小型斷路器可靠性檢測(cè)裝置分析論文
【摘要】在電力系統(tǒng)的應(yīng)用中，小型斷路器能夠保護(hù)元件的電路，是一種保護(hù)類(lèi)的電器裝置。若操作過(guò)程中的電氣裝置受到過(guò)載、線(xiàn)路泄漏或者短路的威脅，則斷路器會(huì)立即斷開(kāi)電路。斷路器為線(xiàn)路切斷是依靠脫扣裝置，脫扣裝置可在線(xiàn)路處于危險(xiǎn)時(shí)迅速切斷，若電路運(yùn)行是可靠的，脫扣裝置則可以保障線(xiàn)路的有效連接，不會(huì)任意切斷，為此，本研究在分析現(xiàn)有的小型斷路器以及檢測(cè)裝置的基礎(chǔ)上，研究開(kāi)發(fā)出一種新型的型斷路器可靠性檢測(cè)裝置，旨在進(jìn)一步優(yōu)化檢測(cè)流程，完善電力系統(tǒng)的保護(hù)工作。
【關(guān)鍵詞】小型斷路器；可靠性；檢測(cè)裝置
斷路器廣泛應(yīng)用于系統(tǒng)保護(hù)，是分?jǐn)嗫刂埔约胺乐惯^(guò)載、短路、越級(jí)等故障最重要的器件。目前電網(wǎng)多采用網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，后備電源到站內(nèi)各用電設(shè)備，一般至少經(jīng)過(guò)三、四級(jí)配差。南方電網(wǎng)公司對(duì)于新裝和運(yùn)行中的保護(hù)斷路器，在2013年下發(fā)的直流電源技術(shù)規(guī)程明確規(guī)定了必須進(jìn)行安秒特性測(cè)試，保證性能與設(shè)計(jì)相符，以確保直流回路級(jí)差配合的正確性，防止上級(jí)斷路器越級(jí)跳閘。目前繼電保護(hù)班對(duì)于小型斷路器觸點(diǎn)檢測(cè)、效驗(yàn)僅僅為萬(wàn)用表測(cè)量通斷而判斷其好壞。本文旨在提供一種新的斷路器可靠性檢測(cè)裝置，以期進(jìn)一步完善可靠性檢測(cè)工作。
1小型斷路器
空氣開(kāi)關(guān)（斷路器）：能開(kāi)合、負(fù)載以及通斷普通線(xiàn)路情況下的安培大小，同時(shí)也可以在設(shè)定的出現(xiàn)故障的線(xiàn)路情況中運(yùn)行、負(fù)擔(dān)較短時(shí)間也可以切斷電流的一類(lèi)非電子控制的開(kāi)關(guān)電器。超小型空氣開(kāi)關(guān)，一般英文簡(jiǎn)稱(chēng)叫做MCB，這個(gè)設(shè)備實(shí)在一般的樓宇中電路電器電氣配電設(shè)施中引用范圍最大的一種設(shè)備安全保持電器。這類(lèi)設(shè)備用于電流低于125A的火線(xiàn)零線(xiàn)組成的單相、三相交流線(xiàn)路的短接、過(guò)電流、過(guò)電壓等防護(hù)，包括一回路、二回路、三回路、四回路等四個(gè)規(guī)格。超小型斷路器的操作原理是動(dòng)作部位、接入點(diǎn)、保護(hù)設(shè)備（各種跳閘器）、空氣滅弧室等系統(tǒng)構(gòu)成。這類(lèi)設(shè)備主要接入點(diǎn)是依賴(lài)人工動(dòng)作或電子閉合的。主要接入點(diǎn)何在后，隨動(dòng)跳閘設(shè)備把主觸點(diǎn)截止在閉合狀態(tài)下。大電流斷開(kāi)器的繞組和熱敏斷開(kāi)單元的熱敏電阻在主電路中，底電壓斷開(kāi)裝置的繞組和相線(xiàn)并聯(lián)。只有線(xiàn)路中出現(xiàn)短路或很大程度過(guò)電壓時(shí)，過(guò)電流斷開(kāi)器的運(yùn)動(dòng)銜片就被自動(dòng)連接，使隨機(jī)斷開(kāi)開(kāi)關(guān)運(yùn)動(dòng)，只要接入點(diǎn)斷開(kāi)主電路停止供電。發(fā)生線(xiàn)路過(guò)電壓時(shí)，熱敏斷開(kāi)器的熱敏元件發(fā)熱高溫讓兩邊的金屬片向上隆起，頂開(kāi)隨機(jī)斷開(kāi)設(shè)備運(yùn)動(dòng)。發(fā)生線(xiàn)路電壓不足時(shí)，低壓斷開(kāi)器的運(yùn)動(dòng)銜片被分開(kāi)。同時(shí)讓隨機(jī)斷開(kāi)設(shè)備運(yùn)動(dòng)。
