断路器电寿命在线监测的几种计算方法

分闸前的短路电流（ 即开断电流） 和燃弧时间作为触头烧损情况的判断依据。
２ 算法
本研究介绍了高压断路器电寿命在线监测的各种计算方法及其特点。
２ 累计开断电流或电弧能量法 ． １
公式 为 ：
收稿 日期 ： ０－ ９ １ ２ ４ ０－ ０ ０
Ｑ 口Ｉ － ＝ Ｉ ｉ ｋ ｄ
（） １
作者简介： 阳（ ７－ 女， 农业大学硕士研究生， 王 １ ９ ） 沈阳 ９ ， 从事配电网自 动化研究。＊ 通讯作者Ｃ ｒｓ ｎｉ ａｈｒ ｏｅ ｏｄ ｇ ｏ： ｒｐ ｎ ｕ 朴在林（ ５－ ， 沈 ｔ １ ５ ）男， ９
３实例说明
根据大量的实验结果及理论分析，运用触头相对电磨损与相对电寿命法列出Ｓ， Ｆ断路器和真空断路器的
具体算法。
３ ‘ ． Ｓ 断路器相对电磨损公式 １ Ｆ
Ｑ ＝１ ７ｘ ５ Ｉ ＇Ｎ ４ ５ ． ｘ１， ｅ ｍ ［ ／． ５ ９ （ ３ Ｉ ）／ ０ ］ ０１Ｉ－ ０ ５ ． ｅ ＜ ． １ ５ Ｉ ３ ，
Ｗ Ｎ Ｙｎ＇ ＩＯ ｉｉ ＊， Ａ Ｘ － ｅ， ａ ｙ ｇ Ｇ ｅｍ ｉ Ｌ Ｈ ｉ ｉ ３ Ａ Ｇ ｇ Ｐ Ｚ －ｎ Ｗ Ｎ ｕ ａ ， Ａ ａ ｌ＇ ２Ｉ Ｕ － ｎ
（． ｌ ｅ Ｉｏ ａｏ ａｄ ｃｉ ａｏ Ｅｇ ｅ ｉ ， ｎａｇ ｒｕｕ ｌ ｖｒｔ Ｓｅｙ ｇ １１ ｈ ａ ２ Ｊ ｚｏ Ｐｗｒ ｄｎ ｒ １ Ｃｌｇ ｏ ｎ ｒ ｔｎ Ｅｅ ｒｉｔｎ ｉ ｅｎ Ｓｅｙ Ａ ｉ ｌｒ Ｕｉ ｓｙ ｈｎａ １０６， ｉ ； ｉｈｕ ｅ Ｃｎｅ ｅ ｏｅ ｆ ｍ ｉ ｎ ｌ ｔ ｃ ｉ ｎ ｎ ｒｇ ｈ ｎ ｇｃ ｔａ ｎ ｅ ｉ ， ｎ １ Ｃ ｎ ． ｆ ｆ ｎ ｏ ｏ ｓ Ｃ．ｔ， ｏｉ ｉ ｈ １ ００ ｈ ｏ ３ ｏｅ Ｄｐｒ ｅｔ ａｅ ｏ ｈ ｎ ｒ ｇｉ Ｉｎｒ ｇｉ ａｅ ０２５， ｉ ） ｎ Ｊ ｚ ｕ １０， ｉ ； Ｐｗｒ ａｍ ｎ ｏ Ｙｋｓｉ ｔ Ｉ ｅ Ｍ ｎｏ ， ｅ Ｍ ｎｏ Ｙｋｓｉ １０ ｈ ａ ｏＬ ．Ｌａｎ ｇ ｏ ２ ，ｄ ｉ ｎ Ｃ ｎ ． ｅ ｔ ｆ ｈ ｆ ｎ ｏ ａ ｎ ｅ ｏ ａ ｈ ２ Ｃｎ
料有关， １２ 在 － 之间取值， 一般取２ ａ 这种方法可以分别累计三相出头的电磨损情况， 并根据燃弧时间计算单次开断电流的电磨损量， 因此可以 较准确地判断断路器的电寿命。 但这种方法判断断路器的电寿命需要安装测量燃弧时间的装置， 在应用过程中
比较繁琐。 ２ 触头相对电磨损与相对电寿命法 ． ４
的开断能力没有得到充分发挥。因此， 对断路器实施在线监测， 随时掌握断路器的运行状态， 以便及时采取预
防措施， 保证系统可靠性成为迫切需要解决的问题。
