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【摘 要】 随着智能高效电网的发展，高压断路器作为电力系统的重要部分之一，直接关系着电力系统的安全、稳定运行，高压断路器辅助开关检测已成为一种广泛应用的新技术。基于此，本文就高压断路器辅助开关检测技术进行分析与研究。
【关键词】 高压；断路器；辅助开关；检测技术
一、高压断路器在线监测功能
（一）主要技术性能
1.分别测量、累计、记录断路器正常开断、空载开断、故障开断的电流幅值、动作次数、动作时间。将动作次数与设定值比较，越限时会产生检修报警。2.分别累计A、B、C三相电流的开断电流，当超过设定的容量时会产生检修报警。3.当断路器分断时实时记录并打印分闸线圈波形、三相电流波形及常开、常闭触点的状态波形、机械位移波形。合闸时记录并打印合闸线圈及断口的状态波形、机械位移波形。通过对波形的分析反应出机构的机械特性、分（合）闸同期性、燃弧时间、开关弹跳等等。4.正常状态下，监测并显示实时的运行负荷电流。5.主要监测内容及应用
1.开关的开断电流；2.开关动作时的机械特性；3.分、合闸线圈的电流；4.辅助开关的位置及之间的配合；5.储能电机规定时间内的启动最大电流；6.储能电机的稳定电流；7.储能电机工作的时间。
综合采集到的三相电流，分、合闸线圈电流及开关辅助接点、位移传感器信息等通过计算信息、相互组合、分析判断等手段实现以下应用：
1.正常运行时三相负荷电流的实时监测。2.记录正常操作时开关分断电流值，动作次数累加。3.记录系统故障时开关分断电流值，动作次数累加。4.记录开关分断时动作次数总和。5.反映开关的动作时间。6.反映开关机械性能的良好性。7.监测分、合闸线圈的完好性。
二、辅助开关检测技术方案设计原理
采用模拟电子技术来分析辅助开关的动作情况，设计出辅助开关检测装置来进行测量，将很大程度改进对高压开关辅助开关测量方法。以单片机为核心，霍尔电流传感器测量操作线圈电流，具有操作安全，测量准确，性能稳定的特点。由单片机、采样/保持电路、定时器和电流模拟信号组成。
三、辅助开关检测技术方案实现方法
根据上述设计原理，为了实现测试辅助开关的配合时间的各项数据和波形及精确的分析计算功能。需要配置的设备包括内置单片机测试仪主机，连接10kV高压开关航空插头所用的接口，输出连接线、电源线、短接线、打印纸，USB数据线（上位机连接线）和上位机测试软件一套。
四、辅助开关检测技术方案的测试结果分析
该检测设备完全满足电力运行部门的实际需求。体积轻小便于携带，一本16开书的大小和一公斤的重量。使用笔记本电池通过USB接口供电，整个系统在使用中无需外部电源，适合任何现场。可以对所测数据进行分析计算出该辅助开关动作状况。如果测试合格，那么每个触点的动作曲线是一致的。如果不合格，从曲线可以明显看出故障点与其他触点不一致。测试结果可以自动保存也可提示保存。在设置界面选择测试结果自动保存测试数据，反之每次测试后提示是否需要保存。保存后的数据存在结果数据库中按查询可查看历史测试数据。双击可打开对应的测试结果曲线，可按条件查询筛选具体测试結果。仪器自带宽幅热敏打印机，（如果使用微型打印机打印请不要选择A4打印格式）点击主界面的打印按钮，直接打印数据和曲线。图1为分闸测试结果，图2为分合分重合闸测试结果。
五、高压断路器状态监测
（一）SF6气体密度的监测
SF6性能主要取决于它的密度，密度降低会导致其绝缘性能和灭弧性能的降低。另外，由于密度的降低主要是由于气体的泄露引起的，而气体的泄漏将带来外界水分的渗透，最后导致SF6气体中含水量增多，因此，对实际运行的SF6气体密度进行在线监测是很必要的，但监测气体的密度又是非常困难的。因此，可通过监测气体的压力来反映气体的密度。在此情况下断路器通常设有两级警告信号，即一级补气压力信号和二级闭锁压力信号。通常状况下，补气压力信号低于额定气压约10%，闭锁压力又低5%。另外，在灭弧室没有发生泄漏的情况下，气体的压力还与温度有关，气室的压力随着温度的上升而升高，在工程实践中，根据测量时的温度便可在SF6温度特性曲线上查出当时的气体压力值，然后判断灭弧室的泄漏情况。
