开关类设备基本原理与维护

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1、2007年度中层干部轮训学习资料开关类设备的基本原理、维护与新技术介绍山东电力集团公司生技部姓名：逯怀东第一章概论一、高低压开关电器的特点高低压开关电器是发电、输电、变电、配电系统的重要控制和保护设备，其主要特点如下。1品种与型号多目前在上述系统中运行的高低压开关电器的品种有多油断路器、少油断路器、压缩空气断路器、真空断路器、SF6断路器、SF6组合电器、重合器、分段器、自动空气开关、隔离开关和负荷开关等，而且每一品种又有多种型号，如少油断路器有SW3、SW4、SW6、SW7等型号，再如真空断路器有ZN1、ZN2、ZN3等70多种型号。

2、2数量大在上述系统中，高低压开关电器安装、运行的数量最多。3发展快近10年来，我国高压开关电器有很大的发展，至今363～550kV的断路器已为SF6断路器所独占，投运量每年以15％～20％的速度率增长，城市新装的126～252kV的断路器大多是SF6断路器或GIS封闭式组合电器。12～40.5kV的开关电器已逐渐被真空或SF6开关电器所代替，目前我国已进人高压开关电器更新换代的时期。随着城网和农网改造和建设，必将进一步加速我国高低压开关电器的发展。4操作频繁高低压开关电器正常时要承受工作电压和负荷电流的作用，有的在短路时要切断短路电流。

3、频繁的操作，复杂的运行条件，再加上制造、安装、管理等方面的原因，导致高低压开关电器事故较多。以SF6断路器为例，1994年110kV及以上电压等级者共发生事故8次（占该电压等级事故总数的24.2％）．障碍49次（占该电压等级障碍总数的28.8％），较1993年增加近1倍。虽然高低压开关电器自身的价格不高，但是一旦发生事故，造成电网的经济损失远远超过其自身价格．基于此，要认真研究故障诊断技术，及时检出故障保证上述系统的安全运行。二、诊断技术及其发展阶段高低压开关电器诊断技术是指通过对其电气绝缘的试验和各种特性的测量，了解及评估它们在运行过

4、程中的状态，从而能早期发现故障的技术。高低压开关电器诊断技术大体经历了以下3个阶段。（一）停电检修阶段这一阶段起始于20世纪50年代初期，采用常规的预防性试验方法测量绝缘电阻、泄漏电流并进行交流耐压试验。通过这些试验对保证高低压开关电器安全运行起到了积极作用，有的诊断技术一直延续至今。（二）带电测量阶段这一阶段起始于20世纪70年代左右，当时人们仅仅是为了不停电而对高压开关电器的某些绝缘参数进行直接测量，其项目主要是测量少油断路器的泄漏电流和介质损耗因数，显然测量项目少，应用范围小，因而没有得到普及和广泛应用。（三）在线检测阶段这一阶段

5、起始于20世纪90年代，随着GIS的应用增加，迫切需要研究在线检测诊断技术。在借鉴国外诊断技术的基础上，对局部放电、振动监测等方面进行了不少研究，由于干扰及其识别等技术难题没有很好解决，所以没有得到推广。目前正在研究超高频法并取得一定成果。随着先进的传感器技术、计算机技术和数字波形采集与处理等高新技术的应用，高低压开关电气的在线检测技术必将向更高阶段发展，实现全自动在线监测系统与专家诊断系统的完美结合，从而构成智能化高低压开关电器绝缘及其特性的在线监测与诊断系统，并可纳入整个电网的自动化系统。上述高低压开关电气在线检测技术是整个电力设备

6、在线监测技术的一个方面，纵观所有电力设备在线监测技术的发展过程，尚有许多问题有待于进一步研究解决，主要问题如下：1测试精度及其稳定性校验它是在线监测系统面临的一个重要技术问题，这是因为现场情况的复杂性，使监测结果无法进行校准，更难与停电试验结果进行对比，再者，由于在线监测的实时连续性，所以干扰信号的准确判断也成为影响监测结果的重要因素，因此，要求研制专门的在线监测的现场校验方法和设备已迫在眉睫。2传感器传感器的特性是在线监测的关键，而现在用量最大的传感器是罗可夫斯基线圈，为了追求对小信号的灵敏度，大多数采用软磁心，其磁性易受外界条件（如

7、温度、压力、冲击等）的影响，甚至被测信号的大小不同也会影响传感器自身的角差。所以研制高精度、高稳定、零角差的传感器仍是一个非常重要的研究课题。3基准电压抽取基准电压的特性将直接影响监测结果的分析，而目前抽取基准电压的方法大多是从TV的二次侧抽取，现场实践证明，其误差较大，同时也增加安装的复杂性，有人提出从耦合电容器抽取基准电压的方法，但这要求耦合电容器的损耗要小。4干扰及防护干扰一直是影响在线监测系统安全可靠运行的重要因素，干扰既使微量信号的监测难度增大，又有偶然的强干扰信号（如雷电冲击、操作冲击）导致在线监测的入口电子电路损坏，因此需

8、要防止干扰。这可以从两方面考虑：一是采用滤波器排除干扰信号对监测信号的影响，这就需要研究更先进的数字滤波技术（如小波变换）；二是设置灵敏的过电压防护器件，以及采取降低干扰电平的措施和方法。5积累运行经验，建