实践表明， 断路器的电寿命是断路器在线监测的重要参数， 影响电寿命的主要因素是电磨损， 包括灭弧 室、 灭弧介质、 触头三方面， 起决定性作用的是触头的电磨损。触头的电磨损取决于开断电流（ 电弧电流） 和燃 弧时间。电寿命的评估算法就是针对触头的电磨损进行计算， 主要围绕开断电流和燃弧时间展开。因此， 采用
王 阳１ ， 朴在林‘ ， ＊ 王雪梅２ ， 刘海营３
（ １沈阳 农业大学 信息与电气工程学院 沈阳１ １１ ０州电力电 ， １ ６； ０ ２ 容器有限 公司， 锦州１１ ０ 辽宁 ２０ ； ０
３内蒙古牙克石电业局， 内蒙古 牙克石市０２５） ２１０
故断路器的相对电寿命Ｌ 可以由式子ＬＬ 匆 。 ＝， 求出。 ＞， － Ｌ０说明断路器仍处于正常运行状态；－ ， ； ０说明 Ｌ 断路器急需检修， 不能继续运行。
基于上面的方法， 沈阳市新城子区供电局中心台变电所安装了一套断路器电寿命在线监测设备， 具体采
万方数据
－５ － ２２
２ 累计开断电流加权法 ． ２
公式 为 ：
Ｑ＝ 艺 公 Ｎｘ
魂
？
．
刀
（） ３
（ ａ２ １ ＜） ＜
（） ４
式中：＇ Ｑ为断路器绝对电磨损总量；、为计及材料、 Ｉ Ｉ ｂ 灭弧介质时断路器的单次开断电流；ｋ为计及材料、 Ｉ ｂ ｄ 灭弧 一般取 ２ ０ 介质时断路器的额定单次开断电流； ； ａ为常数， 与断路器触头材料有关， １２ 在 － 之间取值，
公式为：
Ｑ Ｍ Ｎ ｍ Ｎ ， ｘ ＝ ｘ ， ＝ （） ６
Ｑ，／ ｍ１ ＝Ｎ ， （） ７ Ｑ＝Ｉ， ，Ｉ ． Ｎ （） ８ ＬＬ 工 。 ＝， 口 一 （） ９
沈阳农业大学学 ２０－２３（ ： ０２２ 报， ５０， １ ２ －５ ０ ６）５
Ｊ ｒ ｌ Ｓｅｙｎ Ａｒｕｕ ｌ ｉ ｒｔ２０－２３（ ： ０ ２２ ｏ ｎ ｏ ｈｎａｇ ｉ ｌｒ Ｕ ｖ ｓｙ ０５０ ， １ ２ －５ ｕ ａ ｆ ｇｃ ｔａ ｎ ｅ ｉ， ６）５
断路器电寿命在线监测的几种计算方法
Ｑ ＝１ ． ｘ ｘ ｉ ５ （． ７ ）／ ｍ ［ ／２ ０ ／ Ｉ ３ ５ Ｎ Ｉ｝ ． １ ｃ ３ － ５ ＞ ０
式中：尹均为常数， ： ａ 与触头材料有关， １２ 在 － 之间取值， － 一般取２ ０
在 ０ ３ － ． ， ， ０１１ ．Ｉ ０Ｑ －Ｉ ５ 范围内的开断电流所对应的电磨损可采用线性插值方法计算得出。
ｃ ｎ ｉｏ ｓ ｔｅ ｒｕｔ ｅｋ ｒ． ｏ ｄｔ ｎ ｏ ｈ ｃ ｃ ｉ ｂ ａ ｅｓ ｉ ｆ ｉ ｒ
Ｋ ｙ ｒｓ ｃｃｉｂ ａｅ； － ｎ ｍ ｎｏｎ ； ｒａ ｌ ； ｌｉ ｍ ｔ ｄ ｅ ｗ ｄ： ｕ ｒ ｋｒ ｎｌｅ ｉｒ ｇｅ ｃｉ ｌ ｃｌ ａｏ ｅ ｏｓ ｏ ｉ ｔ ｒ ｅ ｏ ｉ ｏ ｔｉ ｌ ｔ ｅ ｃ ｉ ａ ｕ ｔｎ ｈ ｆ ｃ ｅ
