一種SF6斷路器弧觸頭失效檢測方法技術

本發明專利技術公開了一種SF6斷路器弧觸頭失效檢測方法，SF6斷路器弧觸頭包括動弧觸頭和靜弧觸頭，動弧觸頭和靜弧觸頭相套接觸，所述SF6斷路器弧觸頭失效分別包括弧觸頭接觸電阻大于設定電阻閾值和弧觸頭接觸行程減小閾值；所述設定電阻閾值由徑向輔助測量驗證方法獲取；所述設定接觸行程減小閾值由軸向輔助測量驗證方法驗證；本發明專利技術可以準確的判斷斷路器弧觸頭的失效，該方法根據動態接觸電阻分析，同時采用侵蝕前后比對的方法評價斷路器弧觸頭的接觸行程；根據該方法的實驗數據指導制定斷路器檢修決策。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術屬于輸變電測試，特別涉及一種SF6斷路器弧觸頭失效檢測方法，該方法可對受電弧與機械摩擦磨損侵蝕的弧觸頭狀態進行準確評價。
技術介紹
SF6斷路器具有主觸頭與弧觸頭，主觸頭承擔通流的任務，弧觸頭承擔接通電弧的任務。斷路器關合時，弧觸頭在主觸頭之前先接通，產生預擊穿電弧，分閘時，弧觸頭在主觸頭之后分開，產生開斷電弧。由于電弧的燒蝕，弧觸頭端部產生材料損失，表面形貌發生變化；關合時，電弧燒蝕后高溫下的靜弧觸頭插入動弧觸頭，還會發生機械摩擦磨損，也會產生材料損失與表面形貌變化。這些電弧燒蝕與機械摩擦磨損使弧觸頭受到侵蝕，斷路器電壽命嚴重縮短。對于電容器組斷路器，由于存在關合涌流，弧觸頭侵蝕更嚴重。因此，如何判斷弧觸頭侵蝕的程度，目前通常是用斷路器解體觀察以及經驗判斷作出評價來指導檢修策略，這就會出現不同的人不同的經驗做出不同的評價，因此如何更加科學有效的判斷是亟待解決的問題。
技術實現思路
本專利技術的目的是提出一種SF6斷路器弧觸頭失效檢測方法，通過該方法不但可以對失效接觸電阻有一個合理的確定，同時該方法可用于運行斷路器弧觸頭侵蝕狀態的評價，指導制定斷路器的檢修策略。為了實現上述目的，本專利技術的技術方案是：一種SF6斷路器弧觸頭失效檢測方法，SF6斷路器弧觸頭包括動弧觸頭和靜弧觸頭，動弧觸頭和靜弧觸頭相套接觸，所述SF6斷路器弧觸頭失效分別包括弧觸頭接觸電阻大于設定電阻閾值和弧觸頭接觸行程減小閾值；其中，所述設定電阻閾值由徑向輔助測量驗證方法獲取，其步驟包括：第一步：按照弧觸頭尺寸結構分別制作一個動弧觸頭和多個靜弧觸頭，所述多個靜弧觸頭的直徑從靜弧觸頭原始設計尺寸依次減小；第二步：分別對依次減小直徑的靜弧觸頭與動弧觸頭做模擬現場的實驗測量獲取各自的動態接觸電阻，其動態接觸電阻會隨依次減小直徑的靜弧觸頭依次增大；第三步：將多個依次增大的電阻值進行比較，當依次增大的一個電阻值的增大跳躍大于一個設定值臺階時，所述的一個電阻值為電阻閾值的預選值；第四步：將所述的預選值與斷路器連接導桿的電阻相加得到最終的電阻閾值。方案進一步是：所述多個靜弧觸頭的直徑從設計尺寸依次減小，是以0.5mm的階梯尺寸減小。方案進一步是：所述實驗測量獲取各自的動態接觸電阻是對每一個靜弧觸頭進行多次試驗測量的動態接觸電阻平均值。方案進一步是：所述的試驗測量至少是10次。方案進一步是：所述動態接觸電阻值的測量是將測量點分別設置在弧觸頭的動弧觸頭和靜弧觸頭的底端，在弧觸頭先合后分的動作過程中，通過測量電流和電壓然后計算得到動態接觸電阻值。方案進一步是：當斷路器弧觸頭接觸行程為40mm時，所述行程減小閾值是15mm。