高压断路器石墨触头磨损检测方法与流程

本发明涉及电力开关设备在线监测领域，具体涉及一种高压断路器石墨触头磨损检测方法。

背景技术：

随着智能电网技术的规划和应用发展，智能配电网智能设备和相关技术需求不断增加。断路器在电力系统中是保证系统正常稳定运行的安全卫士，其在系统中起到控制和保护的双重作用。随着技术和应用需求的发展，对电力高压开关的智能化研究与应用技术得到了系统运行人员和科研工作者较高的重视。断路器是整个电力系统中极为重要的核心设备，其安全运行至关重要，由于断路器设计、制造、材料质量和运行等诸多方面的原因，设备的恶性故障时有发生，严重影响了电网的安全稳定运行。断路器灭弧室电寿命的检测技术是断路器剩余寿命预计的主要预测手段，在众多同类检测方法中属于较成熟的，认可度较高的检测、预计方法，但是近年来鉴于国内智能电网的大力建设，大量厂家开始生产同类产品，从运行效果来看，既有利用断路器电寿命监测装置发现异常、避免事故发生的成功案例，也有大量的装置出现误报、漏报的情况，因此急需一种稳定的检测技术。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是提供一种断路器使用寿命的检测方法，其能实时监测断路器灭弧室电寿命，可有效了解灭弧室内部老化状况，保证足够的开断容量，防止重大恶性故障的发生，保障电网的安全稳定运行。

本发明所采用的技术方案如下：

本发明具体涉及一种高压断路器石墨触头磨损检测方法，属于电力开关设备在线监测领域，包括以下步骤：

步骤1，通过计及燃弧时间加权评估法计算高压断路器触头绝对磨损量，计算公式如下式；

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

式中K_w为常数，与灭弧介质，冷却条件，触头运动速度，触头材料等有关，K_g为比例系数；β为常数，与触头材料有关，在1-2之间取值，一般取2。

步骤2，计算触头的相对电磨损与相对电寿命法，计算公式如下式；

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为全新的断路器在额定开断电流条件下的单次开断磨损量，Q_m为全新的断路器的单次开断磨损量，M为断路器在额定开断电流条件下的单次开断磨损量，m为断路器单次开断磨损量，N为断路器额定开断电流所允许的开断次数，N₁为断路器允许的开断次数，L_I为断路器电寿命的初始值，是一个不大于1的百分数，其值由断路器的运行历史决定，新投运的或经过大修后的断路器的L_I可取1，L为断路器相对电寿命。

步骤3，以SF₆为绝缘介质计算断路器触头相对电磨损量；

步骤4，评价断路器触头。

在上述技术方案的基础上，本发明还可以作如下改进：

进一步，所述步骤4采用采用电流平方与时间积分的算法。

本发明的优点在于：本发明通过计及燃弧时间加权评估法计算高压断路器触头绝对磨损量，这种方法可以分别累计三相出头的电磨损情况，并根据燃弧时间计算单次开断电流的电磨损量，因此可以较准确地判断断路器的电寿命。而且能实时监测断路器灭弧室电寿命，可有效了解灭弧室内部老化状况，保证足够的开断容量，防止重大恶性故障的发生，保障电网的安全稳定运行。

附图说明

图1为本实施例所述的高压断路器石墨触头磨损检测方法的流程示意图。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明。根据下面说明和权利要求书，本发明的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比率，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。

实施例

如图1所示，本发明具体涉及一种高压断路器石墨触头磨损检测方法，属于电力开关设备在线监测领域，包括以下步骤：

步骤1，通过计及燃弧时间加权评估法计算高压断路器触头绝对磨损量，计算公式如下；

式中K_w为常数，与灭弧介质，冷却条件，触头运动速度，触头材料等有关，K_g为比例系数；β为常数，与触头材料有关，在1-2之间取值，一般取2。

触头的绝对磨损量计算需要知道燃弧时间和燃弧电流，在无法确定燃弧时间的情况下，计算较为困难。利用开断电流的自动监测程序可得到燃弧时间和燃弧电路，从而计算出触头绝对磨损量。

步骤2，计算触头的相对电磨损与相对电寿命法，计算公式如下式；

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为全新的断路器在额定开断电流条件下的单次开断磨损量，Q_m为全新的断路器的单次开断磨损量，M为断路器在额定开断电流条件下的单次开断磨损量，m为断路器单次开断磨损量，N为断路器额定开断电流所允许的开断次数，N1为断路器允许的开断次数，L_I为断路器电寿命的初始值，是一个不大于1的百分数，其值由断路器的运行历史决定，新投运的或经过大修后的断路器的L_I可取1，L为断路器相对电寿命。

步骤3，以SF₆为绝缘介质计算断路器触头相对电磨损量；

断路器为以SF₆为绝缘介质，故取如下公式，分别代入计算断路器触头相对电磨损量。SF₆断路器触头相对电磨损公式如下式(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均为常数，与触头材料有关，在1-2之间取值，一般取2。

在0.03I_e≤I_c＜0.15I_e范围内的开断电流所对应的电磨损可采用线性插值方法计算得出。

故断路器的相对电寿命L可以由式子L＝L_I-∑Q_m求出，L＞0，说明断路器仍处于正常运行状态，L≤0说明断路器急需检修，不能继续运行。

基于上面的方法，高压断路器额定开断电流I_c＝31.5KA，首次开断电流I_c＝29.5KA额定电流下的允许开断次数N＝3000，β＝2断路器初始值L_I＝1则由于I_c≥0.35I_e

故断路器的相对电磨损为：Qm＝[1/(3.25×(0.5×Ie/Ic)β)]1/N＝2.92x10^-5

断路器的相对电寿命为：L＝L_I-∑Q_m＞0，说明断路器处于正常运行状态。

步骤4，评价断路器触头。

在上述技术方案的基础上，本发明还可以作如下改进：

进一步，所述步骤4采用采用电流平方与时间积分的算法。

本发明的优点在于：本发明通过计及燃弧时间加权评估法计算高压断路器触头绝对磨损量，这种方法可以分别累计三相出头的电磨损情况，并根据燃弧时间计算单次开断电流的电磨损量，因此可以较准确地判断断路器的电寿命。而且能实时监测断路器灭弧室电寿命，可有效了解灭弧室内部老化状况，保证足够的开断容量，防止重大恶性故障的发生，保障电网的安全稳定运行。

显然，本领域的技术人员可以对发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包括这些改动和变型在内。