变电站高压室断路器智能化改造研究与应用王泽阳--中国期刊网

字体：大中小

首页> 原创作品> 正文

变电站高压室断路器智能化改造研究与应用王泽阳

发表时间：2020/5/9 来源：《电力设备》2020年第2期作者：王泽阳

[导读] 摘要：现阶段，社会进步迅速，我国的变电行业的发展也有了很大的改善。

        (中豪(天津)电力科技股份有限公司天津 300350)
        摘要：现阶段，社会进步迅速，我国的变电行业的发展也有了很大的改善。目前国内小型断路器（以下简称“断路器”）可适用于交流50/60Hz、额定工作电压400V及以下，额定工作电流至63A的电路中，作为住宅区、办公大楼、酒店、商场、体育场、医院、银行等民用和公共建筑物及类似场所所用的照明配电系统或电机动力系统的过载电弧短路保护之用，亦可用于电路中不频繁的通断与转换操作。在低压开关市场中因价格原因，各厂家竞争非常激烈，因而分断能力的高低更作为价格高低的重要因素，如何在不增加成本的情况下保证断路器分断能力的可靠性，是各厂商目前需要解决的难题。
        关键词：变电站；高压室断路器；智能化改造研究；应用
        引言
        在断路器分、合闸操作时，为对其产生的振动信号进行测量，选择搭建振动信号检测系统实验平台实现测量。其检测系统要求不仅能测量在分、合闸操作时产生的振动信号，并且另一方面还能对其操作进行控制，从而达到检测目的。振动信号检测系统通常由主机、控制电路、断路器和传感器以及振动监测仪等五个主要部分组成。
        1气体绝缘断路器的优点和特点
        1．1气体绝缘断路器的优点
        SF6断路器的优点可以通过以下几个方面来解释:首先，由于液压油是不可压缩液体，因此利用液压油是无法蓄积压力能的，必须依靠其他介质来转换、蓄积压力能。所以就要应用液压储能器，当压力升高时油液进入蓄能器，气体被压缩，系统管路压力不再上升;当管路压力下降时压缩空气膨胀，将油液压入回路，从而减缓管路压力的下降。主要工作原理是通过油泵对合闸储能，合闸释放后对分闸弹簧储能，然后油泵电机再对合闸储能，这样断路器合闸正常状态下，分合闸都在储能位置上，满足分合操作，优点是合闸时间短，满足操作功率大的条件;同时也存在缺点易漏油，而且需要经常打压;另一方面，SF6断路器的检查周期长，可以多次停止而无需频繁维护或检查。在正常情况下，SF6开关测试周期为十年左右，而且在验证过程中，它的工作量也不是很大，可以由20位技术专家完成。此外，气体绝缘断路器的组成也挺简单，它仅包含了少量绝缘架和具有少量结构的内部部件，这可以减少技术人员在大修过程中的负担。
        1．2气体绝缘断路器在变电站维修中的特点
        使用SF6气体是SF6开关的主要特征，如果气体在空气中遇到电流，它将与电子充分混合以产生负离子。在负离子和SF6之间的相互作用中，负离子的电导率将会被削弱，并且发挥强烈的去除电弧的作用，从而隔离在空气回路中产生的电弧。SF6开关具有明显的优势，它具有很高的分断能力，可以在频繁停机的情况下还能够正常工作，有利于延长设备的使用寿命。在运行过程中，SF6开关可以补偿设备的运行问题，SF6断路器还可以使用其他诊断工具来确定被监控设备的运行状态，并且断路器SF6还可以及时诊断故障设备，减少不必要的浪费。
        2主要创新点
        （1）电动手动可靠操作。采用高工艺水平的智能蜗轮蜗杆传动设计，实现智能操控和传动平稳输出，使断路器触头结合、分离迅速平稳，动作可靠，同时可实现手动和电动在任何工况下的自由切换，监测电机运转电流和时间，准确预测早期故障，使电机驱动系统始终处于健康状态。（2）柜内状态可视捕捉。采用自带补光LED灯的广角摄像头，即使在封闭无光的柜内环境也能清晰捕捉开关状态，远程操作完成后，可在后台通过手动切换到相应的开关柜柜内视频画面，远程实时在线判断动作是否到位，真正实现无人操控，提高工作效率，摄像机具有360°旋转功能，视频画面清晰无死角。（3）电气性能实时检测。通过对现有断路器线圈、储能电机等部件进行升级改造，实现对断路器的分合闸机械特性、动作电压和电流的实时检测，掌握其运行特性和发展趋势，辨识其存在的故障，预测并避免可能发生的问题，提高可靠性，降低故障率，延长生命周期，减少检修维护费用。（4）温度报警故障判断。

