高压断路器典型机械故障模拟与诊断
基于经验模态分解的高压断路器机械故障诊断方法
基于经验模态分解的高压断路器机械故障诊断方法经验模态分解（Empirical Mode Decomposition，简称EMD）是一种新型信号分解方法，它是将任意一个信号分解成有限个本地特征模态函数的叠加，每个本地特征模态函数具有自然的物理或经济意义。
基于EMD的高压断路器机械故障诊断方法是利用EMD对高压断路器机械故障信号进行分解，提取其各个频带信号的故障特征，从而实现机械故障的诊断。
该方法的具体步骤如下：步骤一、信号采集利用振动传感器采集高压断路器机械故障信号，并将其传输到计算机进行处理。
步骤二、信号预处理在进行信号分析前，需要对信号进行预处理，包括去除趋势项和直流分量、消噪等。
其中，去除趋势项和直流分量可通过高通滤波器实现，而消噪则可采用小波阈值去噪方法。
步骤三、信号分解将经过预处理后的信号进行EMD分解，得到各个本地特征模态函数。
步骤四、本地特征模态函数包络分析对各个本地特征模态函数进行包络分析，提取其特征参数，包括振幅、峰值、波形因子等，并对其进行聚类分析，得到各个频带信号的故障特征。
步骤五、诊断判定根据各个频带信号的故障特征，结合先前的实验数据或经验知识，进行机械故障的诊断判定。
具体方法包括模糊诊断、神经网络诊断、支持向量机诊断等。
该方法具有非常高的准确性和可靠性，能够有效地诊断高压断路器机械故障。
同时，该方法还具有实时性和灵敏度高的特点，可以实现对机械故障的实时监测和追踪。
因此，该方法在高压断路器的机械故障诊断领域有着广泛的应用前景。
总之，基于经验模态分解的高压断路器机械故障诊断方法是一种新型、先进的故障诊断技术，具有精度高、实时性好、灵敏度高等优点，在实际应用中具有广泛的应用前景。
高压断路器的故障诊断与排除
高压断路器的故障诊断与排除高压断路器是电力系统中重要的保护设备，它用于在电路发生故障时快速切断电流，以防止设备受到过载或短路的损害。
然而，由于长期使用和其他因素的影响，高压断路器也可能会出现故障，需要进行诊断和排除。
本文将介绍高压断路器故障的基本分类和常见排除方法。
1. 故障分类高压断路器的故障可以分为机械故障和电气故障两类。
1.1 机械故障机械故障是指高压断路器内部的机械部件出现故障，导致断路器无法正常运行。
1.1.1 接触不良接触不良是高压断路器常见的机械故障之一。
当高压断路器的接触电阻过大或接触面积减小时，会导致接触不良，使得电流无法正常通过。
此时，可以针对接触部分进行清洁、涂抹导电脂等维护操作来解决问题。
1.1.2 机械磨损长时间使用可能导致高压断路器的机械部件磨损，例如弹簧疲劳、触头磨损等。
当这些部件磨损严重时，可能会导致断路器无法正常闭合或分断电流。
解决方法是定期检查和更换磨损的零部件。
1.2 电气故障电气故障是指高压断路器在电流过大或过载的条件下出现的故障。
1.2.1 过载保护动作高压断路器具有过载保护功能，当电流超过额定值时，断路器会自动跳闸以防止设备过热。
然而，如果高压断路器频繁跳闸，可能是因为负载电流过大或断路器额定电流设置不合理。
解决方法是检查负载电流和断路器的额定电流是否匹配，并进行必要的调整。
1.2.2 短路故障短路故障是指电路中出现电流突然增大的情况。
高压断路器在检测到短路故障时，会快速跳闸以切断电流。
常见的短路故障原因包括绝缘损坏、设备接线错误等。
解决方法是通过检查和修复绝缘问题，或更正错误的接线方式。
2. 故障诊断与排除方法在面对高压断路器故障时，可采取以下诊断和排除方法：2.1 观察与检查首先，通过观察高压断路器的工作状态和指示灯等信息，判断是否存在明显的机械或电气故障。
