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高壓開關的綜合分析與診斷方法
高壓開關的綜合分析與診斷方法
高壓開關設備上不同部位,、不同類型的故障,，引起設備功能的不同變化，導致高壓開關整體及各部位狀態(tài)和運行參數的不同變化,。故障診斷的任務,，就是當設備上某一部位出現某種故障時，要從這些狀態(tài)及其參數的變化推斷出導致這些變化的故障及其所在部位,。由于狀態(tài)參數的數量浩大，必須找出其中的特征信息,，提取特征量,，才便于對故障進行診斷。由某一故障引起的設備狀態(tài)的變化稱為故障的征兆,。故障診斷的過程就是從已知征兆判定設備上存在的故障的類型及其所在部位的過程,。因此故障診斷的方法實質上是一種狀態(tài)識別方法,。
對高壓開關的狀態(tài)識別依據是使用文章《高壓開關的絕緣預防性試驗項目及標》所述的方法對其進行試驗所得到的試驗數據。在得到試驗數據后,，首先要進行試驗結果正確性判斷,，排除試驗方法原則上的錯誤和環(huán)境、人為因素等的影響,；然后把試驗結果與規(guī)程,、標準相比較，與歷史資料相比較,，與其它同類產品相比較,，綜合利用多個試驗方法的試驗數據進行聯合分析；zui后根據分析對高壓開關的狀態(tài)進行判斷,。
一,、試驗結果正確性判斷
1.檢查試驗方法、接線是否正確
在得到試驗數據后,，首先要檢查試驗方法是否合理,，有無原則性錯誤，其次是檢查接線是否正確,。如進行泄漏電流試驗時,，需要注意以下幾點：
(1)由于接往被測設備的高壓導線是暴露在空氣中的，當其表面場強高于約20kV/cm時(決定于導線直徑,、形狀等),，沿導線表面的空氣發(fā)生電離，對地有一定的泄漏電流,，這一部分電流會流過微安表,，因而影響測量結果的準確度。一般都把微安表固定在試驗變壓器的上端,，這時就必須用屏蔽線作為引線,，也要用金屬外殼把微安表屏蔽起來。
(2)泄漏電流可分為體積泄漏電流和表面泄漏電流兩種,。在泄漏電流測量中,，所要測量的只是體積電流。但是在實際測量中,，表面泄露電流往往大于體積泄漏電流,，因而必須消除表面泄漏電流對真實測量結果的影響。消除的辦法實施被試設備表面干燥,、清潔,、且高壓端導線與接地端要保持足夠的距離；另一種是采用屏蔽環(huán)將表面泄漏電流直接短接，使之不流過微安表,。
(3)在進行泄漏電流測量時,，供給整流設備的交流高壓應該是正弦波形。如果供給整流設備的交流低壓不是正弦波,，則對測量結果是有影響的,。影響電壓波形的主要是三次諧波。必須指出,，在泄漏電流測量中,，調壓器對波形的影響也是很多的。實踐證明,，自耦變壓器畸變小,，損耗也小，故應盡量選用自耦變壓器調壓,。另外,，在選擇電源時，用線電壓而不用相電壓,，因相電壓的波形易畸變,。如果電壓是直接在直流高壓側測量的，則上述影響可以消除,。
2.檢查試驗儀器,、儀表是否合格
試驗中使用的儀器、儀表是試驗數據的直接來源,，因此必須嚴格按照試驗要求選擇量程,、內阻等合格的，經過有關部門校核過的儀器,、儀表,。如對于真空斷路器、壓縮空氣斷路器和SF6斷路器,，主要測量支持瓷套,、拉桿等一次回路對地絕緣電阻，一般使用2500V的絕緣電阻測試儀,，其值應大于5000MΩ,。輔助回路和控制回路的絕緣電阻測量時，使用500V（或1000V）絕緣電阻測試儀進行測試,，其值應大于2MΩ,。對于500kV斷路器，應用1000V絕緣電阻測試儀測量,，其值應大于2MΩ,。
3.外部環(huán)境條件分析
溫濕度、氣壓等環(huán)境條件和設備外部的積污,、受潮都會對試驗數據造成影響,。一般來說溫濕度、氣壓和試驗數據之間都有關系曲線,，在不同的環(huán)境條件下試驗數據會有不同的限值,。而設備外部的積污、受潮可用人工的方法擦除干凈,。如柳州變電站500kVSF6斷路器,，復測微水含量值均達到460ppm左右。由于當時現場技術人員不懂用“環(huán)境溫度與水分含量的關系曲線”進行修正,，誤判460ppm,，含水量超標(大于150ppm)，決定放氣再充氣,，造成了一定的經濟損失,。
4.換算到標準狀況
要把試驗結果換算到標準狀況下的數據。排除了這些外部環(huán)境干擾因素的影響后,，就可以對試驗結果進行分析判斷了,。
二、試驗結果分析
一般地說,，如果電氣設備各項預防性試驗結果（也包括破壞性試驗）能全部符合規(guī)定,，則認為該設備絕緣狀況良好，能投入運行,。但是對非破壞性試驗而言,，有些項目往往不作具體規(guī)定，有的雖有規(guī)定,，然而,，試驗結果卻又在合格范圍內出現“異常”，即測量結果合格,，增長率很快,。對這些情況如何作出正確判斷，則是每個試驗人員非常關心的問題,。根據現場試驗經驗,，現將電氣設備絕緣預防性試驗結果的綜合分析判斷概括為比較法。
