本發(fā)明涉及電力開(kāi)關(guān)設(shè)備在線監(jiān)測(cè)領(lǐng)域，具體涉及一種高壓斷路器石墨觸頭磨損檢測(cè)方法。

背景技術(shù)：

隨著智能電網(wǎng)技術(shù)的規(guī)劃和應(yīng)用發(fā)展，智能配電網(wǎng)智能設(shè)備和相關(guān)技術(shù)需求不斷增加。斷路器在電力系統(tǒng)中是保證系統(tǒng)正常穩(wěn)定運(yùn)行的安全衛(wèi)士，其在系統(tǒng)中起到控制和保護(hù)的雙重作用。隨著技術(shù)和應(yīng)用需求的發(fā)展，對(duì)電力高壓開(kāi)關(guān)的智能化研究與應(yīng)用技術(shù)得到了系統(tǒng)運(yùn)行人員和科研工作者較高的重視。斷路器是整個(gè)電力系統(tǒng)中極為重要的核心設(shè)備，其安全運(yùn)行至關(guān)重要，由于斷路器設(shè)計(jì)、制造、材料質(zhì)量和運(yùn)行等諸多方面的原因，設(shè)備的惡性故障時(shí)有發(fā)生，嚴(yán)重影響了電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。斷路器滅弧室電壽命的檢測(cè)技術(shù)是斷路器剩余壽命預(yù)計(jì)的主要預(yù)測(cè)手段，在眾多同類檢測(cè)方法中屬于較成熟的，認(rèn)可度較高的檢測(cè)、預(yù)計(jì)方法，但是近年來(lái)鑒于國(guó)內(nèi)智能電網(wǎng)的大力建設(shè)，大量廠家開(kāi)始生產(chǎn)同類產(chǎn)品，從運(yùn)行效果來(lái)看，既有利用斷路器電壽命監(jiān)測(cè)裝置發(fā)現(xiàn)異常、避免事故發(fā)生的成功案例，也有大量的裝置出現(xiàn)誤報(bào)、漏報(bào)的情況，因此急需一種穩(wěn)定的檢測(cè)技術(shù)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種斷路器使用壽命的檢測(cè)方法，其能實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)斷路器滅弧室電壽命，可有效了解滅弧室內(nèi)部老化狀況，保證足夠的開(kāi)斷容量，防止重大惡性故障的發(fā)生，保障電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。

本發(fā)明所采用的技術(shù)方案如下：

本發(fā)明具體涉及一種高壓斷路器石墨觸頭磨損檢測(cè)方法，屬于電力開(kāi)關(guān)設(shè)備在線監(jiān)測(cè)領(lǐng)域，包括以下步驟：

步驟1，通過(guò)計(jì)及燃弧時(shí)間加權(quán)評(píng)估法計(jì)算高壓斷路器觸頭絕對(duì)磨損量，計(jì)算公式如下式；

$Q_g=K_w{K}_g\underset{I}{\overset{N}{\Σ}}{\∫}_0^{\∂i}{\[ibi\left(t\right)\]}^{l}dt$

式中K_w為常數(shù)，與滅弧介質(zhì)，冷卻條件，觸頭運(yùn)動(dòng)速度，觸頭材料等有關(guān)，K_g為比例系數(shù)；β為常數(shù)，與觸頭材料有關(guān)，在1-2之間取值，一般取2。

步驟2，計(jì)算觸頭的相對(duì)電磨損與相對(duì)電壽命法，計(jì)算公式如下式；

Q_g＝M×N＝m×N_I

Q_M＝1/N

Q_m＝1/N_I

L＝L_I-∑Q_m

其中Q_M為全新的斷路器在額定開(kāi)斷電流條件下的單次開(kāi)斷磨損量，Q_m為全新的斷路器的單次開(kāi)斷磨損量，M為斷路器在額定開(kāi)斷電流條件下的單次開(kāi)斷磨損量，m為斷路器單次開(kāi)斷磨損量，N為斷路器額定開(kāi)斷電流所允許的開(kāi)斷次數(shù)，N₁為斷路器允許的開(kāi)斷次數(shù)，L_I為斷路器電壽命的初始值，是一個(gè)不大于1的百分?jǐn)?shù)，其值由斷路器的運(yùn)行歷史決定，新投運(yùn)的或經(jīng)過(guò)大修后的斷路器的L_I可取1，L為斷路器相對(duì)電壽命。

步驟3，以SF₆為絕緣介質(zhì)計(jì)算斷路器觸頭相對(duì)電磨損量；

步驟4，評(píng)價(jià)斷路器觸頭。

在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，本發(fā)明還可以作如下改進(jìn)：

進(jìn)一步，所述步驟4采用采用電流平方與時(shí)間積分的算法。

本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于：本發(fā)明通過(guò)計(jì)及燃弧時(shí)間加權(quán)評(píng)估法計(jì)算高壓斷路器觸頭絕對(duì)磨損量，這種方法可以分別累計(jì)三相出頭的電磨損情況，并根據(jù)燃弧時(shí)間計(jì)算單次開(kāi)斷電流的電磨損量，因此可以較準(zhǔn)確地判斷斷路器的電壽命。而且能實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)斷路器滅弧室電壽命，可有效了解滅弧室內(nèi)部老化狀況，保證足夠的開(kāi)斷容量，防止重大惡性故障的發(fā)生，保障電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。