2小型斷路器可靠性
斷路器（空氣開(kāi)關(guān)）是保護(hù)電器的一個(gè)種類(lèi)，這個(gè)設(shè)備的作用是在電氣回路系統(tǒng)出現(xiàn)過(guò)電壓、過(guò)電流等問(wèn)題時(shí)隨時(shí)把問(wèn)題線(xiàn)路斷開(kāi)。要是工作穩(wěn)定性不強(qiáng)，時(shí)不時(shí)出現(xiàn)問(wèn)題，這樣就不只是會(huì)產(chǎn)生線(xiàn)路不可以穩(wěn)定供電，還有可能會(huì)波及線(xiàn)路上的各個(gè)通電物資的穩(wěn)定，因此空氣開(kāi)關(guān)的穩(wěn)定使用非常主要。不過(guò)因?yàn)樗姆�(wěn)定性科研與工業(yè)生產(chǎn)有非常大困難，所以到現(xiàn)在為止空氣開(kāi)關(guān)的穩(wěn)定性科研工作與操作類(lèi)開(kāi)關(guān)對(duì)比還具備很大的距離。全世界范圍內(nèi)都已把高、低壓斷路器做了非常繁雜的穩(wěn)定性排查，而且總結(jié)出了大部分問(wèn)題表現(xiàn)。這其中以上文章里有包含的穩(wěn)定性研究重點(diǎn)研究的是對(duì)正在工作中斷路器的穩(wěn)定性，但是只能有限的用于歸納考驗(yàn)的完成，沒(méi)有得出一個(gè)能有改變現(xiàn)狀的答案。就現(xiàn)在來(lái)說(shuō)，中國(guó)國(guó)內(nèi)在這個(gè)類(lèi)型的考察學(xué)習(xí)還沒(méi)有深入的被人們所學(xué)習(xí)。由于國(guó)內(nèi)在低電壓狀態(tài)下工作的電器與數(shù)控機(jī)床電器相關(guān)的單位已對(duì)開(kāi)關(guān)繼電器、空氣開(kāi)關(guān)器等使用頻率較高的電器的穩(wěn)定等級(jí)及測(cè)試方案進(jìn)行了討論，但對(duì)于空氣開(kāi)關(guān)和控制類(lèi)電器的作業(yè)特性及問(wèn)題漏洞都有極大不同，因此沒(méi)有簡(jiǎn)單的直接學(xué)習(xí)控制類(lèi)電器穩(wěn)定性討論工作的結(jié)論。
3可靠性監(jiān)測(cè)裝置
在實(shí)際的線(xiàn)路裝備中，小型空氣開(kāi)關(guān)能夠把機(jī)械的線(xiàn)路及工作安全得到穩(wěn)定作用，所以它屬于防護(hù)類(lèi)型的電氣。但是在實(shí)際工作現(xiàn)場(chǎng)電器裝備以為過(guò)大的電壓和線(xiàn)路漏電短路之類(lèi)的問(wèn)題產(chǎn)生生產(chǎn)事故時(shí)，這時(shí)斷路器就可以在出現(xiàn)事故的同時(shí)切斷電路的連接�？諝忾_(kāi)關(guān)是靠脫扣器將線(xiàn)路從連通狀態(tài)切斷的，在事故發(fā)生時(shí)脫扣器通過(guò)判斷流過(guò)的電流變化快速切斷連通，但是在線(xiàn)路穩(wěn)定運(yùn)行的狀態(tài)下不會(huì)出現(xiàn)切斷操作。有這個(gè)方式，我們就可以通過(guò)實(shí)際操作對(duì)空氣開(kāi)關(guān)的穩(wěn)定性進(jìn)行評(píng)論。這種評(píng)論方式有下面兩個(gè)方面構(gòu)成：
�、�?gòu)膶?shí)際使用的數(shù)據(jù)及安裝方法的討論和決定。