1.試驗結果與規(guī)程,、標準相比較
試驗結果首先要與《電力設備預防性試驗規(guī)程》規(guī)定的“允許值”相互比較,。規(guī)程、導則和規(guī)定是實踐經驗的總結和理論科學的結晶,，但也要看到,，僅靠現行的規(guī)程、導則和規(guī)定，還是不*的,，因為現行的規(guī)程,、導則和規(guī)定，并沒有包括隨著科學發(fā)展而采用新技術,、新材料,、新工藝生產的新設備，所以還必須對照新設備的新標準,。
2.試驗結果與歷史數據相比較
與設備歷年（次）試驗結果相互比較,，將它作為對照規(guī)程的有效補充。因為一般的電氣設備都應定期地進行預防性試驗,，如果設備絕緣在運行過程中沒有什么變化,，則歷次的試驗結果都應當比較接近。在兩個試驗間隔之間的試驗測量值不應該有顯著的增加或降低,，如果有明顯的差異,，則說明絕緣可能有缺陷。
對照歷史資料,，包括對照歷史測試數據及靜態(tài)狀態(tài)量,，即進行縱向比較，以便考察設備狀態(tài)的變化趨勢和變化速率,。如SF6斷路器的微水檢測,。SF6斷路器內表面，在安裝或運行中都會吸附水分子,，而吸附或釋放水分子,，又都和溫度有關，從表1-1列出的測量結果不難看出,，SF6斷路器其氣體中微量水的測量結果均與環(huán)境濕度有關,，即微量水測量值隨環(huán)境溫度升高而增大，隨環(huán)境溫度降低而減小,。
表1-1 330kV,、FX－22DL型斷路器微量水分測量數據
| 環(huán)境溫度（℃） | 4 | 25 | 32 |
| 水的體積分數（1×10－6） | 218 | 910 | 1231 |
3.試驗結果與同型號、同類設備相比較
與同一設備相間的試驗結果相互比較,。因為同一設備,，各相的絕緣情況應當基本一樣，如果三相試驗結果相互比較差異明顯,，則說明有異常的絕緣可能有缺陷,。如在分析泄漏電流測量結果時，還常采用不對稱系數（即三相之中的zui大值和zui小值的比）進行分析,、判斷,。
對照同類設備的測試數據和資料,，以考慮同類設備因結構、制造工藝方面的差異而帶來的影響,，即進行橫向比較,。對同一類型的設備而言，其絕緣結構相同,，在相同的運行和氣候條件下,，考慮上述影響因素后其測試結果應大致相同,。若懸殊很大,，則說明絕緣可能有缺陷。
4.多種試驗數據的聯合分析
每一項預防性試驗項目對反映不同絕緣介質的各種缺陷的特點及靈敏度各不相同,，因此對各項預防性試驗結果不能孤立地,、單獨地對絕緣介質做出試驗結論，而必須將各項試驗結果全面地起來,，進行系統(tǒng)地,、全面地分析、比較,，并結合各種試驗方法的有效性及設備的歷史情況,，才能對被試設備的絕緣狀態(tài)和缺陷性質做出科學的結論。例如,，當利用絕緣電阻測試儀和電橋分別對變壓器絕緣進行測量時,，如果tgδ值不高，其絕緣電阻,、吸收比較低,，則往往表示絕緣中有集中性缺陷；如果tgδ值也高,，則往往說明絕緣整體受潮,。
一般來說故障和征兆之間不存在簡單的一一對應的關系：一種故障可能對應多種征兆，而一種征兆也可能對應著多種故障,。還有許多其他故障也多對應這一征兆,。這就為故障診斷增加了難度。因此通常故障診斷有一個反復實驗的過程：先按已知信息提取征兆,，進行診斷,，得出初步結論，提出處理對策,，對設備進行調整和實驗,，甚至停機維修，再啟機進行驗證,，檢查設備是否已恢復正常,。如尚未恢復,，則需補充新的信息，進行新一輪的診斷和提出處理對策,，直至狀態(tài)恢復正常,。
三、設備狀態(tài)判斷
高壓開關在運行時,，可能會發(fā)生的故障是機械部分和滅弧的絕緣介質絕緣能力下降,。大電網會議對高壓開關可靠性所作的2次世界范圍的調查，以及國家電力科學研究院對高壓開關事故的統(tǒng)計分析均表明,，80%的高壓開關故障是由于機械特性不良所造成的,，且大多數故障是操動機構的問題，如拒分,、拒合或不能開斷,。高壓開關機械故障所造成的事故無論是次數、還是事故本身所造成的停電時間都占事故總量的60%以上,。高壓開關大多配有液壓,、彈簧、氣動等操動機構,，這類機構的分合閘電磁鐵在長期運行中常發(fā)生彎曲變形,、銹澀或臟污粘滯等故障，使其動作不暢而導致斷路器拒動或誤動,。
在上述傳統(tǒng)的診斷方法的基礎上,，將人工智能的理論和方法用于故障診斷，發(fā)展智能化的診斷方法,，是故障診斷的一條新的途徑,，目前已廣泛應用，成為設備故障診斷的主要方向,。