在电力系统中， 断路器是开关电气中最重要的设备之一， 其性能的可靠性关系到电力系统的安全运行。因 此， 了解断路器的状态， 以便及时发现设备缺陷， 进行状态检修， 对提高电力系统的安全性和可靠性具有十分
重要的意义。
１ 监测 原理
作为一般县区局电力企业， 其断路器监测技术比较落后， 基本处于周期性预防检测阶段（ 即按规定使用时 间或开断次数进行检修） 。而实际运行中断路器开断的短路电流往往达不到所设定的额定短路电流值， 断路器
Ｑ＝１ ． ｘ ｘＩ）］ ，［３ ５（． Ｉ ／ ｎ ／２ ０ Ｉ／ Ｎ ５ ， ３ 故断路器的相对电磨损为： ，１ ｘ０ ｘ１／ ． ］００２ ２１５ Ｑ＝ ／２ （． ３．２ ５ ／ ０＝． ｘ０ ［３ ５ ５ ５ ９ ） ． ３ ９ －
断路器的相对电寿命为： Ｌ 口 １２ ２１５ ， Ｌ ， ｍ ． ｘ０＞ 说明断路器处于正常运行状态。 ＝ 一 － ９ －０
阳农业大学教授 ， 从事农业电气化与 自动化教 学与研究。
万方数据
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第 ２期
王
阳等：断路器电寿命在线监测的几种计算方法
－５ ２ １
ＱＩ ＝
（） ２
式中： 口为断路器电磨损总量； Ｎ为断路器额定开断电流下所允许的开断次数；ｄ Ｉ 为断路器的单次开断电流 ｉ ｋ 值；‘ ｔ 为断路器单次开断时间。 这种方法只需测量开断电流的有效值， 但灵敏度不高， 因而仅在断路器监测初期得到广泛应用。
式中：Ｍ Ｑ 为全新的断路器在额定开断电流条件下的单次开断磨损量；。 Ｑ 为全新的断路器的单次开断磨损量； Ｍ 为断路器在额定开断电流条件下的单次开断磨损量； ｍ为断路器单次开断磨损量； Ｎ为断路器额定开断电流所 允许的开断次数；， Ｎ 为断路器允许的开断次数； 为断路器电寿命的初始值， Ｌ ， 是一个不大于 １ 的百分数， 其值 由断路器的运行历史决定， 新投运的或经过大修后的断路器的Ｌ可取 １Ｌ为断路器相对电寿命。 Ｉ ；
３ 真空断路器相对电磨损公式 ． ２
对于任一开断电流Ｉ应用上面的公式， ， ， 根据表 １通过线性差值的方法， ， 可求出对应的相对电磨损仇。
表１ 真空断路器的相对电磨损
Ｔａ ｌ １ ｂ ｅ
ｒｌｔ ｅ ｅｔｉａ ｌｓ ｏ ｖ ｃ ｕ ｃｒｕｔ ｅ ｋ ｒ ｅ ｉ ｅ ｃｒ ｌ ｓ ａ ｕ ｍ ｉ ｉ ｂ ａ ｅｓ ａｖ ｌ ｃ ｏ ｆ ｃ ｒ
摘要： 断路器在线监测一直是电力系统十分关注并巫待解决的问题之一， 断路器在线监测的重要参数是断路器的电寿命。基于影 响断路器电寿命的主要因素， 论述了断路器电寿命在线监测的四种计算方法、 特点及其应用范围。 各自 关键词： 断路器； 在线监测； 电寿命 ； 计算方法