本專利技術的有益效果是：可以準確的判斷斷路器弧觸頭的失效，并且還可以根據該方法的實驗數據判斷指導對斷路器弧觸頭的維護與修理；該方法只根據動態接觸電阻分析；采用侵蝕前后比對的方法評價斷路器弧觸頭的接觸行程。將兩者結合共同作為斷路器弧觸頭侵蝕狀態評價方法，能夠較好的反映弧觸頭在徑向與軸向的侵蝕狀態變化。該方法也可用于常規運行斷路器弧觸頭侵蝕狀態的評價，指導制定斷路器的檢修策略。本方法的優點是基于動、靜弧觸頭間機械壓力變化，比較弧觸頭動態接觸電阻平均值R,準確反映弧觸頭侵蝕狀態變化。下面結合附圖和實施例對專利技術作一詳細描述。附圖說明圖1格林渥與威靈遜的模型依據圖；圖2靜弧觸頭和動弧觸指接觸形象示意圖；圖3“合-分”過程動態接觸電阻曲線示意圖；圖4不同直徑靜弧觸頭的分閘動態接觸電阻曲線示意圖；圖5不同長度靜弧觸頭加工示意圖；圖6端部具有不同傾角的圓錐形狀示意圖；具體實施方式一種SF6斷路器弧觸頭失效檢測方法，SF6斷路器弧觸頭包括動弧觸頭和靜弧觸頭，動弧觸頭是一種8觸指的動弧觸指(是帶孔的指套)，靜弧觸頭是柱狀結構；動弧觸指和靜弧觸頭相套接觸，所述SF6斷路器弧觸頭失效分別包括弧觸頭接觸電阻大于設定電阻閾值和弧觸頭接觸行程減小閾值；侵蝕閾值直接根據使用接觸的長度需要設定，其設定對弧觸頭接觸電阻沒有影響，其頭部形狀的改變相互變化不大，后面會通過測量予以驗證；但弧觸頭接觸電阻主要是與靜弧觸頭徑向侵蝕程度有關，因此，所述設定電阻閾值由徑向輔助測量驗證方法獲取，其步驟包括：第一步：按照弧觸頭尺寸結構分別制作一個動弧觸頭和多個靜弧觸頭，所述多個靜弧觸頭的直徑從靜弧觸頭原始設計尺寸依次減小；第二步：分別對依次減小直徑的靜弧觸頭與動弧觸頭做模擬現場的實驗測量獲取各自的動態接觸電阻，其動態接觸電阻會隨依次減小直徑的靜弧觸頭依次增大；第三步：將動態接觸電阻小于1毫歐的多個依次增大的電阻值進行比較，當依次增大的一個電阻值的增大跳躍大于一個設定值臺階時，所述的一個電阻值為電阻閾值的預選值；這里的動態接觸電阻小于1毫歐的意思是：當動態接觸電阻等于或大于1毫歐時，弧觸頭已經是處于失效，沒有比較的價值了；第四步：將所述的預選值與斷路器連接導桿的電阻相加得到最終的電阻閾值。其中：所述多個靜弧觸頭至少是5個。并且，所述多個靜弧觸頭的直徑從設計尺寸依次減小，是以0.5mm的階梯尺寸減小。實施例中：所述實驗測量獲取各自的動態接觸電阻是對每一個靜弧觸頭進行多次試驗測量的動態接觸電阻平均值。其中：所述的試驗測量至少是10次。實施例中：所述動態接觸電阻值的測量是將測量點分別設置在弧觸頭的動弧觸頭和靜弧觸頭的底端，在弧觸頭先合后分的動作過程中，通過測量電流和電壓然后計算得到動態接觸電阻值。下面對上述實施例做一詳細的描述與推理：一，弧觸頭形貌徑向變化測量方法理論依據：動、靜弧觸頭間的接觸是金屬材料的面與面接觸，符合格林渥與威靈遜提出的表面凸丘分布的面接觸數學模型，基于格林渥與威靈遜的面接觸數學模型推導出了弧觸頭間接觸電阻計算方法，能更準確的反映接觸電阻與弧觸頭形貌結構的物理關系。根據格林渥與威靈遜的模型，兩個表面粗糙的弧觸頭接觸可用一個具有大量微觀凸丘的接觸面與一個理想的光滑平面接觸表示，如圖1所示。圖1中z為接觸面的微觀起伏凸丘的高，d表示兩個表面壓到和參考平面距離為d時停止，原來高度大于d的凸丘都會發生接觸，由于觸頭間接觸力較大，此處不考慮表面膜的影響。