高压断路器故障诊断与状态监测研究

SF6断路器的状态监测与故障诊断一、前言SF6断路器是电力系统中常用的高压开关设备，其具有开断能力强、接触电阻小、使用寿命长、操作可靠等优点。

但是，由于运行环境复杂和设备负载变化等原因，SF6断路器容易出现各种故障。

为了确保电力系统的安全可靠运行，及时、准确地对SF6断路器的状态进行监测和故障诊断就显得非常重要。

本文对SF6断路器的状态监测和故障诊断进行了详细的介绍和分析。

二、SF6断路器的状态监测2.1 气密性测试SF6断路器中的SF6气体是其正常运行的关键因素之一，气密性测试旨在检测SF6断路器内部是否存在泄漏情况。

测试时，可以使用SF6气体检漏仪或外泄热成像仪等设备来检测。

如果发现气体泄漏，需要及时查找泄漏点并进行维修。

2.2 机械状态测试SF6断路器的机械状态是影响其操作可靠性、耐久性和寿命的关键因素。

机械状态测试主要包括操作机构、接线柜、触头和气压机等方面。

常用的测试方法有视觉检查、手动操作和机械性能测试等。

SF6断路器在正常运行时会产生一定的热量，过高的温度可能会导致设备的损坏或熔断。

因此，及时检测SF6断路器的温度是非常必要的。

常用的检测方法有温度传感器、红外线热成像仪等。

2.4 湿度检测SF6断路器中的SF6气体对湿度非常敏感，过高的湿度会使得气压不稳定，从而导致设备的故障。

因此，对SF6断路器中的湿度进行监测也是非常重要的。

常用的监测方法有湿度传感器、露点仪等。

三、SF6断路器的故障诊断3.1 气体检测SF6断路器故障的最主要原因之一就是气压不稳定，因此对SF6气体含量的检测就显得非常必要。

常用的检测方法有微水传感器、流量计、密度计等。

如果检测到SF6气体含量异常，需要及时发现故障原因并进行维修。

3.2 触头检测SF6断路器故障中，触头断裂是比较常见的一种故障。

因此，定期对SF6断路器中的触头进行检测就显得非常重要。

常用的检测方法有电学检测和机械状态检测等。

SF6断路器故障的外在表现是设备的破损或变形等。

高压电气设备的在线监测与状态检修发表时间：2018-06-25T16:01:18.093Z 来源：《电力设备》2018年第7期作者：王春伟[导读] 摘要：电气设备在发生故障时，会对电源造成非常不利的影响，甚至造成电气设备的损坏，因此，运行的安全性和可靠性难以估量。

（国网山西省电力公司长治供电公司山西长治 046011）摘要：电气设备在发生故障时，会对电源造成非常不利的影响，甚至造成电气设备的损坏，因此，运行的安全性和可靠性难以估量。

加强在线监测设备和状态检修是将来发展的重点，为了不断改进电气设备的运行，应从理论和技术方面不断创新，使其在功率上更好地适应行业的发展，以此创造出更多的经济效益，同时，也大大提升了电力系统的社会效益。

基于此，本文就针对高压电气设备的在线监测与状态检修进行分析。

关键词：高压电气设备；在线监测；状态检修引言从传统的电气设备检修状态来看，电气设备检修仍然存在很多不足，已经不能满足检修发展以及电气设备检修要求。

因此，在日常工作中，必须根据电气设备在线监测以及状态检修技术，明确各个功能要求，并且提出具有探讨意义的策略；通过明确状态检修技术，不断提高检修水平，促进电力事业快速发展。

1电气设备在线监测与状态检修技术的发展分析1.1发展的必要性分析近年来，电力行业改变了传统供销体系，逐渐向着市场化运营的方式转变，对于电气设备所关注的内容也由单一的安全性逐步向经济性及其实用性、科技性等综合性能的方向转变。

在线监测与状态检修技术不但能够确保电气设备安全性能，同时，在一定程度上，提升了电气设备经济性、实用性及其科技性。

随着电力改革的不断深入与发展，在线监测与状态检修技术应用价值越来越高，通过对于电气设备运行状态实时进行监测与控制，保证了电气设备的工作效率，从而提升了电力系统运行的经济效益，所以，在线监测与状态检修技术的广泛应用是电力不断改革的必然要求，它是符合时代发展所需的。

1.2 发展的可行性分析随着科学技术的不断发展与进步，新型设备运营及其新技术在电气设备中得到了广泛的应用，并为在线监测与状态检修提供了强有力的技术支持与物质保障。

