高压断路器机械状态的监测

黄玉龙，关永刚，徐国珍，钱佳丽

清华大学，北京，中国

摘要：

这篇论文描述了高压断路器外部振动加速度信号的一个监测和分析系统。在断路器运行期间，一系列的脉冲振动出现在其周围，其对应于断路器组成部分上发生的碰撞或者运动变化。振动响应的幅度和波形取决于断路器的型号和加速度计的位置。这篇论文分析了振动信号的时域和频域响应特性，同时揭示了外部振动与发生在断路器上的碰撞或者运动变化之间的关系。通过使用数据处理技术，断路器的条件就被定量确定了。这项检测方法适合高压断路器在线监测的现场应用，这种监测和诊断方法的成功应用，将会延长检查和维护的时间间隔。 1.介绍：

机械性质的故障是断路器运行期间发生失误的首要原因。在线监测和诊断技术可以决定断路器的状况，这种监测和诊断技术方法的成功应用可以延长检查和维护的时间间隔，知道了这一点，许多公用工程已在支持建立一种监测和诊断的方法来获得断路器在中国的情况的研究。

断路器的监测和诊断在其维护和操作策略中起到了重要的作用，随着近几年诊断技术的成长和发展，常规方法比如监测接触流，联系温度，操作次数，操作线圈电流，电机浪涌电流，线圈操作电压，主要联系扰动电流，SF6气体浓度，SF6气体压力等等。

这篇论文描述了高压断路器振动信号的的监测和诊断分析，这些震动信号产生于断路器开关动作期间的机械事件，振动信号获得于测振仪，经验表明，同类型的断路器会产生非常相似的振动信号。 2.测试系统

测试和分析系统如下图1.这个系统由震动加速度信号传感器、线圈电流传感器、动触头玩去传感器、放大器、数据采集卡和过程软件系统组成。

加速度计通常是压电石英单元的标称工作范围为0至1200克和1到10千赫，采用采样频率为32千赫兹，加速度计必须牢固地安装在断路器上，采用高强度

的磁铁，加速度计沿着断路器的外表面并且没有电气连接地放置。

3.数据分析

图2所展示的振动信号的是从一个正在关闭运行的10千伏的油断路器SN10-10中获得的，测量工作已经在实验室中进行了。

正如从图2[a]中可以看到的那样，最大的加速度振幅是120g，加速度振幅的波形和波峰取决于加速度计的位置和方向，若作为监测用的话，加速度传感器的位置和方向应该慎重选择。振动是由一系列的瞬态事件构成的，其中每个事件都产生于一个机械操作过程，并且都是衰减的正弦波，这些瞬态事件的频率取决于机械结构，不同的振动源向加速度计所在位置的传播路径可以得到不同的振动响应，当有许多单个的振动时，这些宽频支配偏移结合同时互相掩盖对方的存在。

图2[b]画出了可动触点的曲线，可动触点的运动可以用一个光电编码器测量出来。由于高电压，传感器不可以安装在触点本身，传感器被安装在断路器转换触点动作的移动部分。一个线性或者旋转的传感器可以用于不同类型的断路器。这个动触点曲线用于计算动触点的条件参数，比如总行程，超行程，反弹和速度。