刘国栋
广东电网有限责任公司佛山供电局 广东佛山 528000
摘要：在电力系统中，高压断路器是一种十分重要的电气设备，它的功能是要能可靠地开、合和承载系统中正常运行状态下的电流，并且能在规定的时间内承受、断开或闭合存在异常电流(如短路电流等)的电气设备。其工作特点是瞬时从导通状态变为绝缘状态或者瞬时从绝缘状态变为导通状态。在电力系统中，有效运用高压断路器的控制和保护功能来保证电网的安全、可靠运行具有重要的意义。基于此背景下，本文主要对高压断路器的在线监测方法展开分析。
关键词：高压；断路器；在线监测；方法
1断路器的状态监测方法分析
1.1巡视检查
对高压断路器的巡视检查应由有一定经验的设备运行维护人员进行，其特点是简便、直观和大众化，是参与状态检修的最基本手段，但是其缺点也很明显，就是有一定的主观性，并且费时费力。
1.2常规预防性试验
电气设备预防性试验是目前用作掌握设备状态的主要方法。开展状态检修必须加强预防性试验工作，但是测试数据的可信度常受测试环境、仪器性能、测试方法和测试人员素质等因素影响。
1.3带电测试
带电测试指的是被测设备在正常工作状态下进行的各项测试工作，其优点是设备不需要停电，测试时间可以根据需要或者按一定周期执行，但是其安全性得不到完全保证，还有待进一步提高。
1.4在线监测
能使设备经常处于工作参数的监视中，及时发现设备的状态量实时变化趋势，容易捕捉到突变的信息量，及时发现设备存在问题，反映设备的实时状态。
2在线监测方法分析
2.1真空断路器的在线监测
（1）触头磨损的监测。高压断路器在使用过程中，不论是正常开断还是故障开断都会使其触头因表面熔损而变薄，操作越频繁开断电流越大，触头表面磨损会越严重。断路器触头电磨损程度会极大地影响断路器电寿命，所以对其电磨损的监测也是在线监测的重要内容。触头电磨损影响因素很多，包括触头材质、切断电流大小以及燃弧时间等，对其磨损程度的监测是一项十分复杂工作，触头的电磨损主要取决于开断电流和燃弧时间，目前主要通过累计开断电流加权、监测燃弧时间方法来实现对触头电磨损的监测。
（2）灭弧室电寿命的监测。真空断路器灭弧室的电寿命取决于灭弧室的触头材料、结构与开断电流的大小。由于电弧对某些部件（触头、喷口）的烧蚀，一台断路器只能完成一定次数的开断。直接检查烧蚀程度是困难的，应该要采用间接方法。最常用方法为监测、累计开断电流次数（特别是开断故障电流次数），依据厂家提供的累计开断电流次数与触头电弧磨损特性参数图表来判断灭弧室的烧蚀情况。
（3）真空度监测。真空寿命是真空断路器所特有的。真空度在线监测是在不改变断路器主体结构以及带电条件下，无论断路器处于合闸还是分闸状态，都可随时监测其真空度的变化。真空度在线测试利用电光效应或位移传感器来实现。
（4）绝缘强度监测。绝缘强度是衡量电气设备安全性能、可靠性的重要指标。绝缘损坏是电气故障的首要原因。断路器长期使用，绝缘出现老化，性能会下降，绝缘子或瓷瓶表面脏污，会造成局部放电现象。检测局部放电是预防绝缘击穿最好的手段。局部放电监测通过射频传感器检测与分析局部放电发射出的射频信号（1~20MHz频带），确定出局部放电的严重程度，得到绝缘蜕化信息。
（5）机械特性监测。机械特性监测通过安装于操作机构操作杆上的位移传感器（直线型、旋转型、复合型），利用脉冲计数或变电阻等方式，得到断路器操作过程中的行程——时间特性曲线，高压断路器的在线监测方法福建省电力有限公司漳州电业局陈艺鑫分析计算行程曲线，可以得到动触头行程、超行程、平均分（合）闸速度、刚分（合）速度、分（合）闸时间、分（合）闸速度等参数，以此判断断路器的机械性能、机械寿命。
（6）分合闸线圈电流监测。
断路器在进行不断地开、合闸操作过程中会对线圈动作电流产生影响，线圈的电流会在此过程中发生一定的变化。这种电流变化的波形中蕴含了丰富的信息，应该引起人们足够的重视和关注。通过使用正确的方法对这些信息进行加工与处理会让设备运维人员了解断路器二次控制回路的工作情况及机械操动机构状况等，从而获得对断路器在线监测与故障排除更加有效的信息为设备状态检修提供一个辅助判据。
2.2GIS组合电器（SF6封闭式组合电器）的在线监测
GIS组合电器以其优良的动作特性在高压领域中占有绝对优势。但运行中由于多种因素共同作用，它的性能会改变，因此对运行中GIS组合电器进行在线监测不容忽视。GIS设备的在线监测主要是对其绝缘特性进行在线监测，分为气体密度监测和局部放电监测两个方面。
（1）SF6气体的监测。其监测系统由压力表和密度断电器（温度补偿压力开关）组成。GIS组合电器设备的每一个气室都装有压力表，在运行中可直观地监视设备内气体压力的变化，这一方法直观、可靠、成本低廉。SF6气体的耐压强度取决于气体密度，即单位体积内SF6气体的分子数，而不是气室压力。因此为保证气体绝缘设备的安全可靠运行，应监测SF6气体密度。在工程实践中要监测气体的密度是困难的。因为气体绝缘设备的容积是一定的，只要没有发生泄漏，要保证SF6气体的密度不会发生变化。因此，常采用压力表来监测SF6气体的压力。将监测结果与SF6气体的压力——温度曲线相对照或与其历史记录进行比较，判断SF6气体是否发生泄漏，GIS电气绝缘是否能够达到安全性能的要求。
（2）GIS局部放电的监测。局部放电是由于电气设备绝缘内部存在弱点，会在一定外施电压下发生局部的重复击穿和熄灭现象。GIS由于结构特点，局部放电概率高，能量小。但是，如果在运行电压下存在局部放电和由此产生的一些不良效应，会慢慢损坏绝缘，日积月累，最后会导致整个绝缘被击穿。
（3）超高频（UHF）法。在高压力的SF6气体中，局部放电在很小的范围内发生，具有极短时间击穿的特性，振荡频率为MHz级。因此，利用安装在金属外绝缘缝隙处的双环天线接收GIS局部放电时发出的电磁波，可对GIS内部放电源的大小、位置、类型做出判断。
（4）外壳振动法。由于GIS内部电极不平整、金属毛刺以及制造安装过程中遗留下来的杂质等因素引起的内部击穿放电而导致的外壳振动具有典型的频率特性。同时振动信号与局部放电信号出现的相位相接近，并具有重复性。
3结语
总之，高压断路器是电网中十分重要的一种电气设备，它的状态好坏直接关系到电网能否正常运行，也关系到电网的运行安全性以及可靠性。当前经济建设大幅迈进，电力设备大量增加，对其连续、安全、可靠、有效运行要求越来越高。为加强设备管理，满足加强状态检修的需要，应用在线监测技术已经成为了一种发展趋势。在线监测能够实现设备在运行状况下的“全真”和实时监测，有着停电试验不可比拟的优势。
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作者简介：
刘国栋（1993.03.15），性别：男；籍贯：广东清远；民族：汉；学历：本科；职称：助理工程师；职务：变电站值班员；研究方向：变电运行。