高压开关柜的在线监测与故障诊断技术高压开关柜是电力系统中重要的电气设备之一，用于控制和保护电力系统中的电器设备。

其在线监测与故障诊断技术的研究和应用对于确保电力系统的稳定运行和故障快速处理具有重要意义。

本文将从高压开关柜的在线监测技术和故障诊断技术两个方面展开论述。

高压开关柜的在线监测技术是指通过传感器和数据采集装置将开关柜的运行状态参数进行实时监测，并通过远程通信技术传输到监控中心，进行实时分析和监控。

其主要包括以下几个方面的内容：第一，温度监测。

高压开关柜中的电器设备在运行时会产生一定的热量，如果温度过高可能导致设备失效或发生故障。

因此，通过设置温度传感器对高压开关柜的关键部位进行温度监测，可以及时发现异常情况并进行预警。

第二，电流监测。

高压开关柜中的电流是电力系统正常运行的基本依据，通过安装电流传感器对高压开关柜中电流进行实时监测，可以掌握设备的运行状态，提前预防设备过载或短路等故障的发生。

第三，压力监测。

高压开关柜中的气体压力是其正常运行的重要参数，通过安装压力传感器对高压开关柜中的气体压力进行监测，可以及时发现气体泄漏或压力异常，防止设备损坏或发生爆炸等事故。

第四，湿度监测。

高压开关柜中的湿度会影响设备的绝缘性能和运行稳定性，通过安装湿度传感器对高压开关柜中的湿度进行监测，可以及时发现湿度过高或过低的情况，采取相应的措施保障设备的正常运行。

高压开关柜的故障诊断技术是指通过监测和分析高压开关柜运行时产生的信号，判断设备是否存在故障，并通过相应的算法和方法对故障进行诊断和定位。

其主要包括以下几个方面的内容：第一，振动分析。

高压开关柜在运行时会产生一定的振动信号，通过对振动信号进行分析，可以判断设备是否存在运行不稳定、松动或其他故障。

第二，红外热像技术。

通过红外热像仪对高压开关柜的外观进行拍摄，可以观察设备局部温度分布情况，通过温度异常点的识别和定位，判断设备是否存在故障。

第三，气体分析。

高压开关柜在运行时会产生一定的气体，通过对开关柜内气体的成分和浓度进行分析，可以判断设备是否存在绝缘失效、短路故障等情况。

高压断路器的检测内容
高压断路器的检测内容主要包括以下几个方面：
1. 机械特性检测：检测断路器在动作过程中的速度、力量等机械特性，如分闸起始瞬间速度（刚分速度）、合闸起始瞬间速度（刚合速度）、最大分闸速度、最大合闸速度等。

这些值应与制造厂的规定值进行比较，以判断断路器动作速度的符合程度。

2. 电气特性检测：检测断路器的电气特性，如分合闸线圈电流、电压、功率等。

这些参数可以反映断路器在操作过程中的电气性能。

3. 操动机构振动信号检测：通过对操动机构振动信号的分析，判断断路器在操作过程中是否存在异常，如磨损、松动等。

4. 故障诊断：通过对断路器的状态监测和数据分析，诊断断路器是否存在故障，如绝缘损坏、接触不良等。

5. 灭弧性能检测：检测断路器在分合闸过程中的灭弧性能，确保断路器能够在故障情况下有效切断电路。

6. 辅助设备检测：检测断路器的辅助设备，如控制柜、保护装置、
测量仪表等，确保它们正常运行。

7. 环境检测：检测断路器所处环境的温度、湿度、气压等参数，以确保其在适宜的环境下工作。

8. 安全性检测：检查断路器的安全防护措施是否到位，如接地、防误操作等。

总之，高压断路器的检测内容涵盖机械、电气、振动、故障诊断等多个方面，以确保其在运行过程中的安全可靠。

高压断路器的状态监测问题研究【摘要】高压断路器是电力系统中主要的控制设备，它具有灭弧特性，使用范围广，应用在各种电压等级中，主要作用是在正常情况下，控制电气设备及电力线路的开断和投入；当电力系统发生故障时，与继电保护及自动装置配合，快速切断故障电流，保证电网无故障部分正常运行。