可能造成断路器运行发出SF6气体压力低于规定值信号的原因主要有以下几点：一是地区冬季气温突然大幅增加；二是监视气体压力报警系统故障；三断路器主体密封面或气体压力表接头充气、或取气样气阀密封不严实有严重漏气；对于第一种情况，SF6气体确因冬季气温突然大幅下降而降低，应对罐体加温设施进行检查，并投入运行；对于第二种情况，对SF6气体密度继电器和气体压力表的指示值进行核对，找出误发信号原因进行处理；对于第三种情况，如因漏气造成压力降低，首先应给断路器补充SF6气体，在查明漏气处是否是压力表、充气或取气样阀等处，条件允许的话可以在运行中进行处理，如果是套管法兰、工作孔盖板等相关连接面密封造成漏气，应加强监视，退出运行后进行处理。
（二）断路器微水含量的监测
SF6气体中的水分会使得高压断路器绝缘性能和灭弧性能就会显著下降。另外，高压断路器工频闪络电压也会随之下降。此外，还会导致高压断路器触头发生电弧放电时存在危险的化学物质。综上，对高压断路器的微水含量在线监测至关重要的。SF6气体含水量的测量方法有电容法、露点法、电解法、重量法等，不同的高压断路器测量方法会得到不同的测量结果，建议高压断路器状态检测采用电解法和露点法作为日常的测量方法。
造成SF6气体中微水含量超过规定或接近允许的最大值的原因是多方面的，需严格按照监测工艺规定排除测量仪器中原有的空气后取气分析，得出正确数值；监测补气时的操作；以上两者均无问题，则对该断路器加强监测，如果运行中的SF6气体的微水含量继续上升且速度较快，则应该将断路器退出运行进行彻底处理；结合前述内容确定SF6断路器实时状态监测内容如下：气压变化率、工作环境温度、微水含量、露点值、密度、气压、20℃时气压。
结束语
辅助开关检测装置技术方案研究解决了高压辅助开关检测不便的实际问题，避免了逐台分别测量辅助开关耗费大量时间，人力物力。实现了方便快捷检查断路器辅助开关的方法。辅助开关作为控制回路中的一个重要的原件，检查其功能完好至关重要，只有彻底消除了辅助开关隐患，才能保证断路器的运行状况，提高供电可靠性。
参考文献：
[1]刘坚钢，金立军.用于高压断路器金短时间控制的辅助开关延时特性研究[J].高压电器，2012，03：17-20.
[2]金立军，张勇，王珂，张猛.用于金属短接时间控制的辅助开关操动特性研究[J].中国电机工程学报，2011，15：121-126.
[3]金立军，王珂，刘坚钢，闫书佳，张勇.高压断路器辅助开关分断能力研究及结构优化设计[J].电工电能新技术，2011，04：60-63+83.
[4]霍凤鸣，欧阳杰，毛志英，蒋云峰.220kVLTB245E1型断路器辅助开关轴断裂原因分析[J].中国电力，2006，11：62-64.
【关键词】 高压；断路器；辅助开关；检测技术
一、高压断路器在线监测功能
（一）主要技术性能
1.分别测量、累计、记录断路器正常开断、空载开断、故障开断的电流幅值、动作次数、动作时间。将动作次数与设定值比较，越限时会产生检修报警。2.分别累计A、B、C三相电流的开断电流，当超过设定的容量时会产生检修报警。3.当断路器分断时实时记录并打印分闸线圈波形、三相电流波形及常开、常闭触点的状态波形、机械位移波形。合闸时记录并打印合闸线圈及断口的状态波形、机械位移波形。通过对波形的分析反应出机构的机械特性、分（合）闸同期性、燃弧时间、开关弹跳等等。4.正常状态下，监测并显示实时的运行负荷电流。5.主要监测内容及应用
1.开关的开断电流；2.开关动作时的机械特性；3.分、合闸线圈的电流；4.辅助开关的位置及之间的配合；5.储能电机规定时间内的启动最大电流；6.储能电机的稳定电流；7.储能电机工作的时间。
综合采集到的三相电流，分、合闸线圈电流及开关辅助接点、位移传感器信息等通过计算信息、相互组合、分析判断等手段实现以下应用：
1.正常运行时三相负荷电流的实时监测。2.记录正常操作时开关分断电流值，动作次数累加。3.记录系统故障时开关分断电流值，动作次数累加。4.记录开关分断时动作次数总和。5.反映开关的动作时间。6.反映开关机械性能的良好性。7.监测分、合闸线圈的完好性。
二、辅助开关检测技术方案设计原理
采用模拟电子技术来分析辅助开关的动作情况，设计出辅助开关检测装置来进行测量，将很大程度改进对高压开关辅助开关测量方法。以单片机为核心，霍尔电流传感器测量操作线圈电流，具有操作安全，测量准确，性能稳定的特点。由单片机、采样/保持电路、定时器和电流模拟信号组成。
三、辅助开关检测技术方案实现方法
根据上述设计原理，为了实现测试辅助开关的配合时间的各项数据和波形及精确的分析计算功能。需要配置的设备包括内置单片机测试仪主机，连接10kV高压开关航空插头所用的接口，输出连接线、电源线、短接线、打印纸，USB数据线（上位机连接线）和上位机测试软件一套。