然后，检查高压断路器的接线、连接器、触点等部分是否正常，并进行必要的清洁和拧紧操作。
2.2 使用测试设备使用合适的测试设备，如电流表、电压表等，对高压断路器的电气参数进行测试和测量。
高压隔离开关机械故障分析及诊断技术
高压隔离开关机械故障分析及诊断技术高压隔离开关是电力系统中常见的一种设备，主要用于电力系统中的电气隔离和线路的断电。
然而，在使用高压隔离开关的过程中，由于作用环境恶劣、振动、老化等原因，往往会出现机械故障。
因此，机械故障的分析和诊断技术对于确保高压隔离开关的正常运行具有非常重要的意义。
一、机械故障的分类高压隔离开关的机械故障分为开断故障和动作故障两种。
1.开断故障开断故障指在开断电缆或线路时，开关不能断开，或者断开时不能彻底地断开，形成电弧爆炸。
其主要原因是导电触头间隙过大或者过小，或导电触头的形变或磨损导致电弧无法熄灭。
此外，接头部位松动、导电触头锈蚀、绝缘材料老化等因素也会导致开断故障的产生。
2.动作故障动作故障指在动作运行过程中，开关不能完全合上或者合上后不能稳定地保持闭合状态。
其主要原因是机构、连杆、极柱等机械部件在运动过程中失调或者磨损严重。
另外，导电触头的接触不良、开关弹簧失效，甚至电动机故障等因素也会导致动作故障的产生。
二、机械故障的诊断技术针对不同的机械故障，有不同的诊断技术，下面列举了几种常见的诊断方法。
1.视觉检查视觉检查是诊断机械故障的最基本方法。
通过检查开关外观，可以发现接头部位是否松动、导电触头是否有锈蚀、绝缘材料是否老化等情况。
2.电测电测是诊断高压隔离开关机械故障的常用方法。
通过测量导电触头和接触器之间的电阻，可以检测电触头的接触情况。
如果导电触头接触不良，电阻值会偏大。
3.磁粉探伤磁粉探伤能够检测材料的表面和内部裂纹，适用于检测铁及铁合金材料，可用于检测隔离开关机械部件的损伤。
4.振动与声学检测振动与声学检测可以检测高压隔离开关机械故障的早期迹象。
通过检测设备的振动和声音，可以判断机械部分是否存在松动、摩擦和磨损等情况。
5.红外热像技术红外热像技术可以通过检测设备表面的红外辐射来探测问题的源头。
通过红外热像仪对被检测对象进行扫描，并得到红外热像图像，从而判断机械部位是否存在过热现象。
探究高压断路器机械故障诊断技术
2019.6 设备监理38Technological Process技术工艺0 引言高压断路器的种类很多，结构复杂，另外其性能又受到安装的地理环境和天气状况等外部因素的影响，所以高压断路器的故障类型各不相同。
通过分析国内外对高压断路器故障相关统计数据发现，其中机械故障占了60% ~ 70%左右，因此，研究分析高压断路器机械故障类型和原因，实时监测高压断路器的运行状态，及时发现并解决高压断路器潜在的机械故障，将有利于高压断路器的稳定运行，提高供电系统的安全性能和经济性能，构建强大的智能电网。
1 高压断路器结构和各构件的功能高压断路器型号繁多，但是大部分结构都是由两个经典类型演变而来：一种是外壳带电型，另一种是外壳接地型。
其结构如图1所示。
根据图1可知，高压断路器根据结构划分，一般包括几种结构：断路装置、绝缘支撑器件、操动装置、传动杆装置以及二次控制回路和支撑底座等。
断路装置的功能是接通和切断线路中流过的电流，在断路装置中灭弧室的作用最为关键，其运行状态直接影响高压断路器的工作性能。
按照各个结构件的功能和用途，高压断路器由以下总成组成：导电总成、绝缘总成、接触与灭弧总成以及操动机构总成。
