【正文】 邊環(huán)境；還會生成難以去除的硫化物附著在觸頭上，嚴(yán)重影響觸頭接觸電阻、合閘線圈電流監(jiān)測 電磁鐵是高壓斷路器操動機(jī)構(gòu)中的重要元件之一，它一般作為高壓斷路器電的一級控制元件。表33為中國電力科學(xué)研究院的故障分析。3 高壓斷路器狀態(tài)監(jiān)測的內(nèi)容高壓斷路器的故障統(tǒng)計和分析是確定狀態(tài)監(jiān)測內(nèi)容的基礎(chǔ)。（8）測量斷路器并聯(lián)電阻的投入時間及電阻值主要檢查并聯(lián)電阻能否正確無誤地投入和退出，從而達(dá)到限分、合閘過電壓和改善滅弧性能的目的。2）耐壓試驗(yàn)，只對110kV及以上罐式斷路器和500kV頂開距瓷柱式斷路器的斷口進(jìn)行。（13）密封性試驗(yàn)。（4）斷路器并聯(lián)電容的試驗(yàn)。預(yù)擊穿時間是指關(guān)合時，從任意一相中首先出現(xiàn)電流到所有相中觸頭都接觸瞬間的時間間隔。在超高壓電力系統(tǒng)中，縮短斷路器開斷斷路故障的時間可以增加電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性，從而保證輸電線路的輸送容量。（2）額定電流()kA，斷路器的額定電流是指在規(guī)定的正常使用和性能條件下，主回路能夠長期連續(xù)承載的電流有效值。當(dāng)氣體或液體壓力低于或高于額定值時，操動機(jī)構(gòu)不能進(jìn)行合、分操作。（4）自由脫扣 自由脫扣就是，斷路器合閘過程中如操動機(jī)構(gòu)又接到分閘命令，則操動機(jī)構(gòu)不應(yīng)繼續(xù)執(zhí)行合閘命令而應(yīng)立即分閘。因?yàn)閿嗦菲麝P(guān)合時，電路中出現(xiàn)的短路電流可達(dá)幾萬安以上，斷路器導(dǎo)電回路受到的電動力可達(dá)幾千牛以上。此外，斷路器操作是速度很高， 為了減輕斷路器在分合閘終了時的撞擊，避免零部件的損壞，需要在斷路器機(jī)構(gòu)的適當(dāng)部位(一般在提升機(jī)構(gòu)的附近)裝設(shè)分、合閘緩沖器。對此操動機(jī)構(gòu)，要求具有獨(dú)特的結(jié)構(gòu)和機(jī)能，以滿足斷路器的使用目的。操動機(jī)構(gòu)接地外殼開斷元件開斷元件絕緣支柱操作機(jī)構(gòu)基座絕緣套管斷路器的典型結(jié)構(gòu)圖，見圖21(a)帶電箱殼 (b)接地箱殼圖21高壓斷路器的典型結(jié)構(gòu)圖中開斷元件是斷路器用來進(jìn)行關(guān)合、承載和開斷正常工作電流和故障電流的執(zhí)行元件，它包括觸頭、導(dǎo)電部分和滅弧室等。它包括動、靜弧觸頭和主觸頭或中間觸頭以及各種形式的過渡連接等，其作用是通過工作電流和短路電流。雙壓式斷路器工作性能雖然良好，但必須配置一臺在密封循環(huán)中工作的氣體壓縮機(jī)，結(jié)構(gòu)復(fù)雜、價格昂貴。9）技術(shù)含量高，制造工藝精良，機(jī)械、電氣特性好，使用壽命長。目前斷路器一般都能夠達(dá)到額定開斷短路電流10～25次，大修周期達(dá)15～20年之久。（3）第三代斷路器 第三代斷路器是指具有“自能”滅弧功能的斷路器。將上述過程簡化并得到一個反應(yīng)過程表示如下： （25） （26） （27）對于滅弧來說，大量中性分子與電弧接觸是有效的方法。 斷路器開斷電路時，在電弧的高溫作用下，氣體與觸頭材料（W，Cu）和金屬材料(A1)會產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)，主要為 （21）其他還有 （22） （23） （24）此外，氣體還可能與石墨（C）、絕緣材料（）和聚四氟乙烯（）發(fā)生化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生HF和。即是空氣相對密度的5倍。另一方面，保護(hù)作用。對大地的絕緣靠支持絕緣件、壓縮空氣來保持。（3）斷路器：以六氟化硫等惰性氣體作為滅弧介質(zhì)，由美國西屋公司于1956年推出。2. 1. 1斷路器分類 自從1893年在美國誕生了世界第一臺斷路器以來，斷路器的理論和制造技術(shù)己取得了長足的進(jìn)步和發(fā)展。