高压断路器

高压断路器是电力设备中重要的开关设备，起到控制和保护作用，是决定电力系统能否安全供电的重要因素之一，然而，断路器长时间运行之后，相关传动部位、弹性元件及电气部分性能易劣化，导致断路器可靠性下降而产生各类缺陷，影响电网的安全稳定运行。各变电站中10kV中置式断路器作为配网的核心设备，其重要性不言而喻。该型断路器运行转检修过程中:断路器手车梅花触头与静触头脱离;断路器恢复运行:则静触头插入梅花触头实现回路导通，其中静触头与梅花触指接触电阻大小主要由触头弹簧夹紧力而定，若两者接触电阻过大（弹簧夹紧力下降)，易引发接触部分发热而造成电力安全事故。然而，国内尚无有效方法开展10kV中置式断路器梅花触指压力弹簧夹紧力测定，已有记录或文献记载10kV断路器因梅花触头触指因压力弹簧压力下降而引发的电力事故，因此，结合上述，有必要研发一种研制梅花触指压力测试装置,来开展多种规格型号梅花触指夹紧力工作，结合10kV断路器试验对相关部位弹簧压力进行测试。

分合闸线圈的电流特性提取是高压断路器状态监测的重要手段。从高压断路器分合闸线圈电流的波形形态出发，研究了基于CCS（曲率尺度空间）局部阈值的电流波形角点提取方法，进而根据真实角点处的电流特征曲线实现了高压断路器机械状态的精准监测。对某变电站高压断路器实测分合闸线圈电流的计算结果表明，所提CCS局部阈值方法能够精确识别分合闸线圈电流的波形特征。基于分合闸线圈电流特征曲线的高压断路器机械状态监测效果良好，研究结果可为高压断路器的机械状态监测提供重要参考。

直流电源系统是变电站的重要组成部分，是继电保护控制装置、自动化装置、高压断路器分合闸机构、通信、计量、事故照明等二次系统的供电电源，主要由蓄电池组和整流装置两部分组成直流母线正常情况下，直流电源系统由站用交流电经整流装置提供，当突发交流失电时，站用直流电源系统转由蓄电池组供电，蓄电池组便成为唯一的直流电源。

根据国际大电网会议（CIGRE）统计结果，高压断路器的电寿命是影响断路器使用年限的主要因素之一，而弧触头与喷口是决定电寿命长短的关键部件。 随着我国西电东送“八交十一直”投运以及跨区域联网的工程不断建设运行，电力系统容量不断增长，短路容量不断增加，对断路器开断短路电流的能力提出了更高要求。其中，交流滤波器断路器需根据系统负荷波动进行频繁投切，投入容性负载的关合涌流对灭弧室弧触头、喷口有明显的烧蚀累积效应，对断路器的电气性能造成影响。线路断路器在多次开断短路电流，弧触头、喷口承受多次电弧烧蚀的累积效应后，是否满足继续运行的要求，也需要对其电气性能状态进行正确评估。 但是由于喷口材料的特殊性（聚四氟乙烯），无法通过离线或者在线的电气试验手段检测喷口的状态，业内常规做法均是在断路器大修时解体灭弧室并对喷口进行检查或者更换，但是存在以下问题： 在灭弧室大修解体前，无法提前得到喷口的损耗数据，无法预知喷口在大修前的隐患。即使对灭弧室状态存在怀疑并进行解体检查，设备停电、更换处理等措施也需消耗大量资源。 因此，在不解体的情况下准确评估断路器灭弧室喷口的烧蚀状态是亟需解决的问题。 传统组分测试只能乍为断路器发生击穿放电的辅助手段，传统气体组分不能正确反映开合额定电流时断路器烧蚀情况，而且目前国内外尚无相关文献提出在非解体的条件下检测断路器喷口烧蚀状态的方法，也缺乏对气体组分CF4所包含的特征信息进行解码，本成果采用双氦离于气相色谱法，持续检测$F6气体中H2、Air、CO、CO2、CH4、CF4、C2F6、C3F8、 H2S、SO2、SOF2、SO2F2、COS、CS2等杂质组分含量，提出以CF4特征气体的演化规律有效评估断路器喷口烧蚀程度的方法。 本成果主要针对自能压气式SF6柱式断路器开合电流累积效应开展研究，结合开合电流过程中气体组分变化以及喷口解体检查结果，提出喷口烧蚀状态评估方法，并研制相应的测量仪器。