导电总成主要功能是接通和切断电流，当正常电流探究高压断路器机械故障诊断技术■ 高崇 李刚摘要：高压断路器是电力输送过程中十分重要的开关装置，具有保护和控制电力系统安全运行的作用。
因此，有必要对高压断路器机械故障进行诊断，分析发生机械故障的原因，总结故障检测的技术。
关键词：高压断路器 机械故障 开关装置 诊断技术通过导电总成时，导电总成始终闭合良好，但是当异常电流通过导电总成时，导电总成能够配合继电保护器迅速切断电路。
绝缘总成主要作用是满足断路器各结构之间的电气绝缘要求。
接触与灭弧总成的重要功能是闭合和切断电路，以及消除合闸和分闸过程中的电火花，它承担着高压断路器的安全性能。
操作机构总成的主要功能是完成动静触头接触和分开。
高压断路器的故障诊断与维修
高压断路器的故障诊断与维修高压断路器是电力系统中非常重要的设备，用于保护电力设备和维持电力系统的正常运行。
然而，由于长期使用和其他外界因素的影响，高压断路器可能会遇到各种故障。
在本文中，将针对高压断路器的故障进行诊断和维修的相关知识进行探讨。
一、故障诊断1. 观察和检查当高压断路器出现故障时，首先应该进行观察和检查。
检查断路器的外观是否有明显的损坏或异常，如烧焦、变形等。
同时，检查断路器的接线是否牢固，有无松动或腐蚀现象。
观察和检查可以帮助快速确定故障的大致范围和性质。
2. 测量和测试在故障诊断中，测量和测试是必不可少的一步。
使用合适的测试设备，如万用表、绝缘电阻测试仪等，来检测断路器的各种参数和性能。
例如，可以测量断路器的电流、电压、接触电阻等，以判断其是否正常工作。
同时，还可以进行绝缘测试，以确定绝缘是否完好。
3. 故障分析根据观察和测量结果，进行故障分析是找出问题所在的关键。
根据不同的故障特征和现象，可以将故障分为接触不良、触发机构故障、绝缘故障等。
通过仔细分析每个故障的原因和影响，可以有针对性地制定维修方案。
二、故障维修1. 更换损坏部件在故障诊断确定了故障的具体部件之后，应该及时进行更换。
根据实际情况，选购适配的备件，并依据操作手册或专业人员指导进行更换。
在更换过程中，一定要注意安全操作，避免二次损坏或人身伤害。
2. 清洁和维护定期清洁和维护高压断路器是预防故障和延长使用寿命的重要措施。
清洁断路器表面的灰尘和污垢，保持其正常运行和散热。
同时，对断路器内部的绝缘、接触部件进行维护和润滑，确保其正常工作。
3. 校正和调试在进行故障维修后，还需要进行校正和调试，以确保断路器的性能符合要求。
校正和调试过程中，可以使用专业的测试设备和工具，如合格率测试仪、调试控制器等。
根据不同的故障类型，进行相应的操作和调整，使断路器能够正常工作。
三、维修注意事项1. 安全第一高压设备的维修涉及到较高的电压和电流，因此安全意识和操作要非常重视。
高压断路器机械特性监测及故障模式识别方法的分析
高压断路器机械特性监测及故障模式识别方法的分析摘要：高压断路器是电力系统中发电与用电之间的联系环节，通过断路器的工作实现电网运行的控制作用和对电气设备故障的保护作用。
现阶段电力系统当中，高压断路器的机械结构主要分为导电、绝缘、接触、灭护和操作系统等部分，而常见的机械故障则表现在拒分、拒合、误分、误合等层面。
本文通过对高压断路器的机械构造和特性进行分析，得出对于高压断路器可能存在的机械故障的检测和识别办法，并给出相应的处理措施。
关键词：高压断路器；电力系统；电气设备；故障识别高压断路器的机械故障检查和识别主要是诊断机械状态下断路器的工作参数的变化，从而断定断路器灭弧系统工作是否正常。