附圖說(shuō)明

圖1為本實(shí)施例所述的高壓斷路器石墨觸頭磨損檢測(cè)方法的流程示意圖。

具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。根據(jù)下面說(shuō)明和權(quán)利要求書(shū)，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)和特征將更清楚。需說(shuō)明的是，附圖均采用非常簡(jiǎn)化的形式且均使用非精準(zhǔn)的比率，僅用以方便、明晰地輔助說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施例的目的。

實(shí)施例

如圖1所示，本發(fā)明具體涉及一種高壓斷路器石墨觸頭磨損檢測(cè)方法，屬于電力開(kāi)關(guān)設(shè)備在線監(jiān)測(cè)領(lǐng)域，包括以下步驟：

步驟1，通過(guò)計(jì)及燃弧時(shí)間加權(quán)評(píng)估法計(jì)算高壓斷路器觸頭絕對(duì)磨損量，計(jì)算公式如下；

式中K_w為常數(shù)，與滅弧介質(zhì)，冷卻條件，觸頭運(yùn)動(dòng)速度，觸頭材料等有關(guān)，K_g為比例系數(shù)；β為常數(shù)，與觸頭材料有關(guān)，在1-2之間取值，一般取2。

觸頭的絕對(duì)磨損量計(jì)算需要知道燃弧時(shí)間和燃弧電流，在無(wú)法確定燃弧時(shí)間的情況下，計(jì)算較為困難。利用開(kāi)斷電流的自動(dòng)監(jiān)測(cè)程序可得到燃弧時(shí)間和燃弧電路，從而計(jì)算出觸頭絕對(duì)磨損量。

步驟2，計(jì)算觸頭的相對(duì)電磨損與相對(duì)電壽命法，計(jì)算公式如下式；

Q_g＝M×N＝m×N_I…………式(2)

Q_M＝1/N…………式(3)

Q_m＝1/N_I…………式(4)

L＝L_I-∑Q_m…………式(5)

其中Q_M為全新的斷路器在額定開(kāi)斷電流條件下的單次開(kāi)斷磨損量，Q_m為全新的斷路器的單次開(kāi)斷磨損量，M為斷路器在額定開(kāi)斷電流條件下的單次開(kāi)斷磨損量，m為斷路器單次開(kāi)斷磨損量，N為斷路器額定開(kāi)斷電流所允許的開(kāi)斷次數(shù)，N1為斷路器允許的開(kāi)斷次數(shù)，L_I為斷路器電壽命的初始值，是一個(gè)不大于1的百分?jǐn)?shù)，其值由斷路器的運(yùn)行歷史決定，新投運(yùn)的或經(jīng)過(guò)大修后的斷路器的L_I可取1，L為斷路器相對(duì)電壽命。

步驟3，以SF₆為絕緣介質(zhì)計(jì)算斷路器觸頭相對(duì)電磨損量；

斷路器為以SF₆為絕緣介質(zhì)，故取如下公式，分別代入計(jì)算斷路器觸頭相對(duì)電磨損量。SF₆斷路器觸頭相對(duì)電磨損公式如下式(6)和式(7)：

Q_m＝[1/(5.9475×(0.35×I_e/I_c)_α)]1/N0.151I_e≤I_c＜0.35I_e…………式(6)

Q_m＝[1/(3.25×(0.5×I_e/I_c)_β)]1/NI_c≥0.35I_e………………式(7)

式中d和β均為常數(shù)，與觸頭材料有關(guān)，在1-2之間取值，一般取2。

在0.03I_e≤I_c＜0.15I_e范圍內(nèi)的開(kāi)斷電流所對(duì)應(yīng)的電磨損可采用線性插值方法計(jì)算得出。

故斷路器的相對(duì)電壽命L可以由式子L＝L_I-∑Q_m求出，L＞0，說(shuō)明斷路器仍處于正常運(yùn)行狀態(tài)，L≤0說(shuō)明斷路器急需檢修，不能繼續(xù)運(yùn)行。

基于上面的方法，高壓斷路器額定開(kāi)斷電流I_c＝31.5KA，首次開(kāi)斷電流I_c＝29.5KA額定電流下的允許開(kāi)斷次數(shù)N＝3000，β＝2斷路器初始值L_I＝1則由于I_c≥0.35I_e

故斷路器的相對(duì)電磨損為：Qm＝[1/(3.25×(0.5×Ie/Ic)β)]1/N＝2.92x10^-5

斷路器的相對(duì)電壽命為：L＝L_I-∑Q_m＞0，說(shuō)明斷路器處于正常運(yùn)行狀態(tài)。

步驟4，評(píng)價(jià)斷路器觸頭。

在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，本發(fā)明還可以作如下改進(jìn)：

進(jìn)一步，所述步驟4采用采用電流平方與時(shí)間積分的算法。

本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于：本發(fā)明通過(guò)計(jì)及燃弧時(shí)間加權(quán)評(píng)估法計(jì)算高壓斷路器觸頭絕對(duì)磨損量，這種方法可以分別累計(jì)三相出頭的電磨損情況，并根據(jù)燃弧時(shí)間計(jì)算單次開(kāi)斷電流的電磨損量，因此可以較準(zhǔn)確地判斷斷路器的電壽命。而且能實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)斷路器滅弧室電壽命，可有效了解滅弧室內(nèi)部老化狀況，保證足夠的開(kāi)斷容量，防止重大惡性故障的發(fā)生，保障電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。

顯然，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對(duì)發(fā)明進(jìn)行各種改動(dòng)和變型而不脫離本發(fā)明的精神和范圍。這樣，倘若本發(fā)明的這些修改和變型屬于本發(fā)明權(quán)利要求及其等同技術(shù)的范圍之內(nèi)，則本發(fā)明也意圖包括這些改動(dòng)和變型在內(nèi)。