格林渥與威靈遜推導出兩接觸面間總收縮電導、實際接觸面積與接觸力分別為:G＝2ηAaρ-1r1/2σ1/2f1/2(h)(2)Ab＝3.14ηAarσf1(h)(3)式中：Aa為兩接觸面的視在接觸面積；η為視在接觸面上凸丘的密度；σ為接觸面表面凸丘高度的標準偏差；r為接觸面微觀起伏凸丘頂部的曲率半徑；E為接觸材料的彈性模量；ρ為材料電阻率；h為歸一化間距，等于d/σ。式中φ*(S)為表面凸丘歸一化的高度分布，一般接觸面凸丘的高度分布接近于高斯分布或指數分布。對于斷路器自力型弧觸頭，可將其接觸的表面凸丘視為服從指數分布，則φ*(s)＝e-s，函數fn(h)為n！e-h，則由式(2)—(4)推導，可獲得單個動弧觸頭與靜弧觸頭的接觸電導、實際接觸面積與接觸壓力為G＝1.77ηAaρ-1r1/2σ1/2e-h(6)Ab＝3.14ηAarσe-h(7)將式(8)經轉換代入式(6)，可得：則有：式中R為單個動弧觸頭與靜弧觸頭間的接觸電阻，R與材料的彈性模量E、表面凸丘高度的標準偏差σ以及電阻率ρ成正比，與觸頭間接觸壓力成反比。對于自力本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種SF6斷路器弧觸頭失效檢測方法，SF6斷路器弧觸頭包括動弧觸頭和靜弧觸頭，動弧觸頭和靜弧觸頭相套接觸，所述SF6斷路器弧觸頭失效分別包括弧觸頭接觸電阻大于設定電阻閾值和弧觸頭接觸行程減小閾值；其特征在于，所述設定電阻閾值由徑向輔助測量驗證方法獲取，其步驟包括：第一步：按照弧觸頭尺寸結構分別制作一個動弧觸頭和多個靜弧觸頭，所述多個靜弧觸頭的直徑從靜弧觸頭原始設計尺寸依次減小；第二步：分別對依次減小直徑的靜弧觸頭與動弧觸頭做模擬現場的實驗測量獲取各自的動態接觸電阻，其動態接觸電阻會隨依次減小直徑的靜弧觸頭依次增大；第三步：將多個依次增大的電阻值進行比較，當依次增大的一個電阻值的增大跳躍大于一個設定值臺階時，所述的一個電阻值為電阻閾值的預選值；第四步：將所述的預選值與斷路器連接導桿的電阻相加得到最終的電阻閾值。

【技術特征摘要】
1.一種SF6斷路器弧觸頭失效檢測方法，SF6斷路器弧觸頭包括動弧觸頭和靜弧觸頭，動弧觸頭和靜弧觸頭相套接觸，所述SF6斷路器弧觸頭失效分別包括弧觸頭接觸電阻大于設定電阻閾值和弧觸頭接觸行程減小閾值；其特征在于，所述設定電阻閾值由徑向輔助測量驗證方法獲取，其步驟包括：第一步：按照弧觸頭尺寸結構分別制作一個動弧觸頭和多個靜弧觸頭，所述多個靜弧觸頭的直徑從靜弧觸頭原始設計尺寸依次減小；第二步：分別對依次減小直徑的靜弧觸頭與動弧觸頭做模擬現場的實驗測量獲取各自的動態接觸電阻，其動態接觸電阻會隨依次減小直徑的靜弧觸頭依次增大；第三步：將多個依次增大的電阻值進行比較，當依次增大的一個電阻值的增大跳躍大于一個設定值臺階時，所述的一個電阻值為電阻閾值的預選值；第四步：將所述的預選值與斷路器連接導桿的電阻相加得到最終的電阻閾值。2.根據權利要求1所述...

【專利技術屬性】
技術研發人員：傅中，李志兵，王劉芳，劉北陽，程登峰，楊為，楊景剛，劉媛，
申請(專利權)人：中國電力科學研究院，國網安徽省電力公司電力科學研究院，國網江蘇省電力公司電力科學研究院，國家電網公司，
類型：發明
國別省市：北京;11