目前电力系统当中对于高压断路器的在线监测手段主要体现在时间特性的监测、断路器的振动信号监测和分合闸线圈的电流监测三个方向。
随着技术的革新和进步，目前类似于GIS检测系统和CBwatch监测系统等应用较为广泛的断路器监测系统已经具备了极高的智能水平，代表着断路器故障监测已经进入新的发展阶段。
一、高压断路器的基本构造和工作原理（一）高压断路器的基本构造额定电压在3kV以上，在电力系统中一般在110kV以上的输配电断路器被称为高压断路器。
根据电网需求，高压断路器需要实现对电力设备投入或者退出运行起到控制作用，并且在电网安全运行过程中起到保护作用。
因此高压断路器的结构构成需要包含以下几个内容。
1.导电部分构成导电部分指高压断路器当中的导通电流这一部分，在高压断路器当中，导电部分需要具有能够通过长时间正常负荷电流和一段时间的异常电流的承受能力，如可以承受一段时间内的负荷异常电流或者短路电流等。
2.绝缘部分构成绝缘部分是断路器与电气绝缘的部分，高压断路器的绝缘部分需要包含断口绝缘、相间绝缘以及对地绝缘三个部分。
3.接触系统与灭护装置构成这一部分的构成是高压断路器的开断、关合的电路执行部分，要求具备表征断路器的合闸分闸能力。
4.操作系统在高压断路器当中，操作系统多数情况是指促使接触头分段、接通的部分，通过这一部分功能的实现，可以使断路器的规定动作中的动作时间和速度符合程序规定的具体要求。
高压开关设备机械试验中的故障诊断分析
高压开关设备机械试验中的故障诊断分析高压开关是电力系统中重要的设备之一，其作用是在高压电网中进行分、合闸，以保证电网的可靠运行。
高压开关设备在长期使用过程中，容易出现各种故障，如断路器跳闸、合闸无效、机构卡锁等等，这些故障严重影响电力系统的正常运行，必须及时解决。
1.断路器跳闸断路器跳闸是高压开关设备常见的故障之一，其原因一般有以下几种：（1）电气故障：如短路、过载等，导致断路器自动跳闸保护。
（2）机械故障：如触头接触不良、传动机构失效等，导致手动跳闸或自动跳闸。
（3）操作不当：如断路器未关闭就进行合闸操作等。
解决断路器跳闸的问题，首先需要确定故障的原因。
对于电气故障，需要进行电学测试，查找设备中的电气问题。
对于机械故障，需要打开设备进行机械检查和维修。
对于操作不当引起的跳闸，必须对操作人员进行培训教育，避免类似问题的再次发生。
2.合闸无效高压开关设备合闸无效是指合闸操作无法使设备合上，常见原因有以下几种：（3）污染和腐蚀：如角铁表面污染或腐蚀，影响其接触电性能。
解决合闸无效的问题，需要根据故障原因进行分析和解决。
如断路器故障可以进行电学测试，其他机械故障需要进行机械检修。
对于污染和腐蚀问题，可以进行清洗和维护。
3.机构卡锁机构卡锁是常见的高压开关设备故障之一，其表现为合闸操作或断开操作时机构卡住无法动作。
通常原因是机构齿轮处传动机构的润滑不良，导致卡滞或卡住。
此外，还可能是机械部件松动，导致机构不匀称或不对称，进行操作时机构在某个位置处卡住。
解决机构卡锁问题，需要对机械部件进行检查和维修。
对于润滑不良问题，需要进行润滑油的更换和加油。
同时，需要注意机械部件的紧固状态，保证机构匀称和对称。
综上所述，高压开关设备机械试验中的故障诊断需要根据实际情况进行分析和解决，依据不同问题采用相应的维修和保养措施，以确保设备的正常运行。
高压自动断路器的故障模式与失效分析
高压自动断路器的故障模式与失效分析高压自动断路器是电力系统中的一种重要保护设备，用于断开过载电流、短路电流以及地故障电流。
然而，即使是高质量的自动断路器，也有可能出现故障和失效。
