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【精彩论文】低温环境下高压断路器故障模拟
观点凝练
摘要：高压断路器是电力系统中的重要设备，发生故障会对电力系统的安全稳定运行造成影响。低温环境会影响断路器的开断性能，为研究低温下故障对断路器的影响，建立了液压弹簧机构和分合闸线圈模型，仿真分析了低温、分合闸线圈故障对分合闸时间与线圈电流的影响。搭建了低温环境下的故障模拟实验平台，在不同低温等级下进行了大量故障模拟实验。将断路器分合闸时间、分合闸线圈电流和振动信号边际谱能量作为特征量，分析其变化规律。研究发现：低温环境影响断路器的开断性能；断路器的分合闸时间随着温度的降低而增大；温度对线圈电流影响很小；–10℃以下振动信号边际谱能量变化较小。研究结果为低温环境下断路器的故障诊断提供了参考。
结论：为了研究低温环境对断路器故障检测的影响，本文对低温与分合闸线圈故障进行了仿真分析，搭建了低温环境下的故障模拟实验平台，进行了不同低温情况、分合闸线圈电压不稳定、线圈回路接触不良以及碟簧储能不到位的断路器分合闸实验，得到如下结论。
1）低温环境影响液压油黏度，进而影响液压弹簧断路器的开断性能。随着温度的降低，分合闸时间增大，但对分合闸线圈电流特征参数影响较小；温度对振动信号有影响，在–10 ℃左右振动信号的边际谱能量发生较大变化，在更低温度下振动信号的边际谱能量变化不明显。
2）当断路器发生线圈电压不稳定与线圈回路接触不良故障时，线圈电流的特征参数产生变化，随着线圈电压的增大或线圈回路电阻的减小，I1、I2、I随之增大，t1、t2、T、∆t、∆I随之减小；而振动信号的边际谱能量变化很小。
3）液压碟簧断路器发生碟簧储能不到位故障影响断路器的开断速度。碟簧储能量越小，断路器分合闸时间越长、振动信号的边际谱能量中IMF分量越小；而对分合闸线圈电流影响较小。
本次试验由于环境条件限制，仅对–5 ℃ ~ –25 ℃温度内的特征参数进行了分析，后续可以补充–30 ℃以下各工况的特征参数变化情况，得到适用范围更广的规律，为高压断路器的故障诊断提供参考。
引文信息
张健, 张朋, 徐惠, 等. 低温环境下高压断路器故障模拟[J]. 中国电力, 2023, 56(5): 153-162.ZHANG Jian, ZHANG Peng, XU Hui, et al. Fault simulation of high-voltage circuit breaker in low-temperature environment[J]. Electric Power, 2023, 56(5): 153-162.往期回顾
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审核：方彤
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