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【摘要】断路器是电力系统中重要的电力设备之一，其正常它的运行状态是对电力系统的安全运行有着很重要的意义可靠的重要保障。断路器具有可频繁开断、使用寿命长是其的突出的优点，但是局部放电一直是影响其安全运行的重要因素，基于此，文章对其局部放电进行了相应的研究。
【关键词】断路器;局部放电;研究
引言
断路器是电力系统重要的开关设备，断路器具有可频繁开断、使用寿命长是其的突出的优点，目前局部放电检测是其研究的热点问题之一，通过几十年的运行经验，电力部门对断路器的运行数据进行了大量的统计分析，结果发现在断路器内部发生局部放电的时候，会出现声、光和热等物理现象，根据这些现象出现了相应的检测方法，已经出现了相应的一些检测方法[1，2]。文章结合断路器的局部放电产生的原因和现场情况，对断路器的局部放电进行了相应的研究。
1.可能引起SF6断路器局部放电的原因
电气设备不同部位的场强分布是不一样的，当局部部位的场强接近或到了击穿场强时，就会产生放电现象，如果没有击穿整个绝缘系统，我们称之为局部放电现象。断路器局部放电的产生，包括多方面的原因，下面对这些原因进行说明[3-5]：
（1）漏检
在实践中，漏检是比较常见的，这就会影响到绝缘介质的性能。这些虽不会立即引起故障，但是随着电气设备的长期运行，它引起的后果就不容忽视了，所以这类问题必须加以注意。
（2）悬浮电位
高压设备上常常带有屏蔽电极，由于设备在长期的运行中，屏蔽电极难免会松动，松动就会产生悬浮电极，悬浮电极会对周围的设备和物体放电。这种放电在开始的时候是比较微弱的，很难发现，但是它带来的危害却是不容忽视的，这种比较轻微的放电可以产生大量的腐蚀性气体，这些产物对设备长期作用就会将外面的绝缘层和金属层腐蚀掉，造成严重的后果。
（3）自由导电颗粒
自由金属微粒几乎是不可避免的，在断路器制造过程中，由于各种摩擦，都会在断路器内部混入微粒，在断路器的运输和现场安装过程中也一样不可避免的产生金属微粒。自由金属微粒是一种导电的微粒，自由性比较大，在电场的作用下回移动，如果在某个地方聚集的比较多了之后，就会对断路器放电。
（4）毛刺
设备在制造的过程中由于工艺的局限，表面难免会留下一些毛刺，这种毛刺出现的放电是比较平稳的，不会对断路器带来致命威胁，但是在快速暂态过电压的作用下，它就会对设备带来较大的伤害。
（5）水汽
从安全角度上来说，充入到断路器中的SF6气体应该是干燥的，但是由于密封和长期运行的原因，SF6气体中都不可避免的有水蒸汽的存在，这对断路器来说是十分危险的，但出现局部放电的时候，SF6气体会在电弧的作用下被分解，生成的二次产物在水蒸汽的作用下会生成具有强烈腐蚀性的产物，对设备会造成很大的伤害。
2.局部放电模式识别研究
准确的判断断路器内部局部放电的种类对于整个设备的维修是非常重要的，基于此，文章对其局部放电模式分类进行了相应的研究。
对于局部放电的模式识别，首先需要根据相应的检测手段检测到原始的局部放电信号，然后根据相应的理论提取原始特征，最后根据相应的分类器进行模式分类。目前的研究主要基于如下方面：
（1）放电模式
局部放电模式主要包括PRPS模式、PRPD模式、两种主要应用的局部放电模式：
1）PRPS模式，即脉冲序列相位分布分析模式[6]，这种模式实际上是关于局部放电一种最为基本的模式，包含有局部放电测量的全部信息。
2）PRPD模式，即局部放电相位分布（Phase Resolved Partial Discharge）模式，是一种广泛应用的局部放电模式，也是所谓的φ-q-n模式。
（2）局部放电模式特征参数
目前局部放电模式特征提取常用的方法主要有统计特征参数法、分形特征参数法、数字图像矩特征参数法、波形特征参数法、小波理论方法等。
1）统计特征参数
针对PRPD模式，统计算子分为两类：一类是描述φ-q、φ-n谱图的形状差异，包括偏斜度Sk、陡峭度Ku、局部峰点数Pe;另一类是描述φ-q谱图正负半周的轮廓差异，包括互相关系数c、放电量因数Q、相位不对称度以及修正的互相关系数mcc。
2）图像矩特征参数[7]
矩特征描述了一幅灰度图象所有象素点的整体分布情况，广泛应用于圖象处理和模式识别领域。将局部放电PRPD模式中的φ-q-n曲面投影在φ-q二维平面上，即为φ-q-n灰度图象。
3）分形特征参数
L.Satish于1995年首次将分形特征应用于局部放电识别，他以局部放电φ-q-n谱图的分维数和空缺率为特征量，研究了环氧树脂空穴放电的识别，取得了良好效果。从此，分形特征在局部放电模式识别中得到了广泛应用。
3.现场研究
根据上面的理论，在现场进行了相应的检测，如图1-3所示。
表1 最终的判断结果
故障类型 训练样本 测试样本 正确率（%）
金属颗粒 25 50 82.31
81.27
81.17
83.51
尖刺 25 50
悬浮 25 50
内部 25 50
图1 断路器局部放电检测图
图2 检测结果
图3 放电分析结果
4.结论
断路器是电力系统中重要的电气设施，文章根据其局部放电的相关特点，结合现场分析法对其放电进行了分析，取得了一定的成果，对现场具有一定的指导意义。 参考文献
[1]Jardine A K S.Optimizing condition based maintenance decisions[C].In the proceedings of Reliability and Maintainability Symposium，Japan，2002：90-97
[2]冯昌远.断路器运行经验和现场经验[J].高压电器， 2000（1）：49-53.
