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      基于振動(dòng)原理的 GIS 隔離開(kāi)關(guān)觸頭接觸狀態(tài)檢測技術(shù)

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      氣體絕緣金屬封閉開(kāi)關(guān)設備(GIS)具有占地面積小、運行可靠性高、檢修周期長(cháng)等優(yōu)點(diǎn),目前已經(jīng)在電力系統中得到了越來(lái)越廣泛的應用,特別是在高電壓等級電網(wǎng)中。雖然 GIS 設備具有運行可靠性高的優(yōu)勢,但在其運行過(guò)程中,絕緣及機械缺陷、故障仍然時(shí)有發(fā)生,且事故停電范圍廣,修復難度大。隔離開(kāi)關(guān)作為 GIS 中的主要單元之一,其操作次數最為頻繁,在大量的操作過(guò)程中,觸頭在機械閉合力的沖擊和觸頭間的應力作用下會(huì )不斷磨損,經(jīng)常出現觸指鍍層裂縫、剝落等情況,從而導致觸頭接觸不良。此外,安裝調試不當引起機構卡澀等,也會(huì )導致隔離開(kāi)關(guān)合閘不到位,使得觸頭接觸不良。觸頭接觸不良會(huì )使得回路接觸電阻變大, 溫升過(guò)高,從而引起絕緣老化甚至擊穿,進(jìn)而引發(fā)短路,造成重大事故。另外,觸頭接觸不良時(shí), 接觸方式會(huì )發(fā)生變化,此時(shí)當電流流過(guò)觸頭時(shí),觸頭間會(huì )產(chǎn)生電動(dòng)力,從而引起異常振動(dòng),而長(cháng)期的振動(dòng)可能使螺栓松動(dòng),造成 GIS 氣體泄露、壓力降低,從而引發(fā)事故。因此,有必要開(kāi)展 GIS 隔離開(kāi)關(guān)觸頭接觸狀態(tài)檢測技術(shù)的研究,以及時(shí)發(fā)現隔離開(kāi)關(guān)觸頭接觸故障,從而避免隔離開(kāi)關(guān)設備故障影響電網(wǎng)安全運行。


      目前,工程實(shí)際中應用的 GIS 隔離開(kāi)關(guān)觸頭接觸狀態(tài)檢測方法主要有回路電阻測量方法、紅外檢測法、光纖光柵測溫法,以及振動(dòng)檢查法等。其中,回路電阻法需 GIS 設備停電檢修,且需要根據設備出廠(chǎng)管理值來(lái)判斷觸頭的接觸狀態(tài),因此故障判斷比較被動(dòng);紅外檢測法由于金屬表面發(fā)射率其中低以及 SF6 氣體對紅外光強烈的吸收性使得其分辨率和精度都難以達到要求;光纖光柵測溫法雖然實(shí)現了 GIS 隔離開(kāi)關(guān)的在線(xiàn)監測,但是由于 GIS 內部導體與外殼溫度的對應關(guān)系需要大量的基礎數據支撐,對于不同結構的 GIS 不具有通用性,且傳感器的成本較高,因此也未能得到廣泛應用;振動(dòng)檢測法因與設備主回路無(wú)電氣連接,不影響設備正常運行,同時(shí)具有抗干擾能力強、靈敏度高、安全可靠等優(yōu)點(diǎn),因此被逐漸應用于電力設備機械狀態(tài)的檢測中,且應用前景良好。20 世紀 90 年代國外就有研究者通過(guò)檢測 GIS 的振動(dòng)信號進(jìn)行其觸頭接觸不良缺陷的檢測,但是該項研究?jì)H限于實(shí)驗室中, 并未形成現場(chǎng)可用的檢測系統。國內對于通過(guò)振動(dòng)信號的檢測來(lái)進(jìn)行 GIS 的故障診斷也有一定的研究,但都停留在實(shí)驗室階段,目前還未見(jiàn)現場(chǎng)可用的檢測裝置及機械缺陷評估方法。



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