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高壓開關(guān)故障檢測的原理及方法
高壓開關(guān)故障檢測的原理及方法
電力系統(tǒng)對供電的可靠性和經(jīng)濟性提出了越來越高的要求,，高壓輸變電設(shè)備的安全運行已成為影響電力系統(tǒng)安全,、穩(wěn)定,、經(jīng)濟運行的重要因素,。高壓開關(guān)在電網(wǎng)中起著控制和保護的作用,，當(dāng)發(fā)生故障或事故時會引起電網(wǎng)事故或擴大事故,。大電網(wǎng)會議(CIGRE)對高壓開關(guān)及其操作機構(gòu)的可靠性進行過兩次世界范圍的調(diào)查,，結(jié)果表明,，大多數(shù)開關(guān)故障(主要故障的70%和次要故障的86%)屬于機械性質(zhì)，主要涉及操作機構(gòu),、監(jiān)視裝置和輔助裝置,。目前國內(nèi)高壓開關(guān)的問題也主要體現(xiàn)在機械故障上，如：絕緣拉桿脫落,、斷裂,、擊穿，水平拉桿斷銷等,。因此,，高壓開關(guān)機械故障的檢測具有十分重要的意義。
1.高壓開關(guān)機械故障檢測基本方法及原理
1.1分,、合閘線圈電流的檢測
高壓開關(guān)機一般都是以電磁鐵作為操作的一級控制元件,，并且大多數(shù)開關(guān)皆以直流作為控制電源。在每次分,、合過程中,，直流電磁線圈的電流隨時間變化，此變化波形中蘊藏著極為重要的信息,。線圈電流波形可以反映的狀態(tài)有鐵心行程,、鐵心卡滯,、線圈狀態(tài)(如是否有短路匝)、與鐵心頂桿連接的鐵閂和閥門的狀態(tài),、合,、分線圈的輔助接點狀況與轉(zhuǎn)換時間。通過對分合操作線圈動作電流的檢測,，運行人員可以大致了解開關(guān)二次控制回路的工作情況及鐵心的運動有無卡滯等,，為檢修提供一個輔助判據(jù)。分合閘線圈的電流是開關(guān)狀態(tài)檢測的一個重要內(nèi)容,。通過霍爾傳感器可以很方便的采集分合閘線圈的電流,。通過實測的波形與典型波形進行比較即可判斷開關(guān)的鐵心有無卡滯等問題。
1.2高壓開關(guān)機動觸頭行程的檢測
高壓開關(guān)機的行程–時間特性是表征高壓開關(guān)機械特性的重要參數(shù),，也是計算高壓開關(guān)分,、合閘速度的依據(jù)。高壓開關(guān)分合閘速度,，尤其是開關(guān)合閘前,、分閘后的動觸頭速度，對開關(guān)的開斷性能有至關(guān)重要的影響,。因此,，高壓開關(guān)機的行程–時間特性檢測，是高壓開關(guān)檢測的重要內(nèi)容,。由于開關(guān)動觸頭作直線運動,，可以安裝一個與動觸頭一起運動的附加件，當(dāng)動觸頭做分,、合操作時,，該附加件隨連桿做直線運動，通過光電傳感器,，將連續(xù)變化的位移量變成一系列電脈沖信號,。記錄該脈沖的個數(shù)，就可以實現(xiàn)動觸頭全行程參數(shù)的測量,；同時，記錄每一個電脈沖產(chǎn)生的時刻值,，將位移同時間相除,，就可計算出動觸頭運動過程中的大速度和平均速度。目前測量高壓開關(guān)的行程–時間特性,，多采用光電式位移傳感器與相應(yīng)的測量電路配合進行,，常用的有增量式旋轉(zhuǎn)光電編碼器或直線光電編碼器。目前市場上根據(jù)這種方法研制的產(chǎn)品眾多,，可將測試結(jié)果直接打印,，部分測試儀具備RS232/485接口,，可將測試結(jié)果上傳。
1.3振動信號的檢測
高壓開關(guān)機是一種瞬動式機械,，在其分合過程中,，有一系列運動構(gòu)件的起動、制動,、撞擊的出現(xiàn),，這些運動形態(tài)的改變都在其構(gòu)架上引起多個沖擊振動，每個振動對應(yīng)著開關(guān)分,、合過程中特定的動作事件,。這些沖擊振動的波形呈上升和衰減過程,，其峰值點在時間上具有很好的辨認(rèn)性,。但是，從振動發(fā)生到振動傳感器測量到的峰值時間之間,，總會由于振動波的傳播帶來一定的誤差,，因此峰值時間較振動發(fā)生時間有一定的時間延遲。不過,，檢測系統(tǒng)只是根據(jù)振動信號來求取各個振動事件之間的時間差,，并不一定需要知道其發(fā)生的準(zhǔn)確時刻。所以只要每個事件均進行了相似的簡化,，時間差的計算誤差不受影響,，可以利用振動信號的峰值時間作為各個振動事件的發(fā)生時刻，并將它們相減后得到動觸頭運動過程中各個振動事件之間的時間差,。此外,，對于某一臺特定的開關(guān)而言，在健康狀態(tài)下它的分,、合操作的振動信號具有較強的相似性,。對于實時測量得到的振動信號，可在離線實驗數(shù)據(jù)(振動信號波形和機械特性曲線)的基礎(chǔ)上,，并結(jié)合考慮該次動作的機械特性曲線來粗略確定各個振動事件發(fā)生的先后次序和時間區(qū)段,，然后將各個區(qū)段的峰值時間作為該振動事件的發(fā)生時刻。各時間相差后得到各事件之間的相對時間,，以接到分,、合電脈沖時間為基準(zhǔn)計算各事件的發(fā)生時間，就能找到動靜觸頭間的合,、分時刻,。將動觸頭的行程信號同該合、分時刻結(jié)合,，并根據(jù)相應(yīng)的定義,，就可以計算出剛分(合)速度,、行程、超行程,；將三相的分合時刻相差就可獲得該次動作的不同期參數(shù),。 傳動機構(gòu)系統(tǒng)的檢測和診斷對保證高壓開關(guān)安全運行有重要的意義。而基于振動信號的開關(guān)機械狀態(tài)診斷方法作為一種間接的,、不拆卸的診斷方法,、目前已經(jīng)成為國內(nèi)外的研究熱點。