以下介绍高压断路器在线监测诊断类型，能够及早发现设备隐患，减少高压断路器器维护费用。

【关键词】电力系统；高压断路器；状态监测；电流监测；机械振动；动态电阻0引言随着社会和经济的发展，电力系统在国民经济中的地位日趋重要，因此对电力系统安全可靠性提出了更高的要求，同时，电力系统的改革也促使各个电力运营商在满足质量要求的情况下追求以最低的成本实现最终的目标，而其中重要的举措之一就是采取科学的监测和故障诊断手段对电气设备进行检修，从而能够提早发现设备隐患，提高设备的可靠性，降低运行和维修成本。

１机械振动信号的监测高压断路器操作过程中机械零部件间的碰撞或摩擦会引起振动，振动信号可以反映断路器的机械状态。

机械振动信号是一个重要的信息载体，包含有大量的设备状态信息，它由一系列瞬态波形构成，每一个瞬态波形都是断路器操作期间内部“事件”的反映。

振动是对设备内部多种激励源的响应，对高压断路器而言，激励源包括分、合闸电磁铁、储能机构、脱扣机构、四连杆机构等内部构件的运动。

断路器机械状态的改变将导致振动信号的变化，这是利用振动信号作为故障诊断依据的理论基础。

通过适当的检测手段和信号处理方法，配合其它信号对断路器进行诊断可以识别振动的激励源，从而找出故障源。

振动信号是瞬时非平稳信号，不具有周期性振动，它是由于操动机构内部各构件的受力冲击和运动形态的改变引起的，在断路器的一次操作中，有一系列的构件按照一定的逻辑顺序启动、运动、制动，形成一个个振动波，沿着一定的路径传播，最终到达传感器的是一系列衰减振动波的叠加。

２断路器分、合闸线圈电流的监测高压断路器一般都以电磁铁作为操作的第一级控制元件，操动机构中使用的绝大部分是直流电磁铁。

高压断路器故障检修及状态监测随着经济的不断提高，电成为人们生产生活中不能缺少的重要资源之一。

在高压电网中，高压断路器是其中占有重要地位的部分，它能够在保护电网设备的同时，提高电网的安全性和稳定性。

因此，高压断路器出现故障将会对高压电网系统造成不利影响。

本文析了高壓断路器的故障检修以及状态监测。

标签：高压断路器;故障检修;状态监测1 引言随着电网规模的增大，高压断路器在高压电网中有着愈来愈重要的影响，在高压电网的运行过程中，它是必不可少的。

但是，在高压电网中，高压断路器又是容易出现故障的组成部分。

目前，我国对高压断路器的状态监测还存在不足，但是，为了提高电力系统的安全、稳定性，对高压断路器进行故障检修和状态监测的研究是必须的。

2 高压断路器中存在的故障为了提高高压电网的稳定性并且更好的解决高压断路器中的故障，对高压短路器中发生的故障进行详细的了解是基本，因为不同的故障检修方法适用于不同的故障。