②使用第一步得出的數(shù)據(jù)得出一種有較高穩(wěn)定性的設(shè)施，按照上面的方法得出比較穩(wěn)定的設(shè)備。
現(xiàn)代化信息技術(shù)、通信技術(shù)、控制以及測(cè)量技術(shù)的不斷深化為智能化電網(wǎng)打造良好的基礎(chǔ)。充分依靠于傳感、嵌入式處理數(shù)字化通信與智能裝備檢測(cè)技術(shù)來(lái)對(duì)電力網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行調(diào)控，使電網(wǎng)運(yùn)轉(zhuǎn)朝著自動(dòng)化發(fā)展，以期具備更加潔凈、高效率、安全系數(shù)高的電力網(wǎng)絡(luò)。電力網(wǎng)絡(luò)中的小型斷路器檢測(cè)裝置也朝著自動(dòng)化、智能化的方向發(fā)展，以期適應(yīng)現(xiàn)代市場(chǎng)發(fā)展的需求，利用網(wǎng)絡(luò)技術(shù)實(shí)現(xiàn)在線(xiàn)智能檢測(cè)，使監(jiān)測(cè)工作科學(xué)化、智能化以及效率化。
4小型斷路器可靠性檢測(cè)裝置項(xiàng)目主要措施
經(jīng)過(guò)對(duì)省公司中標(biāo)品牌中各類(lèi)斷路器等進(jìn)行了大量資料收集、分析、比較、歸納并依據(jù)現(xiàn)有的科學(xué)理論和實(shí)踐的需要，提出設(shè)計(jì)方案，與廠(chǎng)家對(duì)技術(shù)關(guān)鍵點(diǎn)進(jìn)行論證以達(dá)到技術(shù)先進(jìn)性和功能可靠性；通過(guò)有目的有步驟地試驗(yàn)，根據(jù)觀(guān)察、記錄、測(cè)定與此相伴隨的現(xiàn)象的因果關(guān)系的結(jié)論得到最終技術(shù)方案。
4.1技術(shù)關(guān)鍵點(diǎn)
本裝置的硬件采用大功率高頻開(kāi)關(guān)電源作為恒流源，保證輸出穩(wěn)定可調(diào)；測(cè)試時(shí)間分辨率能達(dá)0.1ms，能夠測(cè)試小型斷路器接觸電阻；顯示操作存儲(chǔ)采用7寸彩色觸摸屏人機(jī)界面友好；研發(fā)出一套軟件，采用組態(tài)程序編程，全中文界面操作，在操作過(guò)程中每步都有軟件提示，不出現(xiàn)誤操作，使操作變得更簡(jiǎn)單安全，軟件系統(tǒng)能；測(cè)試時(shí)斷路器裝夾工作臺(tái)使接線(xiàn)簡(jiǎn)單方便，設(shè)備體積小重量輕。在可靠性檢測(cè)中，可靠性測(cè)試系統(tǒng)的硬件由測(cè)試控制柜、測(cè)試柜、大電流柜等功能部分組成。控制柜的組成部分包括打印機(jī)、工控機(jī)、控制卡與信息采集卡組成。通過(guò)八個(gè)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)功能，測(cè)試柜由多個(gè)機(jī)械手柄驅(qū)動(dòng)構(gòu)成。工控機(jī)能夠操作電機(jī)，驅(qū)動(dòng)機(jī)械手柄的操作，連續(xù)采集樣品觸頭兩端的電壓，判斷觸頭的質(zhì)量。具體檢查方法如圖1。根據(jù)電路的實(shí)際控制卡出口，工控機(jī)能夠判定電機(jī)2個(gè)電路的運(yùn)轉(zhuǎn)情況，使裝置與反轉(zhuǎn)器之間的切換能夠控制開(kāi)關(guān)。霍爾元件通常布置在由電機(jī)控制的機(jī)械結(jié)構(gòu)上。這種功能的原理是，當(dāng)電機(jī)旋轉(zhuǎn)結(jié)束時(shí)，能夠輸出輸入信號(hào)，帶動(dòng)下一步的工作。