断路器分合闸线圈电流检测在电力系统中的应用

断路器分合闸线圈电流检测在电力系统中的应用

作者：李旭东杨中彪陈悦陈超

来源：《山东工业技术》2016年第22期

摘要：断路器分合闸线圈电流检测技术能够直接对分合闸线圈动作时的电流进行检测，通过对电流波形的分析诊断判断断路器是否存在内部潜在缺陷，保证断路器良好运行。

关键词：分合闸线圈电流；断路器；电流波形

DOI：10.16640/ki.37-1222/t.2016.22.150

1 分合闸线圈电流检测技术概述

目前在对断路器的例行试验中，通过低电压分合闸试验来检测断路器的状态，而该测试规定的分合闸分为较为宽泛，仅通过动作电压的高低来分析判断断路器的状态，不能有效地反映出断路器内部潜在的缺陷，同时无法对故障进行定位。

分合闸线圈电流含了关于断路器整个操作回路的极大信息，图1为典型的分合闸线圈动作电流暂态波形，通常是有两个波峰和一个波谷构成，根据波峰波谷出现的时间位置，将波形划分为五个阶段，代表分合闸过程不同的运动过程，通过与历史数据的对比分析，发现可能存在的潜在缺陷，并对缺陷进行定位，能够直观、精确的反映出断路器各部件的运行状态良好与否。

对于同型号正常分断的断路器，该暂态波形重复性很好，并且非常有规律，通常是有两个波峰和一个波谷构成，根据波峰波谷出现的时间位置，将波形划分为五个阶段[1]，各个阶段具体如下：

（1）阶段I，：线圈在时刻通电，即分合闸命令下达时刻，为铁芯开始运动的时刻，即线圈电力逐渐上升，磁通上升至足以驱动铁芯运动时，铁芯即将运动的时刻。

（2）阶段II，：铁芯开始运动，需要维持铁心运动的电磁力减小，电流逐渐下降，到达时刻，铁芯已触碰到操作机械负载，速度显著下降或停止。

（3）阶段III，：当铁心撞上分合闸锁扣装置锁闩或阀门，铁心停止运动或有短暂的弹跳，电流开始增大，使分合闸弹簧开始动作。

（4）阶段IV，：该阶段其实是阶段三的延续，电流保持缓慢增长或稳定的态势，开断过程继续进行。

（5）阶段V，：电流开断阶段。开关辅助触点断开，使电流迅速减小，直到熄灭。

各个阶段体现了整个分合闸过程不同的运动过程，各阶段波形的变化，能够很好的分析反映出断路器各部件的运行状态良好与否。

2 在电力系统中的应用

针对分合闸线圈电流检测技术的有效性，目前各类研究也在不断开展实施，电网中也存在不同形式的检测方式。

2.1 主要应用方式

目前电力系统中分合闸线圈电流波形的应用主要有3种方式：①断路器在线监测系统；②分合闸线圈电流带电检测；③分合闸线圈电流停电检测。第一种为断路器在线监测系统中通过加装分合闸线圈电流检测模块（霍尔线圈）来实现线圈电流的检测，缺点是但由于缺少技术研宄，仅作数据采集，不能显示暂态电流（ms级）。第二种为依据国家电网发布的Q/GDW 11366-2014《开关设备分合闸线圈电流波形带电检测技术现场应用导则》[2]采用带电检测的方式进行检测。第三种为采用在设备停电情况下，使用具有电流采样功能仪器对断路器线圈电流进行检测的方式。三种检测方式具有各自的优缺点，目前第一种已在电网中有所应用，第二种已在研究应用阶段，第三种还未有相关标准，应用较少。

2.2 分合闸线圈故障案例

对某变电站110kV断路器进行例行低电压动作试验，测试结果正常，符合标准要求。当对该断路器进行分合闸线圈电流检测时，发现断路器分闸时测试电流波形数据异常，电流幅值明显增大，初步分析判断为线圈阻值减小所致。使用万用表测量分闸线圈阻值，实测值为135Ω，而正常线圈阻值约为215Ω，阻值减小约37%。于是对故障线圈进行更换，更换后电流波形检测正常。通过该起案例，可以发现，由于标准规定范围较为宽泛，常规的断路器检测手段并不能完全发现断路器潜在的故障缺陷，而通过分合闸线圈电流波形检测技术，能够直观、准确的发现断路器内部故障，并能够判断发生故障类型，进行故障定位。

3 结论与展望

断路器分合闸线圈电流检测技术相比传统常规的检测手段，通过对断路器动作时电流波形的采集、对比、分析诊断，能够发现断路器的潜在缺陷，实现故障的准确定位。随着研究的不

断深入，相关标准的陆续出台，该项检测技术在电力系统中的应用将更加广泛、成熟，对于电力系统断路器故障诊断水平具有重要的实践意义。

参考文献：

[1]郎福成.真空断路器机械特性在线监测[D].沈阳工业大学，2005（03）.

[2]Q/GDW 11366-2014开关设备分合闸线圈电流波形带电检测技术现场应用导则.

作者简介：李旭东（1986-），男，硕士研究生，主要从事电气试验工作。