隨著專家系統(tǒng)、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、模糊邏輯和證據(jù)理論等先進(jìn)理論的發(fā)展，對高壓斷路器運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行準(zhǔn)確地識別逐漸成為可能，這個領(lǐng)域是目前高壓斷路器狀態(tài)檢修研究的熱點(diǎn)和難點(diǎn)，也是今后發(fā)展的必然趨勢。高壓斷路器是機(jī)電一體化的開關(guān)設(shè)備，在運(yùn)行過程中必然會有光、電、聲、熱、力等各種物理量的變化。（3）多功能、多狀態(tài)的在線監(jiān)測系統(tǒng)將得到進(jìn)一步發(fā)展。（3）對老化設(shè)備或已知有缺陷、有隱患的設(shè)備，用在線監(jiān)測隨時監(jiān)視其運(yùn)行情況，一旦發(fā)現(xiàn)問題及時退出，最大限度地利用其剩余壽命。而由于沒有及時發(fā)現(xiàn)，某一部件出現(xiàn)缺陷而導(dǎo)致電力系統(tǒng)事故的情況也時有發(fā)生。預(yù)防性試驗(yàn)的周期一般為一年，一些發(fā)展較快的故障很容易在兩次規(guī)定試驗(yàn)之間的時間內(nèi)發(fā)展成事故。不過，就斷路器故障診斷系統(tǒng)的研究已經(jīng)開始，并取得了一定的成果，基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、小波分析、模糊理論的信號分析和診斷方法的研究已經(jīng)開始用于試驗(yàn)。隨著研究的深入，都先后生產(chǎn)了自己的斷路器狀態(tài)監(jiān)測裝置。高壓斷路器是電力系統(tǒng)中最重要的開關(guān)設(shè)備，在電力系統(tǒng)中肩負(fù)著控制和保護(hù)雙重作用，即根據(jù)電網(wǎng)運(yùn)行的需要用它來可靠的投入或切除相應(yīng)的線路或電氣設(shè)備。分析了斷路器分合閘線圈電流電壓波形、機(jī)械振動信號、開斷電流信號、絕緣拉桿直流泄漏電流、滅弧室和控制箱內(nèi)溫升及氣體狀態(tài)等監(jiān)測信號與故障之間的對應(yīng)關(guān)系，確定了用于故障診斷的特征信號；最后簡要介紹人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)與DS證據(jù)理論信息融合技術(shù)的高壓斷路器故障診斷方法，并設(shè)計狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷系統(tǒng)原理框圖及故障診斷程序流程框圖。在此基礎(chǔ)上，了解 SF6高壓斷路器的預(yù)防性試驗(yàn)方法、在線檢測和狀態(tài)監(jiān)測方法；并針對某一具體類型，設(shè)計相應(yīng)的狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)、研究其故障診斷方法。 Analyzed the opening and closing coil current waveforms of circuit breaker switch, mechanical vibration signal, the fault current signal, insulation rod DC leakage current, arcquenching chamber and the temperature rise control inside the box. And the corresponding relationship between the state monitoring signal and the fault of gas was also analyzed. Moreover, determined the characteristics of fault diagnosis signal. Finally, introduced the artificial neural networks and DS evidence theory of information fusion fault diagnosis method of high voltage circuit breaker, and designed condition monitoring, fault diagnosis system block diagram and fault diagnosis program flow diagram.Keywords: highvoltage circuit breaker。