一、概 述
對電力設備而言，傳統(tǒng)的定期檢修不但影響供電的連續(xù)性，而且難以避免突發(fā)事件因檢修不及時造成的停電事故及檢修本身給設備帶來的損壞，
高壓開關設備的狀態(tài)檢修技術
。狀態(tài)檢修是指一種科學的設備運行管理方式，旨在利用現(xiàn)代傳感器技術和計算機技術等對運行中的設備進行實時狀態(tài)監(jiān)測，得到其完好水平的評估或診斷，進而對異�，F(xiàn)象或故障有針對性地采取檢修措施，以保證系統(tǒng)的可靠運行。實施狀態(tài)檢修可使操作者清楚地掌握設備運行狀態(tài)，能在線檢測出故障隱患，及時地給出檢修對策。國外電力設備的狀態(tài)檢修技術發(fā)展很快，據(jù)報道實施狀態(tài)檢修可使電力系統(tǒng)中每年用于設備檢修的費用降低25%～50%，故障停電時間減少75%.對供電可靠性貢獻極大。狀態(tài)檢修的意義在以下幾個方面：1)減少系統(tǒng)停電檢修的盲目性和損害性，降低供電成本;2)及時發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)故障隱患，提高供電可靠性;3)能準確反映電力設備的使用壽命程度、安全指標，保證系統(tǒng)始終處于可控狀態(tài)。目前，電力設備的狀態(tài)檢修技術發(fā)展很快，如按設備分類大致可分幾大領域：發(fā)電設備的狀態(tài)檢修，輸電線路狀態(tài)檢修，高壓開關的狀態(tài)檢修以及電容器、電抗器、互感器等輔助電器的狀態(tài)檢修。本文將討論高壓開關設備的狀態(tài)檢修問題，把要做的工作歸納為以下幾個方面：1)開關設備的狀態(tài)檢測及故障診斷：研究可靠的檢測裝置和檢測方法;絕緣以及電氣參數(shù)的劣化與故障，機械參數(shù)與物理參數(shù)的診斷等;2)開關設備狀態(tài)檢修的管理軟件，包括診斷數(shù)據(jù)的處理、設備狀態(tài)的認定及檢修對策、老化與壽命累計及相關的檢修判據(jù)等。系統(tǒng)應能存儲每臺設備所有信息，包括設備臺帳、安裝調試記錄、設備映陷記錄、歷次測試記錄、在線監(jiān)測數(shù)據(jù)等，對比較直觀的故障給出檢修對策;3)電力設備的可靠性指標、檢修技術判據(jù)及檢修管理標準等。
上述三方面的工作相互關聯(lián)，而第一個問題是實施該技術的前提與基礎。作為狀態(tài)監(jiān)測，可以按其工作性質進行分類研究。
二、開關絕緣狀態(tài)監(jiān)測
開關設備的絕緣狀態(tài)監(jiān)測包括介損，局放，漏電流等指標的在線監(jiān)測和停電檢測。絕緣在線監(jiān)測在高電壓工程及高壓電器領域中多年來一直有專題研究，目前與開關有關、應用比較成功的方面主要有：開關電容套管的電容量的變比、介損的在線檢測，系統(tǒng)漏電流的檢測。而較難實施的則是以GIS為代表的封閉式高壓、超高壓開關設備的絕緣在線監(jiān)測。文[1]介紹了提取局放產生的特高頻信號來監(jiān)測GIS絕緣狀態(tài)的方法。SFo氣體的高絕緣強度使GIS中的局放輻射頻率很高的電磁波，最高頻率可達GHz量級，而一般的氣體中局放以及電力系統(tǒng)中的干擾電磁波都在特高頻段以下。利用這一特性.就可以在電磁波可以輻射出來的位置如盆式絕緣子處檢測到局放，并可根據(jù)同時在不同位置上測到的信號相位，進行局放定位。
絕緣問題一般可以泄漏電流的形式反映出來，污穢造成的閃絡事故也可通過泄漏電流的檢測發(fā)現(xiàn)其前兆。文[2]介紹了在線檢測變電站污穢造成的泄漏電流增加，有很大的實用價值，研究表明：在臨近閃絡時絕緣表面會出現(xiàn)持續(xù)時間很短、幅值很高的電流脈沖。如測整體設備，可在統(tǒng)一接地處串一分流器或電流互感器，這樣在閃絡發(fā)生前就能測到前兆電流脈沖。
除了在線檢測外，某些絕緣狀態(tài)可以根據(jù)停電檢修或備用時檢測結果得出，如密封橡膠的老化狀態(tài)、復合絕緣的表面狀況等。因此，絕緣狀態(tài)檢測比在線檢測所包含的信息更多，要求也更全面。
三、機械與物理參數(shù)的診斷
機械狀態(tài)的診斷旨在考查開關的操動機構和傳動機構工作參數(shù)的變化和機械故障，它關系到滅弧系統(tǒng)的工作正常與否。機械故障的檢測通常直接采用診斷機械振動的方法，理論上可以得到所需要的信息。但在實現(xiàn)的時候，信號的機電轉換失真嚴重，效果一般不理想，