期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆

通过加装红外和可见光双视测温装置，对大电流设备母线室无法观察到的部位进行红外测温和可见光检查，并设置报警温度，及时发现异常发热状况和损坏部位，是保证高压开关柜安全运行的重要手段。（5）智能终端高效传输。将断路器的实时监测数据通过内部网络系统传输至智能终端，实时掌控断路器运行状态，有利于对其主要性能参数开展有效的状态监测，制定相关控制指标，提高状态检修的科学性。
        3变电站高压室断路器智能化改造研究与应用
        3.1数据库建模实现
        数据导入具体步骤为：解析全站SCD文件，将所有SCD信息包括通讯类、一次设备类、智能电子设备类、数据类型模板类存为二进制文件保存数据库中；根据二进制数据文件生成临时数据模板信息。定义临时数据库模板信息包括接线端子信息、所关联主测点信息、数据类型信息、装置类型信息等；根据二进制数据文件中通讯类数据生成数据库模型通讯信息。通过解析通讯类的层次结构，获得变电站通讯网络包括网络IP、逻辑节点等的各种参数信息；根据二进制数据文件中一次设备类和智能电子设备类数据生成数据库间隔类、一次设备类和逻辑节点类信息。包括间隔分配、一次设备类型、所属逻辑节点关联关系等；根据二进制数据文件中数据类型模板类信息和临时模板信息生成一次设备类下测点信息，用于描述解析通讯报文中所描述信号。由于所生产测点信息完全和61850通讯报文中模型一致，所以通讯报文不需要通讯程序进行数据类型转换可直接解析入库，进行二次信号的处理如告警和历史数据采样等，大大节省了程序处理实时数据的时间，提高了监控系统数据采样，历史数据回查等后续处理操作的效率。
        3.2快投机构的设计
        传统的小型断路器，机构动作不稳定，容易造成短路试验时绝缘耐压不良，跳脱试验时在线性差，导致产品重工费时，成本无法降低，为解决这一难点，积极研究，经过多次不断试验及改良，研发出一款快投机构。快投机构的原理：把手12受到外力推动，使该U型连杆33受连动并且带动该上连杆32啮合该复归杆31，驱动该机构组件20顺时针旋转，当该机构组件20旋转至临界点时，该可动子固定板23的前端部231接触该快投连杆50的下端部52以储存能量，该把手12持续旋转，利用该快投连杆50的弹性部53限制该快投连杆50被该把手12带动，而该支持座22的限位部221抑制该快投连杆50扭转，该把手12即快速带动该快投连杆50，使该快投连杆50与该可动子固定板23脱离，因此该机构组件20瞬间释放能量，而使该可动子24与该接触子40快速闭合，达到ON状态。
        3.3典型故障处理
        在电气系统中，故障的原因有很多种。在断路器发生故障的情况下，必须及时进行维护和检查，并且必须首次消除故障，以避免断路器故障延长。①油泵电机起停微动开关KPI故障，发生这种故障的类型大致有两种:首先是内部触点损坏不通，其次是开关主动杆粘连不复位，针对这两种情况可分别给予更换或处理，必须检查油泵最终是否在标准数值停止，如果不行重新调整至合格。②因液压、油泵电机等系统造成KH故障，针对于这种故障首先要检查液压系统有无渗透，油泵和电机有无故障，在进行一定的判断之后进行处理，值得注意的是，KH电流是否合适。③油泵机闭锁继电器KL故障，可以临时拆除一端，待打压超过0时恢复就可以。
        结语
        综上所述，低压电器运行情况直接关系到整个系统的使用情况，对于低压电器而言，长期使用下必然会出现各种故障，快速、精确诊断故障、处理故障十分关键。随着时代的发展和变化，低压电器的问题也变得更加的复杂和新颖，各种诊断与检测方法得到广泛应用，尤其是进一步研究新型智能检测技术显得十分重要，将有利于实现对各种故障的精确识别，有效保障了低压设备与相关系统的安全运行。
        参考文献：
        [1]隋永强.浅谈低压电器故障分析与维修技术[J].民营科技，2018，224（11）：38-38.
        [2]张丽萍，石敦义，缪希仁.低压断路器振动特性分析及其故障诊断研究[J].电机与控制学报，2016，20（10）：82-87.