同時，高壓斷路器也是電力系統(tǒng)設(shè)備中維護(hù)工作量最大的設(shè)備之一， 根據(jù)相關(guān)資料統(tǒng)計高壓斷路器維護(hù)費(fèi)用占整個變電站總維護(hù)費(fèi)用的一半以上，由于不當(dāng)檢修引起的故障占斷路器故障的10%。后來，在1999年到2000年，ALSTHOM公司又開發(fā)了較為先進(jìn)的CBWatch1系統(tǒng)，CBWatch1系統(tǒng)一項(xiàng)重要的突破是它能夠預(yù)測SF6氣體的壓力變化趨勢，并能給出低壓報警。 長期以來，堅持預(yù)防性試驗(yàn)對我國電力系統(tǒng)的安全運(yùn)行起到了很大的作用。（4）試驗(yàn)電壓低，診斷的有效性值得研究。為了確保電力系統(tǒng)的安全運(yùn)行，最大限度地降低事故率，迫 切改變現(xiàn)行的預(yù)防性維修制度，實(shí)行在線狀態(tài)監(jiān)測及故障診斷?？v觀國內(nèi)外電氣設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測的研究和應(yīng)用狀況來看，目前針對斷路器的在線監(jiān)測和故障診斷技術(shù)存在幾個問題：（1）在線監(jiān)測系統(tǒng)不完善， 多數(shù)都是針對單一或幾個參數(shù)的在線監(jiān)測，這不利于故障的診斷；（2）在線監(jiān)測參數(shù)提取用的傳感器不夠精確，診斷精度不高；（3）數(shù)據(jù)的保存、處理等不系統(tǒng)，缺乏科學(xué)的管理，無法根據(jù)利用斷路器運(yùn)行的歷史對故障作出合理的判斷，也無法實(shí)現(xiàn)在線監(jiān)測的數(shù)據(jù)的區(qū)域性電網(wǎng)運(yùn)行系統(tǒng)甚至全世界電網(wǎng)系統(tǒng)的共享，浪費(fèi)資源；（4）與其他相關(guān)技術(shù)和管理措施及其信息系統(tǒng)的相互配合性較差，不易實(shí)現(xiàn)從定期檢修向狀態(tài)檢修的完全過渡。同時，狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)與繼電保護(hù)將有機(jī)地結(jié)合起來，尤其在分布式的監(jiān)控系統(tǒng)中。（2）信號處理及特征參量提取。（1）六氟化硫斷路器的基礎(chǔ)知識：六氟化硫氣體具有優(yōu)良的滅弧性能，因此，六氟化硫斷路器廣泛應(yīng)用于現(xiàn)代電力系統(tǒng)中?，F(xiàn)在各種斷路器中，油斷路器是最早出現(xiàn)的、歷史最悠久的斷路器。此斷路器在五十年代開始使用，七十年代后大量使用而且發(fā)展為全封閉式組合電器，成為超高壓等級電力斷路器的最主要的品種。目前，在我國的高壓電網(wǎng)中，少油斷路器和六氟化硫斷路器所占的比重較大；而在超高壓和特高壓電網(wǎng)幾乎都是六氟化硫斷路器。 高壓斷路器的發(fā)展及其特點(diǎn) 氣體的性質(zhì)近年來，氣體作為斷路器的滅弧介質(zhì)得到了迅速的發(fā)展。仍能保持氣體狀態(tài)，時其就要液化。（3）氣體的電負(fù)性不僅氣體，通常鹵素元素及其化合物氣體，都具有電負(fù)性，即分子或離解原子具有生產(chǎn)負(fù)離子的傾向，而氣體的這種傾向非常強(qiáng)。因?yàn)闇缁∈医Y(jié)構(gòu)有兩種壓力，所以稱它為雙壓式滅弧室。隨著電力系統(tǒng)電壓等級的不斷提高，人們迫切需要和尋求一種體積更小、性能更好、維護(hù)更簡單的高壓電氣設(shè)備，又研制和生產(chǎn)出了一種氣體絕緣金屬封閉式組合電器（GIS）。4）斷開小電感電流和小電容電流時，滅弧特性好，恢復(fù)電壓不高，過電壓值很小，不易產(chǎn)生操作過電壓。3）試驗(yàn)項(xiàng)目、試驗(yàn)條件、試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)等要求嚴(yán)格，試驗(yàn)設(shè)備復(fù)雜、精確度高，要求操作人員技術(shù)水平較高。（2）按外形結(jié)構(gòu)可分為：絕緣子支柱式和落地罐式1）絕緣子支柱式：這類型斷路器的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是安置觸頭和滅弧室的容器是金屬筒或是絕緣筒，且處于高電位，靠支持絕緣子對地絕緣。