下面将对断路器中的故障进行阐述。

2.1 载流故障引线过热、触头接触不良是导致出现载流故障的主要原因。

引线过热是一般是由于断路器的温度高，而触头的接触不良则使得静触头和动触头在接触时无法对准，这些都会使载流问题出现。

2.2 拒动故障拒合和拒分故障是拒动故障中的两种故障。

而拒动故障中拒分故障是会导致问题扩大化的严重故障，一般会出现越级跳闸和系统故障的情况。

分析发现拒动故障出现的原因，一般包括机械、电气等方面的因素。

①在机械上，传动系统机械和操动机构的问题是引起问题的主要因素。

在排查故障时，要检查压缩空气的管道回路是否正常排水以及是否有冻结的现象。

如果有冻结的现象，则可能是气动操作机构出现了问题。

因此要及时采取解冻措施，然后检查各个部分的运行情况。

除此之外，为了排查液压操动机构故障，要对低压闭锁装置、气压表等进行查看，同时，要有拥有专业素质的人对液压回路和液压操动机构的内部各部分进行详细检查。

②在对电气的故障进行排查时，要对直流电的电源电压进行检查，保证其符合标准值。

SF6断路器的状态监测与故障诊断SF6断路器由于具有灭弧能力强、介质强度高、维护周期长等优点，已广泛应用在铁路电力牵引供电系统中。

SF6断路器，是利用SF6气体作为绝缘介质和灭弧介质的高压断路器。

SF6气体是无色、无臭、不燃、无毒的惰性气体，化学性能稳定。

在电晕和电弧放电中，SF6被分解为硫和氟原子。

电弧消失后，可重新结合成SF6。

但在电极四周，由于金属蒸气参加了反应，生成金属氟化物和低氟化物，当气体内含有水分时，就可生成腐蚀性很大的氢氟酸〔HF〕。

氢氟酸对绝缘材料、金属材料都有很大的腐蚀性，不能使用含硅的绝缘材料。

因此应严格控制装入断路器中SF6气体所含水分，并且进行必要的测量和状态监测，及时发现可能出现的异常和故障预兆并进行检修，保证设备的正常运行，保证网络的可靠供电。

因此水分是SF6气体中危害最大的杂质。

SF6气体含水量过高会危及电力设备的安全运行，主要表现在：•水分的存在影响气体分解物的生成；•水与酸性杂质在一起时，会使材料腐蚀，导致机械操作失灵；•水分在低温下会在固体绝缘表面凝露，使沿面闪络电压急剧下降，导致事故。

1 SF6断路器的故障及检修SF6断路器机械故障因素占70%，辅助和控制电路占19%，主要电路的电气因素故障占11%。

在未闭合或未断开的操作上占主要故障的48%。

断路器的主要的故障可认为是：•操作故障，包括驱动和操作故障；•绝缘故障，包括主触头。

为了追求更好的检修方法和出路，提出了状态检修。

状态检修是依据先进的状态监测和诊断技术提供的设备状态信息，判断设备的异常，预知设备的故障，在故障发生前进行修理的方式，即依据设备的健康状态来安排修理计划，实施设备修理。

但关于SF6高压断路器，要真正做到状态检修仍很困难。

高压断路器发生的故障，只有一部分是具有渐变的过程，而很多故障是突发性的，至少在目前根本无法事先预知可能发生的故障，例如机械受力部件的失效等。

就是关于渐变的一些元器件的老化过程，也没有显示出具体的时间进程。

高压开关柜的在线监测与故障诊断技术高压开关柜是电力系统中非常重要的电气设备。

现代电力系统对电能质量的要求越来越高，相应地对高压开关柜的可靠性也提出了更高的要求。

同时，随着传感器技术、信号处理技术、计算机技术、人工智能技术的发展，使得对开关柜的运行状态进行在线监测，及时发现故障隐患并对累计性故障做出预测成为可能。

它对于保证开关柜的正常运行，减少维修次数，提高电力系统的运行可靠性和自动化程度具有重要意义。

高压开关柜分户内式和户外式两种，10kV及以下多采用户内式，根据一次线路方案的不同，可分为进出线开关柜、联络开关柜、母线分段柜等。

10kV进出线开关柜内多安装少油断路器或真空断路器，断路器所配的操动机构多弹簧操动机构或电磁操动机构，也有配手动操动机构或永磁操动机构的。

不同的开关柜在结构上有很大的差别，这将影响到传感器的安装和选择。

1.高压开关柜的故障表现及其原因调查统计表明，高压开关柜的故障主要有以下几类：（1）拒动、误动故障：这种故障是高压开关柜最主要的故障，其原因可分为两类：一类是因操动机构及传动系统的机械故障造成；另一类是因电气控制和辅助回路造成。

（2）开断与关合故障：这类故障是由断路器本体造成的，对少油断路器而言，主要表现为喷油短路、灭弧室烧损、开断能力不足、关合时爆炸等。

对于真空断路器而言，表现为灭弧室及波纹管漏气、真空度降低、切电容器组重燃、陶瓷管破裂等。

（3）绝缘故障：表现为外绝缘对地闪络击穿,内绝缘对地闪络击穿，相间绝缘闪络击穿，雷电过电压闪络击穿，瓷瓶套管、电容套管闪络、污闪、击穿、爆炸，提升杆闪络，ＣＴ闪络、击穿、爆炸，瓷瓶断裂等。

（4）载流故障：7.2～12ｋＶ电压等级发生载流故障主要原因是开关柜隔离插头接触不良导致触头烧融。

（5）外力及其他故障：包括异物撞击，自然灾害，小动物短路等。

2.高压开关柜的监测与诊断方法针对高压开关柜的不同故障类型，相应有不同的故障检测方法：（1）机械特性在线检测，其监测的内容有：合、分闸线圈回路，合、分闸线圈电流、电压，断路器动触头行程，断路器触头速度，合闸弹簧状态，断路器动作过程中的机械振动，断路器操作次数统计等。