中图 分类号： ５１ Ｔ ６ Ｍ
Ａ ｓ ａｔ ｈ ｏ－ｎ ｍ ｔｉ ｓ ｔ ｏ ｃｃｉｂ ａｅ ｉ ａ ｉｐｒｎ ｉｕ ｔ ｔ ｕ ｂ ｐｉ ａｅｔｎ ｈ ｉｐｒｎ ｂｔ ｃ： ｅ ｌｅ ｏｎ ｙ ｅ ｆ ｕ ｒ ｋｒ ｎ ｏａｔ ｅ ｓ ｌ ｅ ｄ ｎｏ ｔ Ｔｅ ｏａｔ ｒ Ｔ ｎ ｉ ｏ ｒｇ ｍ ｉ ｔ ｓ ｒ ｅ ｓ ｍ ｔ ｓ ｈ ｈ ｄ ａ ｔ ｉ ｏ ｓ ａ ｏ ｔ ． ｍ ｔ ｐｒ ｅ ｒ ｔ ｏ－ ｎ ｍ ｔｉ ｓ ｔ ｏ ｃｃｉｂ ａｅ ｉ ｔ ｅ ｃｉ ｌ ｏ ｃｃｉｂ ａｅ ． ｓ ｏ ｔ ｍｊ ｆ ｔｓ ａ ｍ ｔ ｏ ｈ ｎｌｅ ｏｎ ｙｅ ｆ ｕ ｒ ｋｒ ｓ ｌ ｔ ａ ｌ ｆ ｕ ｒ ｋｒ Ｂ ｅ ｎ ａ ｒ ｏ ａ ｅ ｆ ｅ ｉ ｏ ｒ ｇ ｍ ｉ ｔ ｓ ｒ ｅ ｓ ｈ ｅ ｒ ｉ ｅ ｃ ｆ ｅ ｉ ｔ ｒ ｅ ｓ ａ ｄ ｈ ｅ ｏ ａ ｒ ｃ ａｅｔｇ ｅ ｃｉ ｌ ｏ ｃｃｉ ｂ ａｅ ， ｉ ｐｐｒ ｏｕｅ ｆ ｒ ｃｌｉ ｍ ｔ ｄ ａｄ ｉ ｃａ ｃ ｒ ａｐｃｔｎ ｆｃｎ ｔ ｌ ｔ ａ ｌ ｆ ｕ ｒ ｋｒ ｔｓ ｅ ｉｒ ｃｄ ｃｌ ａｏ ｅ ｏｓ ｔ ｒ ｒ ｔｓ ｐｌａｏ ｆ ｉ ｈ ｅｒ ｉ ｅ ｃ ｆ ｅ ｉ ｔ ｒ ｅ ｓ ｈ ａ ｎ ｄ ｔ ｏ ａ ｕ ｔｎ ｈ ｕ ｎ ｈ ｈ ａ ｅ ， ｉ ｉ ｅ
目前在国内得到广泛 这种方法比较简单， 而且考虑了触头材料、 灭弧介质等对断路器触头电磨损的影响， 应用。但缺点是只能间接求出断路器的电磨损。 ２ 计及燃弧时间加权评估法 ． ３
公式为 ：
、Ｋ １ （ｄ ． ！‘ｔ Ｋ １“］ ｅ ‘＇ ０ ） ｝ ‘
（） ５
式中： 为常 与 Ｋ ． 数， 灭弧介质、 却条 触头运动 冷 件、 速度、 材料等有 Ｋ为比 数；为常 与 触头 关； ｇ 例系 ， 数， 触头材 ａ
沈
阳 农
业
大 学 学 报
第３ 卷 ６
用触头相对电磨损与相对电寿命法。中心台某台新投运的６Ｋ ６ Ｖ高压断路器额定开断电流ｌ ． Ａ 首次开 ＝３ ５ ， １Ｋ
断电 ， ９ Ｋ ， 流１２． Ａ额定电流下的 ＝ ５ 允许开断次数Ｎ ３ ０３２断路器初始值Ｌ １则由于Ｉ＞ １应用公式 ＝０ ， ， ０（ ＝ ，， ＝ ， ５一 ，３ ｝． ， ０
文献标识码： Ａ
文章编号： ０－７０ ０５ １ ２００ １ ０１ （ ０） － ５－３ ０ ０２ ０ ０
Ｓ ｖ ｒ ｌ ａｃ ｌｔ ｎ ｅｈ ｄ ｏ ｔ Ｅｌｃｒｃ ｌ ｆ ｆｒ ｅ ｅ ｔｉａ Ｌｉ ｅ ｅ ａ Ｃ ｌｕａｉ Ｍ ｔ ｏ ｓ ｏ ｈ ｅ
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