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《高壓開關設備的狀態(tài)檢修技術》(http://www.dameics.com)。文[3]介紹了聲譜色度變換法：把傳感器與光纖繞在開關殼體或動導電桿上，通過特制的光信號過濾器測量波動自干涉斑紋圖樣，包含了斷路器操作時產生的機械與聲的振動信息，應用色度變換，把所有信息壓縮到色度坐標中，可以解決信號傳輸?shù)膯栴}。對于常見故障，由于開關所有的機械動作都是由機電轉換完成的，相應的電量變化應能反映出機械系統(tǒng)的變化。如傳動系統(tǒng)產生卡滯時，驅動線圈的電流就會發(fā)生變化，脫扣系統(tǒng)產生卡滯時脫扣電流波形也會產生變化，信號處理系統(tǒng)如能分辨出這些變化，就可發(fā)現(xiàn)故障的前兆，給出檢修報警信號。這種以電量為基礎的工作狀態(tài)分析顯得更實用一些。開關的動觸頭行程和時間的關系可反映其機械參數(shù).因此要求傳感器頻率響應好，測試精度高。文[4]給出了一種應用半導體器件檢測觸頭行程和速度方法。在與動觸頭連接的開關某一部位上裝一霍爾元件，井讓它隨開關動作在一梯度磁場中運動，當霍爾元件輸入一恒定電流時其輸出電壓即可反映動觸頭的位移�；魻栐泻芨叩撵`敏度和很好的頻率響應，脫離了電接觸，這項技術在國外智能化開關的位移檢測中得到廣泛應用。
在物理參數(shù)診斷方面較為突出的是SF6設備的氣體密度監(jiān)測受真空開關真空度的在線監(jiān)測，前者目前有較成熟的手段與儀器。而后者在國內則仍是前沿課題。文 [5]介紹的電光法是目前最為可靠的檢測方法。當真空開關真空度處于良好狀態(tài)時，閉合的真空開關觸頭與屏蔽罩間以受屏蔽罩與接地的開關構架板之間可等效為兩個串聯(lián)電容，滅弧室外部空間對應屏蔽罩附近的電場由兩等效電容的分壓決定。當真空滅弧室的真空度劣化時，屏敝罩電位幾乎與閉合觸頭的電位相等，外部空間的電場就要發(fā)生變化。直用對電場變化反映極靈敏的電光元件測出這一變化，就可以在線檢測到真空開關真空度的變化，
四、電氣參數(shù)的劣化監(jiān)測
開關電器的溫升直接反映了其電接觸的狀況，是人們時常關心的電氣參數(shù) 開關工作時的電弧形態(tài)與電弧電壓則是最難診斷的狀態(tài)。此外，開關操動機構的控制回路故障也常使開關整體失效如脫扣線圈的斷線故障。
預埋熱電偶.體外紅外探測等溫升在線監(jiān)測方法已經比較成熟了，脫扣線圈斷線檢測因屬純電路問題，有實用電路供人們選用，而電弧電壓的在線監(jiān)測則因其信噪比問題而有相當?shù)碾y度。因此，高電場環(huán)境下的電參數(shù)傳輸?shù)蕉慰刂葡到y(tǒng)，電磁兼容問題比較突出。研究表明，系統(tǒng)中常態(tài)噪聲是工頻50Hz及其高次諧波，一次回路中發(fā)生的任何形式的暫態(tài)過程f如各種過電壓和各種短路故障)以及載波通訊信號 都會通過不同的途徑耦合到二次系統(tǒng)。此外，高電場引起的電暈及污閃也要產生電磁輻射，二次控制回路的大功率合閘電磁鐵也會對電量傳輸帶來擾動。解決電磁兼容問題就要從干擾源人手，嚴格屏蔽、隔離與接地措施，信號的數(shù)字化可以大大緩解干擾的影響程度，若引入光電轉換就可以從根本上解決這個問題.
電氣方面最難監(jiān)測的是開關電弧的狀態(tài)，文[5]給出的色度方法為電弧狀態(tài)診斷提出了一種新的解決途徑，但涉及開關滅弧室結構的改變，對現(xiàn)有開關來說還有很遠的道路。目前比較現(xiàn)實的還是想辦法從電弧電壓人手，研究電弧電壓與電弧狀態(tài)的關系。
五、老化監(jiān)測，壽命累計及相關的檢修判據(jù)
狀態(tài)檢修判據(jù)的研究包括兩方面的內容，一是檢測到的故障征兆或老化與劣化的狀態(tài)評判，二是設備工作壽命終了的判定。由于開關動作分散性很大，應以實際工作壽命的累計為判據(jù)，全面評估狀態(tài)健康水平。由于開關開斷電流的大小與電磨損量是非線性關系，在壽命累計時應進行加權處理。
由于狀態(tài)檢修的基礎工作還比較分散，目前急需結合實際開發(fā)綜合分析與判斷的系統(tǒng)軟件。這方面的工作應包括建立開關設備的運行狀態(tài)分析診斷系統(tǒng)，實現(xiàn)數(shù)據(jù)遠程相互傳遞，以便及時接收現(xiàn)場取得的測試數(shù)據(jù)，井將有關規(guī)定及設備的處理意見及時反饋現(xiàn)場實施，對設備的測試數(shù)據(jù)進行簡單的判斷，并對設備出現(xiàn)的異常情況給出有意義的參考意見。電力系統(tǒng)應建立狀態(tài)檢修數(shù)據(jù)庫，以存儲每臺設備所有信息。進一步的工作還應包括建立有關狀態(tài)檢修的技術規(guī)程和標準，結合前述的基礎工作形成綜合分析軟件(印專家診斷系統(tǒng))。