本文将对高压自动断路器的故障模式与失效进行分析，并探讨可能的原因及解决方法。
1. 触点焊接故障触点焊接故障是高压自动断路器最常见的问题之一。
当断路器进行开关操作时，触点之间会产生电弧，这会导致触点表面磨损和熔化。
当触点磨损严重时，就有可能发生触点焊接故障，导致断路器无法正常分断电路。
触点焊接故障的原因可以是多方面的，如触点材料质量不佳、触点间隙过小、长期使用导致触点磨损等。
为了解决这个问题，可以采取以下措施：- 选用高质量的触点材料，如铜合金，来提高触点的耐磨性和导电性能；- 控制触点间隙的大小，使其满足设计要求；- 定期检查和维护断路器，及时更换磨损严重的触点。
2. 绝缘性能失效高压自动断路器在正常情况下应具备良好的绝缘性能，以防止电弧产生和漏电流的发生。
然而，由于电力系统的运行环境复杂，一些外界因素可能导致绝缘性能失效，如湿度、污秽、灰尘等。
绝缘性能失效可能会导致以下问题：- 电弧击穿：绝缘性能失效可能导致电弧在断路器内部产生，并从不应该存在电弧的位置击穿，造成设备损坏或人身伤害。
- 漏电流：绝缘性能失效可能导致漏电流产生，进而引起电流过大、设备过热等问题。
要解决绝缘性能失效的问题，可以采取以下措施：- 定期检查和清洁断路器设备，保持干燥和清洁的环境；- 加装绝缘套管等绝缘保护措施，提高绝缘性能；- 定期进行击穿试验和绝缘电阻测试，及时发现和处理潜在问题。
3. 机械故障高压自动断路器在正常操作中需要承受重复的机械应力，如开关操作、电动机驱动、气压操作等。
这些机械应力可能会导致断路器内部的机械部件损坏或失效。
常见的机械故障包括：- 机械部件断裂：由于长期重复的机械应力作用，一些机械部件可能会出现断裂，如弹簧、脱扣机构等。
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高压断路器典型机械故障模拟与诊断
发表时间：2019-11-19T17:06:19.517Z 来源：《河南电力》2019年5期作者：柳贡强
[导读] 本文分析了断路器操动机构分合闸操作中的机械运动过程，结合振动信号确定了以振动事件作为振动信号特征的提取方法，对高压断路器典型故障进行模拟，并利用振动事件时间特征参量对其进行诊断，建立断路器故障与振动图谱间的关系，为断路器状态监测技术的研究应用奠定了理论基础。
（国网黑龙江省电力有限公司黑龙江哈尔滨 150000）
摘要：本文分析了断路器操动机构分合闸操作中的机械运动过程，结合振动信号确定了以振动事件作为振动信号特征的提取方法，对高压断路器典型故障进行模拟，并利用振动事件时间特征参量对其进行诊断，建立断路器故障与振动图谱间的关系，为断路器状态监测技术的研究应用奠定了理论基础。
关键词：高压断路器；典型；机械故障；模拟；诊断
引言
高压断路器是电力系统的关键设备之一，当它发生故障时往往会带来严重的后果。
许多断路器的故障率并不因为周期性检修而降低，而且有些断路器在被检修后可靠性反而大大降低，每台断路器的实际故障情况不能预测。
国内外对断路器故障的统计分析表明，高达60%～70%的断路器故障（包括拒分、拒合和误动）源于机械原因，而操动机构和传动系统的故障是造成拒分、拒合和误动的主要原因；同时据统计在断路器严重和危机缺陷中，电气控制回路与机械故障是主要缺陷，占68%，其中传动机构松动变形、储能系统故障、弹簧机构弹簧出现裂纹等缺陷占主要缺陷的46%，因此加强断路器机械状态的检测和诊断对保证断路器安全稳定运行具有重要意义。
1 振动事件提取方法
断路器在操作过程中会产生一系列的撞击或摩擦，这些撞击和摩擦事件可以通过振动信号反映出来。
