【正文】 警。國內(nèi)的高壓斷路器狀態(tài)監(jiān)測的研究起步較早， 1992年吉林電業(yè)局曾立項“斷路器機械特性的監(jiān)測”和“GIS局部放電特高頻在線監(jiān)測”， 1995年清華大學(xué)高壓教研室研制了CBA1高壓斷路器參數(shù)測量分析系統(tǒng)，該系統(tǒng)可以監(jiān)測合、分閘電流、行程曲線及振動信號。但是，就故障診斷方面國內(nèi)還沒有形成一個真正意義上的適用的故障診斷專家系統(tǒng)，所能做到的只是對具體斷路器的具體信號處理來進行故障診斷，通用性較小。目前，國內(nèi)外對 斷路器狀態(tài)監(jiān)測與診斷技 術(shù)的研究包括以下幾個方面：（1）記錄分合閘操作的行程、時間特性曲線，提取機械運動參數(shù)，并借之判斷機械故障；（2）監(jiān)測分、合閘線圈電流、電壓波形，可有效地判斷拒動、誤動等故障；（3）斷路器的機械振動信號包含豐富的信息， 通過監(jiān)測分析振動信號，診斷斷路器機械系統(tǒng)的狀態(tài)；（4）測量斷路器絕緣拉桿、提升桿的泄漏電流以監(jiān)測其絕緣狀態(tài)；（5）測量靜態(tài)電阻和動態(tài)電阻以檢測觸頭的燒損情況；（6）通過測量滅弧室和控制箱內(nèi)的溫升情況以判斷觸頭的燒損情況以及分合閘線圈回路的完整性情況；（7）監(jiān)測氣體的壓力、濕度、溫度，判斷氣體的絕緣狀態(tài)。 長期以來，堅持預(yù)防性試驗對我國電力系統(tǒng)的安全運行起到了很大的作用。這種傳統(tǒng)的試驗與診斷方法已越來越不適應(yīng)需要，主要表現(xiàn)在：（1）試驗時需停電，造成少送電，并給經(jīng)濟生活帶來一定的影響。（2）試驗周期長。（3）試驗時間集中、工作量大。（4）試驗電壓低，診斷的有效性值得研究。 隨著電力系統(tǒng)電壓的提高， 試驗電壓與設(shè)備運行電壓之間的差距越來越大。在目前比較保守的計劃檢修中，時常發(fā)生許多部件運行很多年后更新時，性能仍良好的現(xiàn)象。因此如果能夠了解設(shè)備的狀態(tài)，減少過早或不必要的停電試驗和檢修，做到該修則修，就可以顯著提高電力系統(tǒng)的可靠性和經(jīng)濟性。為了確保電力系統(tǒng)的安全運行，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，實行在線狀態(tài)監(jiān)測及故障診斷。即根據(jù)設(shè)備的健康狀態(tài)來安排檢修計劃，實施設(shè)備檢修。（2）逐步采用在線監(jiān)測代替停電試驗，減少設(shè)備停電時間，節(jié)約試驗費用。對斷路器實行的定期檢修制度盲目性大， 并且容易引入新的故障隱患，降低設(shè)備的可靠性?？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)利用斷路器運行的歷史對故障作出合理的判斷，也無法實現(xiàn)在線監(jiān)測的數(shù)據(jù)的區(qū)域性電網(wǎng)運行系統(tǒng)甚至全世界電網(wǎng)系統(tǒng)的共享，浪費資源；（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，不易實現(xiàn)從定期檢修向狀態(tài)檢修的完全過渡。 隨著社會的發(fā)展，用戶對電力質(zhì)量的要求越來越高，電力企業(yè)的競爭將越來越激烈，這必將促進狀態(tài)監(jiān)測技術(shù)的進一步發(fā)展和應(yīng)用。（2）對如何根據(jù)檢測到的數(shù)據(jù)做出相應(yīng)的判斷，以及對新的更有效的檢測項目和檢測方法等方面的基礎(chǔ)研究將得到進一步加強，專家經(jīng)驗的積累和應(yīng)用也將得到更多的重視和加強。（4）設(shè)備狀態(tài)的遠程診斷和網(wǎng)絡(luò)化跟蹤。同時，狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)與繼電保護將有機地結(jié)合起來，尤其在分布式的監(jiān)控系統(tǒng)中。