六氟化硫气体断路器运行在线监测参数分析

六氟化硫气体断路器运行在线监测参数分析

发表时间：2016-10-09T15:41:26.583Z 来源：《电力设备》2016年第13期作者：郑哲人[导读] 随着能源互联网概念的提出以及新能源的广泛接入，六氟化硫气体高压断路器的运行状态在线监测得到了广泛的关注。

(国网福建省电力有限公司检修分公司福建福州 350000)

摘要：随着能源互联网概念的提出以及新能源的广泛接入，六氟化硫气体高压断路器的运行状态在线监测得到了广泛的关注。本文首先介绍了高压断路器的基本结构及特点，分析了现阶段高压断路器检修方式存在的问题及实施状态检修的必要性和可行性，接着分析了高压断路器的时间特征参数、速度参数、主回路电阻以及六氟化硫气体密度、成分及微水含量在线监测参数，通过对断路器状态进行在线监测可以保证电力系统安全、可靠和经济运行。

关键字：六氟化硫; 断路器; 在线监测

电力设备维修工作中，高压断路器的检修作为其重点，需定期地对各参数进行试验检查。目前我国电力设备的继续投运及其安全运行的保证，就是通过对投运的设备按预防性试验的试验条件、项目、周期所进行的定期试验和检查，以期能及早地发现设备存在的隐患，预防事故的发生或设备的损坏。此外大修时所得到高压断路器的参数不仅能够判断高压断路器的检修是否符合运行要求，也能在一定程度上反映高压断路器的工作性能。

本文首先介绍了高压断路器的基本结构及特点，分析了现阶段高压断路器检修方式存在的问题及实施状态检修的必要性和可行性，接着分析了高压断路器的时间特征参数、速度参数、主回路电阻以及六氟化硫气体密度、成分及微水含量在线监测参数，通过对断路器状态进行在线监测可以保证电力系统安全、可靠和经济运行。

1高压断路器的基本结构及特点

目前的采用的断路器多是通过少油或无油等方法来灭弧，不同的高压断路器基本结构和构成元件都相差不大，主要包括开断元件、操动机构及其中间传动、绝缘支撑、基座等几大部分，其中开断元件是保证断路器完成关合、承载和开断正常工作和故障电流的元件，主要有触头、导电部分及灭弧室等。

高压断路器与其它高压电力设备相比具有其自身特点。第一，结构的多样性。高压断路器从灭弧原理上就有多油、少油、空气、六氟化硫、真空等多种类型。各类型的差异很大，即使同类型断路器由于生产厂家、年代的不同，其结构差异往往也较大；第二，试验的重要性。至今对高压断路器电弧的物理过程仍不够清晰，对于电弧的理论分析、设计计算方法还未得到大范围推广。因此，试验技术对高压断路器的发展起着重要的作用；第三，高度的可靠性要求。高压断路器作为电力系统中最重要的保护设备之一，其价格与被保护的设备相比要低得多，但故障后所造成的损失比其本身价值要大得多。

2六氟化硫断路器时间参量分析

在高压断路器运行和开断过程中，其许多时间参数往往反映了断路器及相关部件的某个特性情况，从而间接地反映了其运行状态，主要的时间特征参数有分闸、合闸时间，燃弧时间，以及相间分、合闸不同期。

①分闸、合闸时间：分闸时间是指从断路器接到分闸指令起至所有极的弧触头分离时刻的时间间隔；合闸时间指从断路器接到合闸指令起至所有极的弧触头接触时刻的时间间隔；高压断路器分、合闸的时间参数反映了断路器所配操动机构的机械特性。

②燃弧时间：燃弧时间为断路器在开断过程中每相出现电弧的时间间隔，其是断路器触头电磨损的重要原因之一。

③开断时间：开断时间指从断路器接到分闸指令起至所有相电弧全熄灭的时间间隔，在数值上等于分闸时间和燃弧时间之和，开断时间既反应了断路器的机械特性，还在一定程度上反映了其灭弧特性。

④三相分/合闸的同期性：断路器的许多参量都与三相分/合闸的同期性这一参数有关，通过对该值异常情况的监测即可判断该断路器是否存在机械方面的缺陷或潜在故障，如结构松动，元件损坏等等，合闸不同期一般要求不能高于5ms，分闸不同期不能高于3ms。

3 六氟化硫断路器的速度参数

高压断路器的刚合速度是指合闸过程中断路器动触头和静触头接触瞬间的瞬时速度，在关合短路故障时，若其值低于运行部门规定的技术标准，则易发生触头熔焊事故；此外，在合闸过程中当动触头接近静触头时，若断路器的刚合速度过低，预击穿时间愈长，电弧的能量就愈大，因此其电磨损也就愈大。同时，若断路器的合闸速度过快会缩短起燃弧时间，虽在一定程度上减少了触头磨损，但速度加快后断路器各部件承受的机械负荷将增加，若缓冲配合欠佳将会引起各部件发生振动，进一步发展可能出现分闸反弹，若反弹量过大将可能发生开断后的重击穿，导致开断失败，因此合闸速度也不宜太快。综上所述，刚合、刚分速度既不能太慢也不能太快。

4 回路电阻测试

断路器的导电回路电阻主要是断路器的动静触头间的接触电阻，电阻大小与导体材料的电阻率及尺寸有关，相同材料的断路器，若其几何尺寸恒定，则回路电阻恒定；接触电阻主要有固定接触电阻和活动接触电阻两种，均包括收缩电阻和表面电阻两部分，活动电阻的连接形式和接触面积增加了断路器导体的损耗，使接触处的温度升高，活动电阻值的大小直接决定其正常工作时的载流能力。

5 六氟化硫气体监测分析

六氟化硫气体监测主要包括SF6气体密度、微水量及成分测量，气体密度主要是采用压力表和密度继电器进行监测。检修测试采用SF6专用气象色谱仪，能够较精确检测出SF6气体的成分，但只能在停电检修时使用；目前对微水的防范方法首先是在充气时充入严格符合标准的气体、抽真空、绝缘件处理等，然后是采用高效吸附剂吸收SF6气体中的含水。含水量的测量方法主要是电解法、露点法和重量法等；一旦断路器内部出现绝缘缺陷发生局部放电现象，电弧产生的数千度高温将导致SF6气体发生分解，产生HF、SOF2及SO2F2等气体，通过检测GIS内部气体压力及成分可以有效分析GIS内部故障原因。

图1 SF6气体在局部放电作用下的分解现象 6结语

本文首先介绍了高压断路器的基本结构以及主要分类，分析了现阶段高压断路器检修方式存在的问题及实施状态检修的必要性和可行性，接着分析了高压断路器的时间特征参数、速度参数、主回路电阻以及六氟化硫气体密度、成分及微水含量在线监测参数，对高压断路器进行状态检修，根据断路器的实际运行状况及故障发展的趋势，减少不必要的检修和非计划性停电，降低维护的成本和检修的工作量，提高检修的针对性和维护目的性，以显著提高高压断路器运行的经济性和可靠性参考文献

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[3]王璐,王鹏.电气设备在线监测与状态检修技术[J].现代电力.2002,19 (5):40-45. 作者简介

郑哲人(1986-07)，男，福建福州人，重庆大学电气工程专业硕士，单位：国网福建省电力有限公司检修分公司，研究方向：变压器与断路

器等一次设备运行。