断路器是电力系统中唯一具有开断负荷电源功能的高压电力设备，仅浙江省运行的高压断路器数量就超过70000台，其性能及健康状况将直接影响到电力系统的安全稳定运行。成果推广范围广，易于复制，适用于各电压等级、各类型高压断路器试验，能够在电力行业全面推广应用。其中，试验接地安全保障技术、高压区域安全防护技术可在整个电气试验领域推广。成果已在国网嘉兴供电公司全面推广应用，经济效益显著，其缩短停电时间、保障用电可靠性创造的社会效益、安全效益更是不可估量。成果已列入国网浙江省电力有限公司科技成果推广应用目录(2017年版），并已在首届浙江省电力职工技术创新成果转化会上实现转化，进入工厂化生产阶段。

《南方电网35kV~ 500kV变电站装备技术导则及电力设备检修规程》对高压断路器、GIS 及变压器等高压电力设备也提出了规范化检修要求，要求瓷柱式断路器及GIS应在环境满足检修要求条件下开展灭弧室大修检查。 然而，由于技术条件及环境条件限制，断路器及GIS解体大修工作大多只能在工厂内部开展，无法在现场开展，导致工作延期、超期情况时有发生:且即使在现场开展检修，后期水分超标、局部放电试验不合格等二次处理也为检修人员造成了极大负担。设备的可靠性也无法得到保证。因此，无论从经济的角度还是从提高检修设备可靠性的角度来看，推广一种可拆装的无尘检修车间很有必要。 2015年开展110kV黑山站I段GIS解体大修工程，返厂检修方式，耗时17天，耗资98万，电网运行风险大，一旦II段母线电源点发生故障，将发生大面积停电事件，影响用户衣食住行，其造成的直接经济损失及社会影响将无法预估。 多功能便携式无尘检修车间彻底解决了上述问题，针对今后设备规范化检修的要求也具有重大推广价值。

研究高压开关设备机械状态的识别和故障诊断技术，对提高高压断路器的可靠性，建设坚强的智能电网，保障电力系统的安全可靠运行具有重要的现实意义和工程应用价值。 项目采用真型实验的研究思路，在仿真分析断路器正常情况、单一典型故障以及多个典型故障同时作用情况下操动过程的机械特性以及GS母线三相共箱结构下受力情况的基础上，构建220kV高压断路器机械故障真型模拟实验平台以及550kV单相与126kV三相共体的G1S机械振动实验平台，研制了基于多传感器的高压断路器振动信号检测系统，基于加速度传感器和上位机的GS机械振动检测系统和基于拾音器阵列的G1S声学信号检测诊断系统。在实验平台上模拟出高压开关设备长期运行过程中出现的各类典型机械故障及缺陷，获得高压开关设备多种工况下的高压断路器多位置振动信号特征、GS外壳振动信号特征以及GS声学信号特征，研究各类典型机械缺陷对上述信号特征的影响和规律，开展智能故障诊断与辨识技术研究。

　　一、技术（产品）总体描述； 　　华通科技小四驱智能巡检机器人具备自主导航、无线充电和智能巡检等功能，通过红外热成像和高清视频双视结合技术，借助自研的智能识别算法，精确识别各类仪表读数及设备的电流、电压致热现象，及时发现设备缺陷，提高设备巡视效率，真正实现检防一体化的智能巡检。 　　二、主要功能及优势分析； 　　1)产品模块化，易于维护； 　　2)采用先进的3D激光导航技术和视觉惯性导航技术，实现精准定位及避障； 　　3)领先的人工智能视频分析算法，能够独立“读懂”视频信息，准确识别现场多种表计、刀闸、开关与隔离开关位置等； 　　4)异常实时判断，通过对视频内容的自动分析判定，发现问题及时通过短信告知相关人员； 　　5)将视频信息建立标签索引或特征描述纳入特征库，实现视频的快速检索； 　　6)红外热成像和高清视频结合，精准检测变电站内变压器绕组及油冷系统、高压断路器、电容器等设备的电流、电压致热现象，提高设备巡视效率； 　　7)计划巡检、定时巡检、特殊巡检结合，保证大范围、无遗漏执行巡检任务； 　　8)具有多级权限，可以远程登录、访问、配置、管理和自启动等能力； 　　9)可接入综合生产管理系统（PMS）,实现巡检机器人集中优化控制和统一调度。 　　三、技术性能指标； 　　外形尺寸：580mm*480mm*640mm 　　重量:39.5Kg 　　行走速度：≥0.8m/s 　　自主导航定位精度：±1cm 　　爬坡能力：15° 　　越障能力：50mm 　　涉水深度：80mm 　　图像分辨率：1920×1080P 　　可见光相机光学变焦倍数：≥30倍 　　红外测温分辨率：≥320×240 　　红外测温精度：±2℃或±2%。 　　云台性能：垂直范围：±90° ；水平范围360° 　　输入电源：AC220V±20%，50Hz 　　续航时间：8h 　　表计识别准确率：≥98% 　　驱动方式：四轮驱动 　　四、应用领域 　　变电站、IDC机房、市政管廊