基于大数据理念的高压开关柜状态监测与故障诊断摘要：现如今，各领域的不断进步和发展，对用电量的需求逐渐增多，为了满足对用电量的需求，电力部门更加注重电力系统的运行效率和稳定性。

高压开关柜设备是电力系统的主要输电设备之一，保证高压开关柜的稳定运行则是确保电力系统正常供电的重要措施，所以监测高压开关柜的运行状态十分重要，对电力系统起到保护作用。

相关技术人员通过高压柜开关设备运行有效监测，全面掌握其运行状态，从而有针对性的实现设备故障诊断，很大程度上提升了设备故障诊断的效率，降低设备的危险系数。

由于电力系统与人们生活安全密切相关，一旦高压开关柜出现丝毫问题，都会给人们带来极大的安全隐患。

对高压开关柜进行实时监测，有助于快速发现其存在的安全问题，并且采取科学的处理方式，降低设备维修的可能性，为企业节约大量的维修费用，同时为电力系统稳定运行提供安全可靠的条件，促使我国电力行业发展逐渐走向成熟化。

关键词：大数据理念；高压开关柜；状态监测；故障诊断引言高压开关柜基于无线技术，通过局部放电监测设备运行情况，了解设备运行环境，测量环境温度，通过一体化高压开关设备状态监测诊断系统，掌握设备的运行情况。

除此之外，还需要了解变电站开关柜的应用地点，如果开关柜建立在潮湿的环境下，很容易引发安全事故，为了保证高压开关柜可以在工作期间平稳、安全的运行，需要进一步提升高压开关柜的监测能力。

应用大数据技术可以提升高压开关柜监测水平，及时发现设备运行存在的问题，并采取检修方案，提高故障诊断效率，保障高压开关柜在工作期间平稳、安全的运行。

1高压开关柜常见故障一是分断故障。

高压开关柜的分断故障主要包括关闭和开断故障，这种故障广泛存在于各种各样的断路器当中。

例如，当断路器出现灭弧异常等情况，就会对高压开关柜造成不良的影响，从而使断路器不能顺利正常地工作。

分断故障相对较为常见，所以往往需要针对故障进行进一步的判断，找出高压开关柜中产生异常的原因，切实消除隐患。

0引言在电网全球互联的趋势下,电网规模巨大,电力系统的安全运行就显得更加重要,因而对在电力系统中承担着控制和保护双重功能的高压断路器的正常运行提出了更高的要求。

1分(合)闸线圈电流分析电磁铁是高压断路器操动机构的重要元件之一,高压断路器一般都是以电磁铁作为第一级控制元件。

当操作线圈中通过电流时,在电磁铁内产生磁通,铁芯受电磁力作用吸合,接通操作回路,使断路器合闸或分闸。

线圈中流过的电流波形中包含着不少信息,通过监测分(合)闸线圈电流可以监测线圈的电气完整性、连续性,反映了二次操作回路的状态;线圈电流波形还可以间接反映机构的运动性能,如铁芯行程、铁芯是否卡涩、线圈状态(是否有匝间短路)、与铁芯顶杆连接的锁闩和阀门的状态、分(合)回路辅助接点状况与转换时间等,可以根据这些信息判断高压断路器操动机构的运行状态,还可以作为判断高压断路器是否偷跳、拒跳的依据,并以此来分析高压断路器故障的原因。

实际操作中可以根据测得的线圈电流波形来计算操动机构的启动时间、拉杆运动时间、线圈通电时间等参数,同时再结合断路器本身的参数范围,从而判断操动机构的运行状态,因此就可以诊断出断路器机械操动机构系统的故障,并及时了解目前断路器机械操动机构的变动情况。

另外,运行状态良好的同类断路器,分(合)闸线圈的电流波形是相似的,因此,可以采集运行状态良好的断路器的分(合)闸线圈电流波形作为标准,对该断路器日后动作时的分(合)闸线圈电流波形进行“指纹”比对,从而判断该断路器操动机构是否有铁芯空行程、弹簧卡滞等故障,从而达到了预测故障的目的。

2机械振动信号分析机械振动信号包含着大量的设备状态信息,可以反映整个设备在运行过程中的变化规律。

在高压断路器的分、合闸操作过程中,机构部件的运动和撞击都会产生振动信号,它由一系列瞬态波形构成,每一个瞬态波形都是断路器操作期间内部“事件”的反映,虽然这种机械振动会有一定的随机性,但对于同一台高压断路器的多次操作过程中,振动信号的重复性还是比较好的。