网大面积停电。

2.3断路器绝缘故障

绝缘故障作为高压断路器产生故障的重要原因，其发生的频率最多，在各种故障中是最长见的。外绝缘故障处理起来比较简单，只需要用专业胶布将其包裹起来即可，但是对于高压断路器绝缘内部存在其他物质的内绝缘故障则需要专业的电力技术人员进行维修。

2.4断路器泄露故障

操动机构如果采用液压装置，往往会在液压油管回路中，断口处、接头处等地方出现密封不严实，导致液压机出现漏油，同时还会出现漏气现象，使得液压机械动力功能下降。

3高压断路器故障诊断方法分析

由于高压断路器可能出现的故障类型较多，以此需要通过诊断故障，明确故障类型和原因，根据高压断路器实际的故障情况，采取相对应的诊断方式。

3.1人工神经网络诊断方法

人工神经网络诊断方法的主要原理在于人工神经网络的运用，是通过在故障诊断系统中，以人脑结构、人类整体认知过程为对象，实现模拟，以此系统模式来进行电路信息的处理工作。这项技术的优势在于适应性非常强，其内存的知识储备也相对较大，因而利于对高压断路器的故障诊断。

3.2专家系统诊断方法

如今，计算机技术已经发展成为主要的电子科技潮流，电力企业的高压断路器故障诊断工作中，其系统也应当与时俱进，不断更新以适应现代化的科技发展需求。高压断路器故障诊断中，计算机技术的引入主要体现在专家系统诊断方法的实现。该系统主要采用特殊性规则方式，表达理论知识、诊断经验等，归纳入计算机专家检测知识库，用于高压断路器故障诊断。

4高压断路器的故障处理对策

4.1接触行程

接触行程就是触头弹簧的压缩距离，触头压弹簧施力端继续运动至终结的距离。接触行程有两方面作用，一是给触头弹簧与对接触头提供接触压力；二是在运行磨损下但是又能具有一定的接触压力。一般接触行程可取开距的20%～30%左右，如果真空断路器的额定电压在10kV则接触行程大概为3～4mm。

4.2合闸速度与分闸速度

平均合闸速度主要影响触头的电磨损。假如合闸速度太低并且电弧存在的时间过长，会增大触头表面的电磨损；合闸速度太高，可能会出现接触又弹回，产生合闸弹跳。断路器的平均合闸速度通常取0.6～1.0m/s之间的数值。

断路器的分闸速度一般而言速度越快越好，这样可以提前几个毫秒断开故障电路，反弹太大震动过剧亦容易产生燃弧重燃。分闸速度如果太慢，则首开相延续至下一相，燃弧时间加长了，增加了开断的难度。速度快慢主要取决于合闸时动触头弹簧和分闸弹簧的储能大小。

4.3真空灭弧室的温升问题

高压真空断路器的回路电阻是影响温升的主要热源，导致真空灭弧室的温升增大的关键因素。触头间隙接触电阻是真空灭弧室回路电阻的主要组成部分，断路器触头电磨损和断路器触头开距的变化引起断路器接触电阻增大。接触电阻值的出现持续升高的情况也是在一定程度上反应着出触头电磨损度。所以要定期检测检验断路器的直流电阻，在测量之前更要仔细的检查超行程是不是满足要求，另外更换新真空灭弧室时，要特别注意在安装时要垂直，注意动导电杆和灭弧室同轴度，操作时不应受到扭力。

4.4真空灭弧室的真空度降低问题

真空度降低的主要原因有：（1）真空灭弧室内波形管的材质或制作装配工艺出现故障，常常导致本身也出现的细小的漏点。（2）真空灭弧室使用时期不断的加长和开断的次数增加真空度就会慢慢的减少，当真空度下降到无法维持规定的度数的时候就会使得它自身的开断能力减弱和耐压水平降低。（3）使用分体式真空断路器也存在一定的不利因素。

真空灭弧室真空度无法满足要求的话常常会促成灭弧室内出现电离，这必然会导致电离子出现，电离子无疑将减弱灭弧室内绝缘作用。采取的措施有（1）在断路器停电检修时务必对断路器进行真空度测试，进行42kV的工频耐压试验是检测灭弧室最合理有效的方法；（2）当真空度受到不利因素的影响出现下降的时候要及时的用新的合格的真空管进行更换，与此同时及时的对行程、同期、弹跳等进行试验；（3）分析统计极限开断电流值。在通常的运行状态下要针对真空断路器的开断操作和短路开断状况做好实时的记录以便及时的发现问题，解决问题。（4）此外，还要做好高压真空断路器的选型工作，如购买主流厂家的产品、选用本体与操作机构一体的真空断路器；（5）运行人员务必要严格的监控真空断路器的工作状况，特别要将注意点放在断路器真空管外部上，看它是不是出现放电；另外还要注意检查玻璃外壳真空管，仔细观看它的内部表面和开断电流时弧光的颜色变化情况，通常情况下该外壳真空管内部表面颜色不再明亮或者是开断电流时弧光的颜色变化为暗红色时常常表明了该真空管的真空度已经下降，务必要及时的断开电源进行更换；（6）在停电检修的过程中要注意断路器的特性测试，这样才能保证断路器正常运转。

5结语

电力企业在我国的地位越来越突出，与人们的生活密切相关。因此需要充分认识到断路器状态监测与故障诊断工作的重要性，进而积极采用合理的监测和诊断措施，全面应对断路器故障问题，提高该项工作的实际效率和效果。

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