[3]黎明，黄维枢.SF6断路器局部放电机理研究[M].水利电力出版社，1993（12）.
[4]W.Boeck etal.Diagnostic Methods for Insulating Systems.CIGRE：1992 Session，30（8）-5（9），15/23-01，Paris：151-182.
[5]Ratnesh Kumar，R.S.Gorayan，B.P.Singh.Movement of Free Particle In 3-phase Gas Insulated System.The 12th international Symposium on High Voltage Engineering，Bangalore，India，August，2001：449-452.
[6]M.Piemontesi，L.Niemeyer.Sorption of SF6 decomposition products by activated alumina and molecular sieve 13X.IEEE International Symposium on Electrical Insulation，Montreal.Quebec，Canada，1996，Jun.16-19：828-838
[7]C.Beyer，H.Jenbett and D.Klockow.Influence of reactive SFx gases on electrode surfaces after electrical discharges under SF6 atmosphere.IEEE Transaction on Dielectrics and Electrical Insulation，2000，4，Vol.7，NO.2：234-240.
作者簡介：林进财，男，助理工程师，主要从事电力系统相关工作。
【关键词】断路器;局部放电;研究
引言
断路器是电力系统重要的开关设备，断路器具有可频繁开断、使用寿命长是其的突出的优点，目前局部放电检测是其研究的热点问题之一，通过几十年的运行经验，电力部门对断路器的运行数据进行了大量的统计分析，结果发现在断路器内部发生局部放电的时候，会出现声、光和热等物理现象，根据这些现象出现了相应的检测方法，已经出现了相应的一些检测方法[1，2]。文章结合断路器的局部放电产生的原因和现场情况，对断路器的局部放电进行了相应的研究。
1.可能引起SF6断路器局部放电的原因
电气设备不同部位的场强分布是不一样的，当局部部位的场强接近或到了击穿场强时，就会产生放电现象，如果没有击穿整个绝缘系统，我们称之为局部放电现象。断路器局部放电的产生，包括多方面的原因，下面对这些原因进行说明[3-5]：
（1）漏检
在实践中，漏检是比较常见的，这就会影响到绝缘介质的性能。这些虽不会立即引起故障，但是随着电气设备的长期运行，它引起的后果就不容忽视了，所以这类问题必须加以注意。
（2）悬浮电位
高压设备上常常带有屏蔽电极，由于设备在长期的运行中，屏蔽电极难免会松动，松动就会产生悬浮电极，悬浮电极会对周围的设备和物体放电。这种放电在开始的时候是比较微弱的，很难发现，但是它带来的危害却是不容忽视的，这种比较轻微的放电可以产生大量的腐蚀性气体，这些产物对设备长期作用就会将外面的绝缘层和金属层腐蚀掉，造成严重的后果。
（3）自由导电颗粒
自由金属微粒几乎是不可避免的，在断路器制造过程中，由于各种摩擦，都会在断路器内部混入微粒，在断路器的运输和现场安装过程中也一样不可避免的产生金属微粒。自由金属微粒是一种导电的微粒，自由性比较大，在电场的作用下回移动，如果在某个地方聚集的比较多了之后，就会对断路器放电。
（4）毛刺
设备在制造的过程中由于工艺的局限，表面难免会留下一些毛刺，这种毛刺出现的放电是比较平稳的，不会对断路器带来致命威胁，但是在快速暂态过电压的作用下，它就会对设备带来较大的伤害。
（5）水汽
从安全角度上来说，充入到断路器中的SF6气体应该是干燥的，但是由于密封和长期运行的原因，SF6气体中都不可避免的有水蒸汽的存在，这对断路器来说是十分危险的，但出现局部放电的时候，SF6气体会在电弧的作用下被分解，生成的二次产物在水蒸汽的作用下会生成具有强烈腐蚀性的产物，对设备会造成很大的伤害。
2.局部放电模式识别研究
准确的判断断路器内部局部放电的种类对于整个设备的维修是非常重要的，基于此，文章对其局部放电模式分类进行了相应的研究。
