高压开关设备的可靠性研究

高压开关设备的可靠性研究

冀一鸣

  国网山西省电力公司超高压变电分公司  山西太原  030032

摘要：国内外高压开关设备比较表明的区别在于设备的可靠性，本文主要说明了如何尽快提高高压开关设备的可靠性，缩小与国外先进产品的差距。

关键词：高压开关；设备；可靠性

随着社会的发展，能源需求不断增加，对能源安全和可靠性的要求不断增加。高压开关是电力系统的重要组成部分，其可靠性直接影响电力系统的运行。

一、高压开关设备常见故障诊断

1.内部故障

（1）异常热功率。局部过热是高压开关设备运行中常见的现象。研究表明，其导流回路电阻增大是造成这种现象的主要原因。对导流回路进行了仔细分析，主要成分汞、铅等金属。当系统电流通过导流回路时，回路具有恒定的热量，导致设备中的温度明显升高。虽然单个节点对使用高压开关设备的影响较小，但如果不及时处理，导流回路中会累积多个影响节点。从而导致导流电路中的部发热，较高温度在设备内部引发。（2）发热绝缘结构。如果打开设备的实际热性能异常，则特定电流和电压会通过异常区域。但是，根据设备规范，向设备施加不同的电压可能会导致绝缘结构中的材料损耗，这可能会导致绝缘介质消耗增加，从而导致整个绝缘结构发热。这通常会成为绝缘结构发热故障。

2.外部故障

暴露的外露部分的故障称为外部故障。常见的外部故障包括开关之间接触不良、过热设备等，相对容易修复。如果在高压开关内外测量温差，或者温度相差 10-25°C 时，可以使用眼睛等简单工具直接检测和触摸设备，如果温差不超过 25-40°C，则可以确定设备存在故障并需要维修。当温度差异大于 40°C 时，应及时关闭设备，专业人员应及时注意设备的干扰，避免对设备造成损坏。

二、高压设备故障处理

1.预防性性维护

预防性维护可避免高压开关的故障，从而提高设备运行的安全性和可靠性。预防性维护主要是在停电时拆除和修理打开的高压开关，及时更换松动和老化的部件，并评估设备系统的运行状况。对于某些技术内容，拆卸和装配老化比较困难。如果拆卸不当，很难有效识别故障风险，安装不当可能会对设备的运行稳定性产生不利影响。因此，拆卸与组装设备需要高级技术操作人员。

2.诊断设备状态

高压开关设备的运行状况诊断主要基于相应的诊断系统，并根据先前设置的运行指标确定设备的运行状况。这包括易于使用的电流状态、开关位置、电压状态、熔断器的实际运行状态等，减少了设备的故障区域，而又不会严重损坏原设备的内部结构和组件，并优化了维护。

3.故障后维修

高压开关发生故障的维修称为故障后维修。由于这种维修通常会延误设备的正常运行，因此有关维修人员应积极避免这些维修。为了最大限度地缩短维修时间，维修人员必须查明设备故障的原因，了解设备的工作原理，首先制定与维修经验相结合的维修计划。在调试错误时，请注意特定顺序，例如先机械，后电路；调试外部，然后对内部设备进行处理；首先是公用电路，然后是专用电路。通过修复常见问题，然后修复特定问题，可以大大缩短修复时间。为了尽量减少故障后的维修，有关维修技术人员应努力提高设备的维修质量。

4.故障诊断高压开关技术

特征参数法、信号微特征诊断、典型的故障诊断方法和专家方法是高压开关设备故障诊断的常用方法。特征参数诊断方法提取主设备的实际作业参数，并与制造商提供的标准参数进行比较，确定设备的运行状态。影响温度、电流、运算元等的因素必须排除在比较之外。信号的微诊断主要是诊断小而异常的信号。特定诊断信号包括机械振动信号、电流信号等。诊断信号的微特性有助于识别设备实际运行参数和测量参数之间的微小差异，有效防止设备故障。典型的故障类型主要是按钮纯度的故障模型，它根据信号特性确定故障类型。计算机模拟方法用于传统的故障诊断方法。专家方法的主要目的是让移植专家获得故障排除方面的经验。该方法高效检测多种情况和信号，是综合诊断技术的一部分。许多开关目前仅部分故障诊断易操作，特别是内部故障，必须以不同的方式加以评估。因此，智能在线诊断的发展是未来高压开关设备故障诊断的重要方向。

三、高压开关设备的可靠性研究

1.应尽可能在设计中使用高可靠性电磁作用机制。与 C T 8、C T 10系列产品相比，国产弹簧操作机构（如产品和 C D 10）的可靠性较低，主要原因是：（1）金属材料不良，热处理工艺质量不保证，表现为连续弯曲变形，从而防止扇形板、开关复位并且中轴和扇形板等关键部件容易磨损。（2）设计需要改进，例如辅助开关容易损坏。除了改进实施工作外，改进设计也很重要；这也是一些制造商在设计时缺乏考虑的问题；如果过流线圈和分离线圈堆叠在一起，则容易锁定分离铁芯并卡涩。这是一个常见问题（3）CT10 系列弹簧机构的制造质量和装配质量。当 CT 8 和 CT 10 等半轴卡涩，脱扣器定位板移动、磨损、储能不能储存、行程开关位置不佳、储能不足、储能弹簧处于按钮极限位置时并且真空开关采用 C T 8、C T 1 0 系列操作机构，合闸开关、开关摇晃很大，维护是所有接触 C T 8、C T 1 0 机构的人都面临着或多或少的问题。相比之下，C D 10 具有较高的可靠性、较少的缺陷，并且在真空开关下运行良好。

2.简化二次回路设计。选择储能机构时，可尽量减少行程开关和辅助开关的使用，避免跳闸继电器。3.改进试验方法和项目。例如，由于温度对润滑系统和液压系统的影响，对东北部和北部使用的设备进行了低温试验，对南部使用的设备进行了高温试验，以确保油缓冲、润滑剂的有效性。4.改进机械结构设计。新断路器和操作机构的设计必须随着零部件的减少、结构优化和可靠性的提高而变化。在设计过程中，应尽量减少调整零件，以减少工艺质量对产品分散性的影响。可调节零件过多也是机械故障率高的原因之一。5.高技术产品的研究、设计和采用。目前，微型计算机保护产品种类繁多，其中有许多优秀的产品它们小巧、全面、易于连接、易于使用和可靠。消除传统的电磁保护继电器，提高高压开关设备的整体可靠性。元件故障时，电流互感器绝缘故障仍然很高，研制出完全与空气绝缘的电流互感器，可通过传输红外测得的值，大大提高高压开关柜的运行可靠性。6.加强生产过程的质量控制。保证设备的内部质量，特别是装配质量，保证金属材料质量和热处理质量，改进旧产品的结构和工艺。7.检变在运行前必须严格控制。由于与主电路接触不良，工作负载可能会在皮带上产生电离火花，从而导致电离火花。许多事故是检查前控制不足造成的。8.加强运行中的检变。对于真空开关，应观察其是否变色、是否有火花、电路中是否有异常噪声、操作机构传动部分是否潮湿、润滑脂有干涸硬化，不应低估操作过程中的意外拒动。一旦发现原因，就必须立即报告和查明，而不是轻易重复，从而增加事故数量，忽视潜在风险。

总之，高压开关技术发展迅速，通过自主研发和引进国外先进技术，开发了许多新产品。高压开开关正朝着微型化、自动化和非油化的方向发展，努力缩小与国际先进水平的差距。我认为国产开关和国外先进产品的主要区别在于可靠性。

参考文献

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