隨著傳感技術(shù)、微電子、計算機軟硬件和數(shù)字信號處理技術(shù)、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、專家系統(tǒng)、模糊集理論、證據(jù)理論等綜合智能故障診斷技術(shù)不斷出現(xiàn)，在這類診斷系統(tǒng)中，一般都配有自動診斷分析的軟件，能實現(xiàn)設(shè)備狀態(tài)信號的采集、特征提取以及狀態(tài)識別的自動化，能夠輸出多種多樣的分析結(jié)果。 斷路器在線監(jiān)測方法一般來說，高壓斷路器的狀態(tài)監(jiān)測分為以下四個基本步驟：（1）信號采集。選擇能表征高壓斷路器工作狀態(tài)的多種信號是十分必要的， 這些信號一般由不同的傳感器獲取。（2）信號處理及特征參量提取。特征參量是否滿足狀態(tài)檢測的需要依賴于數(shù)字信號處理技術(shù)的發(fā)展。將經(jīng)過信號處理后獲得的特征參量與規(guī)定的允許參數(shù)或判別標(biāo)準(zhǔn)進行比較，從而確定斷路器的工作狀態(tài)、是否存在故障以及故障的類型和性質(zhì)等，同時根據(jù)當(dāng)前數(shù)據(jù)預(yù)測狀態(tài)可能發(fā)展的趨勢，進行故障趨勢分析，為此應(yīng)制定合理的判別準(zhǔn)則和策略。（4）維修決策。（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。2 高壓斷路器的基礎(chǔ)知識高壓斷路器是電力系統(tǒng)中重要的電氣設(shè)備之一， 它使用數(shù)量多、范圍廣，應(yīng)用在電力系統(tǒng)的各種電壓等級中。因此，斷路器各機構(gòu)的工作可靠性，直接影響著整個電力系統(tǒng)的穩(wěn)定。通常，按照斷路器所采用滅弧介質(zhì)和滅弧方法的不同，可將斷路器劃分為如下幾類：（1）油斷路器：以絕緣油為滅弧介質(zhì)?，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。油斷路器是在絕緣油中切斷電弧的，對大地的絕緣是靠支持絕緣件和絕緣油來保持的。使用安全， 維護簡單， 噪聲小， 壽命長， 占地面積小，但散熱效果較差，提高額定電流也有困難。 利用高壓力的惰性氣體吹拂、 冷卻電弧使之熄弧，用較低壓力的氣體作絕緣，而較高壓力的氣體作吹弧用。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。（4）壓縮空氣斷路器：以壓縮空氣為滅弧介質(zhì)，由德國AEG公司在1930年首先推出。斷開電路后觸頭間絕緣是靠主觸頭間的斷口以及串聯(lián)的其它斷口來保持。（5）磁吹斷路器：磁吹斷路器在切斷電路時利用分斷電流所產(chǎn)生的磁場對觸頭分離時產(chǎn)生的電弧的作用，把電弧推入柵式滅弧裝置內(nèi)使其熄滅，對大地的絕緣是靠支持絕緣件來保持。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。高壓斷路器應(yīng)該做到能夠開斷、關(guān)合及承載運行線路的正常電流， 也能在規(guī)定時間內(nèi)承載、關(guān)合及開斷規(guī)定的異常電流，如過載電流和短路電流。根據(jù)電網(wǎng)運行需要，用高壓斷路器把一部分電力設(shè)備或線路投入或退出運行，這種作用稱為控制。高壓斷路器還可以在電力線路或設(shè)備發(fā)生故障時將故障部分從電網(wǎng)快速切除，保證電網(wǎng)中的無故障部分正常運行。 高壓斷路器的發(fā)展及其特點 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。因而在高壓斷路器中，既可作為滅弧介質(zhì)，又可作為絕緣介質(zhì)。（1）氣體的基本性能純是無色、無味、無毒和不可燃的鹵素化合物氣體。沸點為。仍能保持氣體狀態(tài)，時其就要液化。純凈的氣體是穩(wěn)定和無毒的介質(zhì)，但是高溫分解出來的低氟化物卻具有劇毒。氣體的自分解溫度大約為800K，1000K時出現(xiàn)和F，3000K時完全消失分解為，和，5000K時也消失， 7500K時形成了自由電子、原子或離子態(tài)的S和F組成的等離子體。