对于局部放电的模式识别，首先需要根据相应的检测手段检测到原始的局部放电信号，然后根据相应的理论提取原始特征，最后根据相应的分类器进行模式分类。目前的研究主要基于如下方面：
（1）放电模式
局部放电模式主要包括PRPS模式、PRPD模式、两种主要应用的局部放电模式：
1）PRPS模式，即脉冲序列相位分布分析模式[6]，这种模式实际上是关于局部放电一种最为基本的模式，包含有局部放电测量的全部信息。
2）PRPD模式，即局部放电相位分布（Phase Resolved Partial Discharge）模式，是一种广泛应用的局部放电模式，也是所谓的φ-q-n模式。
（2）局部放电模式特征参数
目前局部放电模式特征提取常用的方法主要有统计特征参数法、分形特征参数法、数字图像矩特征参数法、波形特征参数法、小波理论方法等。
1）统计特征参数
针对PRPD模式，统计算子分为两类：一类是描述φ-q、φ-n谱图的形状差异，包括偏斜度Sk、陡峭度Ku、局部峰点数Pe;另一类是描述φ-q谱图正负半周的轮廓差异，包括互相关系数c、放电量因数Q、相位不对称度以及修正的互相关系数mcc。
2）图像矩特征参数[7]
矩特征描述了一幅灰度图象所有象素点的整体分布情况，广泛应用于圖象处理和模式识别领域。将局部放电PRPD模式中的φ-q-n曲面投影在φ-q二维平面上，即为φ-q-n灰度图象。
3）分形特征参数
L.Satish于1995年首次将分形特征应用于局部放电识别，他以局部放电φ-q-n谱图的分维数和空缺率为特征量，研究了环氧树脂空穴放电的识别，取得了良好效果。从此，分形特征在局部放电模式识别中得到了广泛应用。
3.现场研究
根据上面的理论，在现场进行了相应的检测，如图1-3所示。
表1 最终的判断结果
故障类型 训练样本 测试样本 正确率（%）
金属颗粒 25 50 82.31
81.27
81.17
83.51
尖刺 25 50
悬浮 25 50
内部 25 50
图1 断路器局部放电检测图
图2 检测结果
图3 放电分析结果
4.结论
断路器是电力系统中重要的电气设施，文章根据其局部放电的相关特点，结合现场分析法对其放电进行了分析，取得了一定的成果，对现场具有一定的指导意义。 参考文献
[1]Jardine A K S.Optimizing condition based maintenance decisions[C].In the proceedings of Reliability and Maintainability Symposium，Japan，2002：90-97
[2]冯昌远.断路器运行经验和现场经验[J].高压电器， 2000（1）：49-53.
[3]黎明，黄维枢.SF6断路器局部放电机理研究[M].水利电力出版社，1993（12）.
[4]W.Boeck etal.Diagnostic Methods for Insulating Systems.CIGRE：1992 Session，30（8）-5（9），15/23-01，Paris：151-182.
[5]Ratnesh Kumar，R.S.Gorayan，B.P.Singh.Movement of Free Particle In 3-phase Gas Insulated System.The 12th international Symposium on High Voltage Engineering，Bangalore，India，August，2001：449-452.
[6]M.Piemontesi，L.Niemeyer.Sorption of SF6 decomposition products by activated alumina and molecular sieve 13X.IEEE International Symposium on Electrical Insulation，Montreal.Quebec，Canada，1996，Jun.16-19：828-838
[7]C.Beyer，H.Jenbett and D.Klockow.Influence of reactive SFx gases on electrode surfaces after electrical discharges under SF6 atmosphere.IEEE Transaction on Dielectrics and Electrical Insulation，2000，4，Vol.7，NO.2：234-240.
作者簡介：林进财，男，助理工程师，主要从事电力系统相关工作。