在整個(gè)信號(hào)傳輸過(guò)程中，控制卡是中心集線(xiàn)點(diǎn)，它的輸入端依靠信號(hào)傳輸?shù)玫诫姍C(jī)的到達(dá)信息，經(jīng)變換、處理后經(jīng)過(guò)輸出端口發(fā)送，輸出信號(hào)最后將形成一個(gè)指令，使電機(jī)停止運(yùn)轉(zhuǎn)。電壓值能夠經(jīng)過(guò)數(shù)據(jù)采集卡兩端的閉合電壓與開(kāi)放電壓來(lái)判斷。若數(shù)據(jù)值難以達(dá)到供電需求，系統(tǒng)會(huì)將該觸點(diǎn)標(biāo)記為故障觸點(diǎn)。在數(shù)據(jù)收集環(huán)節(jié)，待測(cè)接觸點(diǎn)是閉合狀態(tài)時(shí)，接觸點(diǎn)的電壓通大多是0V，信息采集卡采集到的對(duì)應(yīng)電壓值也是0V。觸點(diǎn)開(kāi)啟時(shí)電壓值變化，通常為24V，與采集卡的收集范圍相反。工程中常用的收集卡的最大收集范圍是10V，因此在收集前要用并聯(lián)電路展開(kāi)電壓分解，然后收集分解后的電壓。經(jīng)過(guò)功率公式的核對(duì)，并聯(lián)后的電壓值為5.6V。負(fù)載電路板也在整個(gè)檢測(cè)中使用，其主要作用是為電流中的觸點(diǎn)提供電阻負(fù)載，大多設(shè)定值是24V，0.1A。通過(guò)負(fù)載和負(fù)載電路板電路中采樣兩種機(jī)制，實(shí)際操作的功能是當(dāng)檢測(cè)單元接通到24V電源電壓、負(fù)載電阻的電路是0.24kΩ，斷路器接觸電流是0.1A。
4.2小型斷路器可靠性檢測(cè)裝置項(xiàng)目能解決的主要問(wèn)題
隨著站內(nèi)各系統(tǒng)，特別是自動(dòng)保護(hù)設(shè)備對(duì)后備操作電源的穩(wěn)定運(yùn)行要求越來(lái)越高，在額定條件下不允許有任何的拒動(dòng)和誤動(dòng)，特別是由于級(jí)差配合不當(dāng)（現(xiàn)在還發(fā)現(xiàn)應(yīng)安裝直流斷路器的位置安裝有交流短路器的現(xiàn)象）、小型斷路器觸點(diǎn)電阻大造成的電力設(shè)備損壞和系統(tǒng)故障失去動(dòng)作而擴(kuò)大事故面，甚至導(dǎo)致電網(wǎng)崩潰，所以該項(xiàng)目實(shí)施了進(jìn)一步保證安全運(yùn)行，消除了事故隱患。
5小型斷路器可靠性檢測(cè)裝置項(xiàng)目前景預(yù)測(cè)
通過(guò)項(xiàng)目評(píng)估，本可靠性監(jiān)測(cè)裝置對(duì)判斷小型斷路器是否合格有了依據(jù)，對(duì)系統(tǒng)中級(jí)差配合具備了檢測(cè)手段，本裝置原理也同時(shí)能夠應(yīng)用于對(duì)熔斷器合格與否的判斷；其次，通過(guò)對(duì)目前斷路器可靠性監(jiān)測(cè)裝置的梳理與分析，本項(xiàng)目開(kāi)發(fā)出的小型斷路器可靠性檢測(cè)工具填補(bǔ)了云南省各系統(tǒng)中的小型交流斷路器和直流斷路器依賴(lài)制造廠(chǎng)家沒(méi)有檢測(cè)、效驗(yàn)的空白，應(yīng)推廣至紅河局及云南電網(wǎng)所有繼電保護(hù)班組、計(jì)量班組、施工單位等工作過(guò)程中涉及使用到小型斷路器班組。
6結(jié)語(yǔ)
斷路器作為一種系統(tǒng)保護(hù)裝置，是分?jǐn)嗫刂埔约胺乐惯^(guò)載、短路、越級(jí)等故障最重要的設(shè)備，對(duì)斷路器可靠性的檢測(cè)是保障斷路器合格的有效工具，能夠廣泛用于對(duì)熔斷器合格與否的檢測(cè)，通過(guò)裝置的實(shí)踐評(píng)估得出該裝置應(yīng)用前景廣闊，可以應(yīng)用于云南電網(wǎng)的繼電保護(hù)工作中。
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