Page 85 - 电力与能源2022年第二期

陈凌琦, 等: 模块化变电站 GIS机械故障状态差异性分析 1 5
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的一个重要状态参数。因为局部放电与绝缘的劣 陷通过取走静触头最上面一根弹簧进行模拟; 电
化和击穿都有着密切的联系, 同时当局部放电发 机缺陷则主要是驱动电机输出力不足, 通过将输
生时又会对设备的绝缘造成进一步损坏, 最后恶 出功率为 300 W 的驱动电机更换为 200 W 的驱
性循环导致设备被击穿。 动电机进行模拟; 传动缺陷则主要是传动机构轴
除了放电性故障, 机械性故障也是造成 GIS 承卡涩, 通过增加轴承摩擦力实现。
设备故障的主要原因之一。根据故障统计, GIS
3 GIS设备故障参数测试
的机械性故障率达到了 40% 。当然机械性故障
与放电性故障并不存在明显界限, 部分机械性的 3.1 电机电流
缺陷也往往会导致放电性故障的产生。造成机械 隔离开关在正常状况和典型缺陷下的电机电
性缺陷的原因也有很多, 有的是由于制造、 运输或 流测试结果如下。

装配过程中的错误操作造成, 如电晕护罩的松动、 两种情况在启动时均有一个瞬时的大启动电
开关接触不良等。其中最为常见的机械故障部位 流, 然后在到达额定转速时恢复到电机的额定电

为隔离开关, 故障类型主要包括导电回路的故障、 流, 最后保持幅值恒定的正弦波。
传动机构的故障、 操作机构的故障等。对于机械 3.2 时间 - 行程曲线
故障的判别目前主要基于 GIS 壳体表面的振动 隔离开关在正常状况和典型缺陷下的时间 -
信号、 检测分合闸线圈电流大小以及时间与触头 行程曲线的测试结果如表 1 和表 2 所示, 包括行
行程的曲线。 程、 分 / 合闸速度和最大速度等。

2 GIS 设备机械故 障 与 各 运 行 参 数 差 异 表 1 分闸过程相关参数测试
GIS隔离开关状态 正常 触头缺陷 传动缺陷 电机缺陷
性测试
行程 / mm 187 187 187 187
-1
GIS 机械故障与隔离开关分合闸过程中的振 合闸速度 /( m · s ) 0.08 0.09 0.09 0.10
-1
最大速度 /( m · s ) 0.08 0.10 0.11 0.10
动信号、 电机电流、 电机时间 - 行程等密切相关, 开
表 2 合闸过程相关参数测试
展电机电流、 电机时间 - 行程及振动特性等指标参
GIS隔离开关状态 正常 触头缺陷 传动缺陷 电机缺陷
数的对比分析, 可以找到 GIS 设备机械故障与运
超程 / mm 21.6 21.8 21.9 22.3
行参数的关联性。 分闸速度 /( m · s ) 0.09 0.10 0.11 0.10
-1
-1
以 GIS 隔离开关为测试对象, GIS 隔离开关 最大速度 /( m · s ) 0.11 0.10 0.08 0.09
通过驱动电机带动操作机构, 实现动静触头的分 3.3 振动信号
合。其中, 隔离开关操作机构由驱动电机和连杆 以 GIS 隔离开关分合闸过程中 B 相的振动
机构等部件组成, 而隔离开关的动静触头靠驱动 信号说明, 在正常状况下和各类故障条件下, 振动
电机驱动连杆动作完成可靠的分合闸操作。在执 信号在电机开始驱动直至动触头动作前都呈现出
行动作时, 机械的机构瞬变, 机构动作将伴随强烈 较为平稳的非线性时变特性, 而动触头的开或者
的冲击与振动; 在闭合通电时又长时间不动作, 一 合的过程则出现了冲击时变特性。
旦发生故障, 则会要求隔离开关稳定动作, 实现对 随着电机停转后 GIS 隔离开关的机构振动
隔离开关主设备的开断。 信号逐渐衰减为 0 。
因一般隔 离 开 关 的 驱 动 电 机 主 要 安 装 在 B
4 结语与展望
相, 以电流卡钳对电机电流进行测试, 同时振动信
号通过放置于 GIS 壳体表面的振动传感器来进 ( 1 ) GIS 隔离开关各类故障下电机电流与振
行测试。行程曲线则使用旋转编码器进行测试, 动信号的对比测试区分度较差, 难以判别是否发
布置于隔离开关 A 相传动机构的轴承处, 连接件 生故障及故障类型。
与轴承相连, 高度则与 A 相传动机构轴承安装高 ( 2 ) GIS 隔离开关各类故障下时间 - 行程曲线

度一致。 下各类参数对比度较好, 通过合闸速度、 分闸速度
对于 GIS 隔离开 关的机械缺陷主要包括触 和最大速度均可较好区分不同类型故障。
头缺陷、 电机缺陷和传动缺陷 3 种。其中, 本期缺 ( 3 ) 通过设置触头、 传动和电机等典型机械缺