其中與水繼續(xù)反應(yīng)還會生成，C ，的固態(tài)金屬氟化物，呈粉末狀沉積在滅弧室底部， 而和在電弧作用下、還會再次反應(yīng)成。（3）氣體的電負性不僅氣體，通常鹵素元素及其化合物氣體，都具有電負性，即分子或離解原子具有生產(chǎn)負離子的傾向，而氣體的這種傾向非常強。在電場作用下負離于的移動速度比電子小得多。因此，空間導(dǎo)電性的消火過程非常迅速，此種現(xiàn)象與電離空間的冷卻能力非常強的情況具有同樣的效果，從而電弧在電流零依附近空間電導(dǎo)率的變化非?？?。 高壓斷路器的發(fā)展過程根據(jù)斷路器滅弧室結(jié)構(gòu)的變化，斷路器的發(fā)展過程可劃分為以下三個階段：（1）第一代斷路器 第一代斷路器是沿用壓縮空氣斷路器的原理，配置壓縮機將氣體壓縮到高壓罐（～）內(nèi)。因為滅弧室結(jié)構(gòu)有兩種壓力，所以稱它為雙壓式滅弧室。（2）第二代斷路器 隨著各國對斷路器的不斷研制和開發(fā)，設(shè)計出了單壓式滅弧室，產(chǎn)生了單壓式斷路器。這中斷路器只充入較低壓力的氣體（～），分閘時靠動觸頭帶動壓氣缸，產(chǎn)生瞬時壓縮氣體吹弧。它具有開斷能力強，操動機構(gòu)功率小的優(yōu)點，有利于新型操動機構(gòu)的小型化，應(yīng)用前景廣闊。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）。 高壓斷路器的特點（1）路器的優(yōu)點1）氣體絕緣強度高。2）滅弧能力強，觸頭燒損輕微，檢修周期長。3）開斷容量大，額定開斷短路電流可達40～63kA，最大的已達到了80kA。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。6）模塊化結(jié)構(gòu)簡單，體積小，重量輕，安裝、調(diào)試方便，適用于各種不同的地理和環(huán)境要求。8）操作簡單，安全，無火災(zāi)危險，檢查巡視方便，運行維護工作量少。（2）斷路器的缺點1）價格昂貴，一次性投資達。3）試驗項目、試驗條件、試驗標(biāo)準(zhǔn)等要求嚴(yán)格，試驗設(shè)備復(fù)雜、精確度高，要求操作人員技術(shù)水平較高。5）安裝、檢修、試驗時，對水分含量的要求特別嚴(yán)格，處理方法復(fù)雜。 斷路器的分類（1）按滅弧室結(jié)構(gòu)原理斷路器可分為：雙壓式、單壓式、自能式1）雙壓式：雙壓式滅弧室有高壓和低壓兩個氣壓系統(tǒng)，滅弧時，噴口打開，高壓氣體經(jīng)過噴口吹向低壓系統(tǒng)，與電弧發(fā)生能量交換使電弧熄滅。2）單壓式：單壓式斷路器只有一個氣壓系統(tǒng)，滅弧室的可動部分帶有壓氣裝置， 靠分閘過程中活塞氣缸的相對運動， 造成短時間的氣壓升高，產(chǎn)生吹弧作用來熄滅電弧。（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。它的主要優(yōu)點是可以在進出線套管上裝設(shè)電流互感器，以提供電流信號，和利用出線套管的電容制成電容式分壓器，以提供電壓信號，還能與隔離開關(guān)、接地開關(guān)、避雷器等融為一體，組成復(fù)合式開關(guān)設(shè)備。 斷路器基本結(jié)構(gòu)斷路器的基本結(jié)構(gòu)組成，主要有：（1）導(dǎo)電部分。（2）絕緣部分。（3）滅弧部分。（4）操動機構(gòu)。2. 3. 1斷路器典型結(jié)構(gòu)斷路器主要包括帶電箱殼式和接地箱殼式兩種典型的結(jié)構(gòu)。觸頭的分合操作是靠操動機構(gòu)來帶動的，常用操動機構(gòu)有電磁操動機構(gòu)、彈簧操動機構(gòu)、壓縮空氣操動機構(gòu)和液壓操動機構(gòu)等。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。開斷元件放在接地的箱殼中，其間的絕緣依靠氣體來承擔(dān)，導(dǎo)電部分經(jīng)套管引入，結(jié)構(gòu)比較穩(wěn)定，常在額定電壓高的電壓、超高壓和特高壓斷路器中使用。為了操作這些可動部件，斷路器具有控制機械運動的部件，即操動機構(gòu)。