文档介绍：SF6封闭式组合电器(GIS)的整机诊断分析
1 序言
从事发电与配电的一些公司一直是以提供廉价的电力为奋斗目标。因此,在选择需要的设备和配件时,可靠性作为关键性的选择标准。可靠性高,维修就少,从而维修费用也少。这样,相应的可以减少供电价格。因此,要努力减少维修设备、材料和人力。在设备方面,需要准确知道运行设备状态的最新数据及任何可能发生的故障。目前,实际上使用两级告警系统,以监测断路器正确的工作顺序并发出信号。第一级告警任务是指示设备不受限制的操作,当到第二级时,设备受到严格制约,以致无法操作。
为了减少这些不利于运行的因素,必需尽可能早的检测出故障。因此操作人员要定期巡视他们的设备,并要记录和计算出断路器的运行数据,这包括定期读变电站气体密度测量表,并记录转数计读数、起动次数以及辅助工时。在某些情况下,已用数据组和一些类似系统评价这种资料Ⅲ。这就有可能发现问题,并能确定极限值到达之前的保留时间,然而远不是为在线记录和评价状态数据作准备。考虑到大大地提高了原有工艺的可靠性,而且需要维修也大大的减少,人们大概很难预料对新的或改进的诊断程序会有什么要求。我们以第二代SF6断路器与例子,进行详细而简短地讨论这个问题。一方面,对选择的断路器的研究表明,还没有任何需要去打开断路器室来检查。即使使用寿命超过20年后,一般都未接近最大允许的总开断短路电流数。高压部件故障率低也说明了这点(图1)。
在另一方面,其它类型的故障对设备的可用性继续有值得考虑的重要性。这些类型故障分析表明操作机构的故障是最普通的,约为总数的40~45%。第二个和第三个最普通的问题与SF6气体泄漏、辅助设备以及二次电路的故障有关,占总数的20-30%。推行诊断技术,对变电站及其设备的操作者来说,有很大好处。事实上,可靠性提高便可以延长变电站及其设备定期检测的时间间隔。
 同时,由于在线诊断技术可以对故障进行定位,从而进一步提高了维修效率。随着60年代集成电路和70年代微型处理机的出现,越来越多的电子元件开始组合在高压变电站的二次控制设备内。首先,需要引入机械、信号向电子信号转化技术,进一步发展则引入以微型处理机为基础的数字处理技术。
随着时间的推移,依据发电厂二次系统的不同要求,在不同的二次功能单元(控制、监测和摇制)及选择保护,上述技术导入在逐步进行。
当最初将数字处理技术用于变电站控制系统时,是以计算机处理中心为基础,对信号进行处理,从而使得包括开关设备在内的各种信息的集中处理变为现实。这种结构基本上满足了用户的基本要求。他们在二个研究组中,研究出工厂控制系统的主要结构,曾以单独推荐书发表口钉,它的实际优点,是随着微电子学的出现,能直接把高性能的运算器安装在设备内。每一间隔诊断设备的投资问题,以下例子说明,假设每一间隔投资约一百万马克,寿命约30年。延长一年的使用寿命,大概能提供约33000马克的诊断费用。上述概算没有考虑由于诊断系统的定位技术从而节约的维修金额。
2 工况选择及其监测方法
对需要监测的工况选择,主要准则是工况要适合提高断路器可靠性和工作效率以及减少维修。因此,首先要分析故障及造成维修的原因。在一台封闭式组合电器(GIS)中的断路器,在全部技术方面,一定要满足最高要求。因此,能把其故障率看作封闭式组合电器(GIS)整机的典型事例。从图1及其它一些研究中,很清楚地知道现代单压式SF6断路器最频繁发生的一些故障,其原因如下:
SF6气体泄露、操作机构发生故障、二次及辅助线路的故障占多数。首先要考虑这些故障。相对而言,一次回路其它部件发生的故障经常的可靠性要小得多。但因为此类故障影响可能的扩散性,所以这些部件仍然很重要。对于一台封闭式组合电器(GIS)整机,也必需考虑绝缘不良。在高压封闭式组合电器(GIS)故障统计中,绝缘故障是造成一定故障率的主要原因。故障率随标称电压增大而增加。
监测机械条件和气体密度
封闭式组合电器(GIS)的整机诊断,首先意味着微型计算机具有多功能的优点。按照这种概念,使用微型计算机主系统,不仅仅是要控制断路器,而且也是要对它进行监测。这种控制与监测二功能组合,具有最佳的协同作用效果。因此,使整个系统更加简练,系统进一步整机化是可能的。可以利用监测传感器所获得的数据进行控制。这种概念影响选择传感器工艺,控制功能元件输入端是断路器的运动特性和驱动点以及气体密度。根据运转曲线,弹簧能以及气体密度传感器预先规定的数值,能够得到这些数据。这样便可省去常用的辅助开关、密度计及其接线与微型计算机系统的接口。此外,微型计算机系统自检能力也可用在这些部件上。通过这种方法,能进一步节省费用,而且可靠性也进一步得到明显的提高。传感器及其与系统的接线都是高压断路器的部件,因此会直接受到严重的电磁干扰源