四、辅助开关检测技术方案的测试结果分析
该检测设备完全满足电力运行部门的实际需求。体积轻小便于携带，一本16开书的大小和一公斤的重量。使用笔记本电池通过USB接口供电，整个系统在使用中无需外部电源，适合任何现场。可以对所测数据进行分析计算出该辅助开关动作状况。如果测试合格，那么每个触点的动作曲线是一致的。如果不合格，从曲线可以明显看出故障点与其他触点不一致。测试结果可以自动保存也可提示保存。在设置界面选择测试结果自动保存测试数据，反之每次测试后提示是否需要保存。保存后的数据存在结果数据库中按查询可查看历史测试数据。双击可打开对应的测试结果曲线，可按条件查询筛选具体测试結果。仪器自带宽幅热敏打印机，（如果使用微型打印机打印请不要选择A4打印格式）点击主界面的打印按钮，直接打印数据和曲线。图1为分闸测试结果，图2为分合分重合闸测试结果。
五、高压断路器状态监测
（一）SF6气体密度的监测
SF6性能主要取决于它的密度，密度降低会导致其绝缘性能和灭弧性能的降低。另外，由于密度的降低主要是由于气体的泄露引起的，而气体的泄漏将带来外界水分的渗透，最后导致SF6气体中含水量增多，因此，对实际运行的SF6气体密度进行在线监测是很必要的，但监测气体的密度又是非常困难的。因此，可通过监测气体的压力来反映气体的密度。在此情况下断路器通常设有两级警告信号，即一级补气压力信号和二级闭锁压力信号。通常状况下，补气压力信号低于额定气压约10%，闭锁压力又低5%。另外，在灭弧室没有发生泄漏的情况下，气体的压力还与温度有关，气室的压力随着温度的上升而升高，在工程实践中，根据测量时的温度便可在SF6温度特性曲线上查出当时的气体压力值，然后判断灭弧室的泄漏情况。
可能造成断路器运行发出SF6气体压力低于规定值信号的原因主要有以下几点：一是地区冬季气温突然大幅增加；二是监视气体压力报警系统故障；三断路器主体密封面或气体压力表接头充气、或取气样气阀密封不严实有严重漏气；对于第一种情况，SF6气体确因冬季气温突然大幅下降而降低，应对罐体加温设施进行检查，并投入运行；对于第二种情况，对SF6气体密度继电器和气体压力表的指示值进行核对，找出误发信号原因进行处理；对于第三种情况，如因漏气造成压力降低，首先应给断路器补充SF6气体，在查明漏气处是否是压力表、充气或取气样阀等处，条件允许的话可以在运行中进行处理，如果是套管法兰、工作孔盖板等相关连接面密封造成漏气，应加强监视，退出运行后进行处理。
（二）断路器微水含量的监测
SF6气体中的水分会使得高压断路器绝缘性能和灭弧性能就会显著下降。另外，高压断路器工频闪络电压也会随之下降。此外，还会导致高压断路器触头发生电弧放电时存在危险的化学物质。综上，对高压断路器的微水含量在线监测至关重要的。SF6气体含水量的测量方法有电容法、露点法、电解法、重量法等，不同的高压断路器测量方法会得到不同的测量结果，建议高压断路器状态检测采用电解法和露点法作为日常的测量方法。
造成SF6气体中微水含量超过规定或接近允许的最大值的原因是多方面的，需严格按照监测工艺规定排除测量仪器中原有的空气后取气分析，得出正确数值；监测补气时的操作；以上两者均无问题，则对该断路器加强监测，如果运行中的SF6气体的微水含量继续上升且速度较快，则应该将断路器退出运行进行彻底处理；结合前述内容确定SF6断路器实时状态监测内容如下：气压变化率、工作环境温度、微水含量、露点值、密度、气压、20℃时气压。
结束语
辅助开关检测装置技术方案研究解决了高压辅助开关检测不便的实际问题，避免了逐台分别测量辅助开关耗费大量时间，人力物力。实现了方便快捷检查断路器辅助开关的方法。辅助开关作为控制回路中的一个重要的原件，检查其功能完好至关重要，只有彻底消除了辅助开关隐患，才能保证断路器的运行状况，提高供电可靠性。
参考文献：
[1]刘坚钢，金立军.用于高压断路器金短时间控制的辅助开关延时特性研究[J].高压电器，2012，03：17-20.
[2]金立军，张勇，王珂，张猛.用于金属短接时间控制的辅助开关操动特性研究[J].中国电机工程学报，2011，15：121-126.
[3]金立军，王珂，刘坚钢，闫书佳，张勇.高压断路器辅助开关分断能力研究及结构优化设计[J].电工电能新技术，2011，04：60-63+83.
[4]霍凤鸣，欧阳杰，毛志英，蒋云峰.220kVLTB245E1型断路器辅助开关轴断裂原因分析[J].中国电力，2006，11：62-64.