（3）滅弧部分。這類結(jié)構(gòu)成為外殼帶電斷路器，也有人稱之為絕緣支柱斷路器。(保持合閘)（3）接受分閘指令使觸頭分離。另外，絕大部分?jǐn)嗦菲鞯挠|頭都是作直線運(yùn)動或近似直線運(yùn)動，而斷路器的主軸則作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動，因此在斷路器的機(jī)械操動系統(tǒng)中必須有一個能把旋轉(zhuǎn)運(yùn)動變?yōu)橹本€運(yùn)動的機(jī)構(gòu)?？傊?，就合閘操作而言，操動機(jī)構(gòu)應(yīng)有足夠能力來帶動斷路器可靠關(guān)合電路。（6）復(fù)位斷路器分閘后，操動機(jī)構(gòu)中的各個部件應(yīng)能自動地恢復(fù)到準(zhǔn)備合閘的位置。（8）重合閘 斷路器在自動分閘后，保證在接到重合閘指令后可靠重合閘。這一時間通常為1s～4s。燃弧時間是指某相中首先起弧瞬間起到各相中電弧最終熄滅的時間間隔。預(yù)防性試驗(yàn)的目的是：在不損傷被試品的性能和可靠性的情況下，檢驗(yàn)斷路器材料和結(jié)構(gòu)上是否存在缺陷。（7）測量斷路器主、輔觸頭分、合閘的同期性及配合時間。通過測量絕緣拉桿的絕緣電阻可以發(fā)現(xiàn)斷路器整體方面的絕緣缺陷，如受潮等。（5）測量斷路器的分、合閘時間在斷路器的額定操作電壓、額定氣壓或額定液壓下進(jìn)行，測量值應(yīng)符合產(chǎn)品技術(shù)條件的規(guī)定。當(dāng)裝有多個分別作用的脫扣器時，任一個脫扣器的缺陷不得影響其他脫扣其的功能。年的數(shù)據(jù)。因此機(jī)械故障的監(jiān)測和診斷在高壓斷路器的狀態(tài)監(jiān)測中占很重要的地位。因此，合、分閘線圈的電流波形中包含著很多反映斷路器操動機(jī)構(gòu)性能的重要信息，它可以反映電磁鐵本身及控制的鎖門或閥門以及連鎖觸頭在操作過程中的動作情況。微分方程（33）的通解是： (34)式中C為通解常數(shù)。典型的線圈電流曲線如圖32所示。這一階段的時間與控制電源電壓及線圈電阻有關(guān)。這一階段時階段III的延續(xù)，電流達(dá)到近似的穩(wěn)定。以為線圈電流時間的零點(diǎn)，特征參數(shù)有等。高壓斷路器分合閘操作是一種瞬動式的機(jī)械運(yùn)動，動作時，具有高強(qiáng)度沖擊、高速度運(yùn)動的特點(diǎn)。因?yàn)楣收系某霈F(xiàn)往往還會引起時域波形中一些波峰幅值的變化，從而為狀態(tài)監(jiān)測和故障診斷提供了可能。斷路器在開斷有電流的電路時，觸頭分離后，觸頭間會出現(xiàn)電弧，只有使電弧熄滅，電路的開斷任務(wù)才能完成。 CT嚴(yán)重飽和下二次電流特點(diǎn)： （1）由于磁通不能突變，因此發(fā)生故障后，磁通總是隨著時間延遲而增大。從統(tǒng)計平均和累計效應(yīng)，可認(rèn)為該斷路器的允許磨損總量為。影響其絕緣性能的主要因素有：外絕緣污閃，斷路器斷口間的工頻電壓可以達(dá)到兩倍的相電壓，在外絕緣臟污并出現(xiàn)霧雨天時容易發(fā)生污閃；絕緣膠開裂，由于熱脹冷縮而導(dǎo)致套管填充膠開裂、密封結(jié)構(gòu)老化，使絕緣強(qiáng)度大大降低。長期如此，會使絕緣拉桿接頭出現(xiàn)斷裂。 為了保證斷路器的可靠工作，無論是導(dǎo)體本身還是接觸處的溫升都不允許超過規(guī)定值。表35 SF6斷路器觸頭及可觸及部位溫度和溫升極限序號部件名稱部件材料最大值溫度()周圍空氣不超過40時的溫升（K）1觸頭裸銅或裸銅合金10565鍍銀或鍍鎳10565鍍錫90502可觸及部位在正常操作中可觸及的7030在正常操作中不需觸及的8040動觸頭的“行程一時間”曲線能夠反映超行程、剛分后和剛合前l(fā)0ms的動觸頭速度平均值等斷路器的重要參數(shù)指標(biāo)。氣體中的微量水分含量越多，這種損害就越大。由于設(shè)備故障的復(fù)雜性和設(shè)備故障與征兆之間關(guān)系的復(fù)雜性，形成了設(shè)備故障診斷是一種探索性的反復(fù)試驗(yàn)的特點(diǎn)。該方法利用多傳感器高壓斷路器監(jiān)測系統(tǒng)采集的信息經(jīng)過神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行初始的診斷