操動機構(gòu)的機能簡單的說就是如下四項并成一體的反復(fù)操作： （1）接受合閘指令關(guān)合觸頭。(保持合閘)（3）接受分閘指令使觸頭分離。(保持開路)斷路器的分合閘要靠一定的能源和機械操動系統(tǒng)來實現(xiàn)。源動力操動機構(gòu)緩沖器傳動機構(gòu)提升機構(gòu)動觸頭斷路器本體圖22斷路器操動機構(gòu)簡單結(jié)構(gòu)圖機械操動機構(gòu)大致可分為三部分：（1）操動機構(gòu)：指斷路器本體外的和操動能源直接聯(lián)系的機械傳動裝置；（2）提升機構(gòu)：指直接帶動斷路器動觸頭運動的機構(gòu)；（3）傳動機構(gòu)：是指連接操動機構(gòu)和提升機構(gòu)的中間環(huán)節(jié)。斷路器的分閘緩沖一般都采用油緩沖器，合閘緩沖可用彈簧緩沖器。另外，絕大部分斷路器的觸頭都是作直線運動或近似直線運動，而斷路器的主軸則作旋轉(zhuǎn)運動，因此在斷路器的機械操動系統(tǒng)中必須有一個能把旋轉(zhuǎn)運動變?yōu)橹本€運動的機構(gòu)。因此，斷路器能否開斷短路電流的前提是其操動機構(gòu)的每一組成部分都能正確無誤的動作。但在電網(wǎng)事故情況下，如斷路器關(guān)合到有預(yù)伏短路故障的電路時，情況就要嚴(yán)重的多。另一方面，從斷路器導(dǎo)電回路的布置以及觸頭結(jié)構(gòu)來看，電動力方向又常常是阻礙觸頭關(guān)合的?？傊?，就合閘操作而言，操動機構(gòu)應(yīng)有足夠能力來帶動斷路器可靠關(guān)合電路。（2）保持合閘由于合閘過程中，合閘命令的持續(xù)時間很短，而且操動機構(gòu)的操作力也只在短時內(nèi)提供，因此操動機構(gòu)中必須有保持合閘的部分，以保證在合閘命令和操作力消失后，斷路器仍能保持在合閘位置。同時，為了減少分閘信號的能量，達到快速分閘，簡化繼電保護回路的要求，在操動機構(gòu)中應(yīng)有分閘省力措施。 （5）防跳躍使斷路器關(guān)合短路而又自動分閘后，即使合閘命令尚未解除，也不會再次合閘。（6）復(fù)位斷路器分閘后，操動機構(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。常用的連鎖裝置有： 1）分合閘位置連鎖。 2）低氣(液)壓與高氣(液)壓連鎖。 3）彈簧操動機構(gòu)中的位置連鎖。（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。（1）額定電壓() kV，斷路器的額定電壓是指在規(guī)定的正常使用和性能條件下，能夠連續(xù)運行的最高電壓。具體數(shù)值與斷路器額定電壓有關(guān)，由國家標(biāo)準(zhǔn)GB1984規(guī)定。（3）額定短時耐受電流（，kA），又稱額定熱穩(wěn)定電流，是指在規(guī)定的使用和性能條件下，在確定的短時間內(nèi)，斷路器在合閘位置所能承受的電流有效值。這一時間通常為1s～4s。（6）開斷時間（，s），是指斷路器接到分閘指令瞬間起到所有各相中電弧最終熄滅的時間間隔。這樣可以縮短電力系統(tǒng)故障存在的時間，減輕短路電流對電力設(shè)備造成的傷害。因此開斷時間是高壓斷路器的一個重要參數(shù)。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。（7）關(guān)合時間(，s) s，是指斷路器接到合閘指令瞬間起到所有相觸頭都接觸瞬間的時間間隔。合閘時間是指斷路器接到合閘指令瞬間起到所有相觸頭都接觸瞬間的時間間隔。上述性能指標(biāo)中，高壓斷路器的各項電流幅值大小于斷路器電磨損量有關(guān)，各時間參數(shù)則反映斷路器機械操動機構(gòu)的狀況。預(yù)防性試驗的目的是：在不損傷被試品的性能和可靠性的情況下，檢驗斷路器材料和結(jié)構(gòu)上是否存在缺陷。根據(jù)GB501501991《電氣裝置安裝工程電氣設(shè)備交接驗收標(biāo)準(zhǔn)》中的規(guī)定，斷路器交接驗收試驗的項目，應(yīng)包括下列內(nèi)容：（1）測量絕緣拉桿的絕緣電阻。（3）交流工頻耐壓試驗。（5）測量斷路器的分、合閘時間。（7）測量斷路器主、輔觸頭分、合閘