　　一、技术（产品）总体描述； 　　华通科技四驱智能巡检机器人具备自主导航、无线充电和智能巡检等功能，通过红外热成像和高清视频双视结合技术，借助自研的智能识别算法，精确识别各类仪表读数及设备的电流、电压致热现象，及时发现设备缺陷，提高设备巡视效率，真正实现检防一体化的智能巡检。 　　二、主要功能及优势分析； 　　1)产品模块化，易于维护； 　　2)采用先进的3D激光导航技术和视觉惯性导航技术，实现精准定位及避障； 　　3)领先的人工智能视频分析算法，能够独立“读懂”视频信息，准确识别现场多种表计、刀闸、开关与隔离开关位置等； 　　4)异常实时判断，通过对视频内容的自动分析判定，发现问题及时通过短信告知相关人员； 　　5)将视频信息建立标签索引或特征描述纳入特征库，实现视频的快速检索； 　　6)红外热成像和高清视频结合，精准检测变电站内变压器绕组及油冷系统、高压断路器、电容器等设备的电流、电压致热现象，提高设备巡视效率； 　　7)计划巡检、定时巡检、特殊巡检结合，保证大范围、无遗漏执行巡检任务； 　　8)具有多级权限，可以远程登录、访问、配置、管理和自启动等能力； 　　9)可接入综合生产管理系统（PMS）,实现巡检机器人集中优化控制和统一调度。 　　三、技术性能指标； 　　外形尺寸：720mm*550mm*840mm 　　重量:70Kg 　　行走速度：≥1m/s 　　自主导航定位精度：±1cm 　　爬坡能力：25° 　　越障能力：120mm 　　涉水深度：130mm 　　图像分辨率：1920×1080P 　　可见光相机光学变焦倍数：≥30倍 　　红外测温分辨率：≥320×240 　　红外测温精度：±2℃或±2%。 　　云台性能：垂直范围：±90° ；水平范围360° 　　输入电源：AC220V±20%，50Hz 　　续航时间：8h 　　表计识别准确率：≥98% 　　驱动方式：四轮驱动 　　四、应用领域 　　变电站、IDC机房、市政管廊

架空输电线路及高压断路器作为完成电能远距离输送和分配的关键设备，直接关乎电网安全稳定。为推进我国智能电网发展，完善冷在电力物联网速设，需着力解决电力设备运行参数准确、智能检测这一重大难 题。 准确获取输电线路工频参数数值，是电网潮流分布精准预测的前提。目前，输电线路参数测试作业中存在问题集中体现在一回线路停电检修或新架设线路进行线路参数测试过程中，临近设备或同塔带电线路激发的空间电磁场将造成该检修线路中存在高感应电压和强感应电流，不仅会造成试验引起损坏，也可能伤害操作人员。 作为电网电能分配关键设备，断路器内部气体绝缘介质和机械动作特性是评估其运行状态的关键参数。气体水分含量直接决定SF。 气体的绝缘性能，而分解物含量更直观反应灭弧特性和触头动作特性。现阶段断路器气体带电测试接口多采用弹簧式逆止阀结构，多数未安装非正常泄气保护装置。带电测试中若发生弹簀式逆止阀关闭不到位，将造成SF气体泄漏。当前断路器机械特性测试需停电进行，而长期运行中我们无法掌握断路器机械特性是否符合要求。 开展高压输电设备状态参数测量技术及装置的创新与应用对实现电网智能运检，完善冷在电力物联网速设具有重要意义。