通过对断路器机构动作原理的分析及关键部位的检测，就可以确定断路器动作过程中反映断路器机械状态的关键事件[1]。
测量系统测得振动信号后，需经过一定的信号分析处理方法，才能得到表征断路器机械状态的特征参量，综合使用小波分析方法、包络分析方法和突变信号起始点提取方法对振动信号进行处理，提取振动事件的起始点作为特征量[2]。
首先使用数据格式转换程序模块对采集到的信号进行格式转换以便于快速分析处理，然后对原信号进行小波去噪处理，处理掉试验现场噪声。
而后对去噪后的数据进行希尔伯特变换、低通滤波等处理得到清晰的包络谱线，最后再使用突变信号起始点提取法，得到振动事件的发生时刻并以此作为断路器的振动信号的特征参量。
图1为振动信号分析处理流程图。
图2 分闸电磁铁图3 分闸脱扣器
缺陷特征参量比较图缺陷特征参量比较图
2.2 脱扣器故障
断路器在合闸状态时，分闸电磁铁顶杆与脱扣器锁闩间隙正常值范围为0.8-1.0mm。
分别调节顶杆与脱扣器锁闩间隙至0.5mm和
1.7mm，其他间隙距离不变，这样就可以模拟脱扣器锁闩松动造成的脱扣器故障。
两种状态下，分别进行了5次合闸操作和5次分闸操作。
图2为分闸脱扣器缺陷特征参量比较图，代表顶杆与锁闩间距小状态的上部曲线与标准状态的中间曲线相比，有20ms的延后。
这是因为顶杆与锁闩的间距小，顶杆在运动速度较小时即有较大的反力，造成了振动事件发生时刻的延后和较大的发生时刻分散性（可达8ms以上）。
下部曲线代表顶杆与锁闩间距大状态，该曲线与标准状态中间曲线相比，有1ms左右的提前，分散性也较小，较为稳定。
分析原因为：顶杆与锁闩间距大，动铁芯所带动的顶杆有较长的加速运动距离，从而可以较快的带动锁闩完成分闸操作，致使分闸振动事件有提前的趋势。
2.3 传动机构故障
调节输出拉杆可以改变凸轮与主拐臂之间的距离，模拟断路器传动机构故障。
断路器分闸状态下，凸轮与主拐臂间正常距离为
1.0mm，试验中分别调节此距离至0.4mm、和1.9mm，每种距离条件下分别进行了5次合闸操作和5次分闸操作。
合闸操作中的前四个振动事
件在三种状态下基本一致。
试验结果显示合闸振动事件（合闸电磁铁动静铁芯碰撞、合闸脱扣件与支座碰撞、合闸保持掣子与合闸锁闩碰撞和合闸保持掣子与棘轮碰撞）与主拐臂输出连杆长度无关。
而合闸振动事件（分闸保掣子与主拐臂止位销多次碰撞）则随着凸轮与主拐臂间距的增大而提前，表现出较强的规律性。
3 故障模拟与诊断
特征量提取以后，故障识别就成为下一步工作，包括判断设备已发生故障及故障的原因。
（1）专家系统法。
故障诊断专家系统是一种人工智能的计算机诊断系统，它能够模仿该领域专家的思维模式，通过理论分析、实践经验和实验建立起一个可靠的知识库，对得到的信息进行推理分析，从而对设备的状态做出决策。
但是故障诊断专家系统建立知识库较困难，特别是复杂故障诊断时，所需知识库更为庞大。
（2）粗糙集理论。
粗糙集理论是基于不可分辨性的思想和知识简化的方法，在保持分类能力不变的情况下，通过知识约简，从数据中推理逻辑规则作为知识系统的模型。
（3）人工免疫网络法。
人工免疫网络是通过模拟生物免疫系统的新型智能算法，具有很强的学习能力。
在进行训练期间，将故障信息作为系统的抗原，面在相应的系统山现抗体，通过多次迭代形成抗体集，当分辨故障类别时，可以将距高抗原最近的抗体集作为诊断依据。
4 结论
本文通过提取振动信号的振动事件起始点作为分析振动信号特征参量的分析方法，并确定了振动事件起始点的提取算法。
通过高压断路器分闸电磁铁故障、脱扣器故障、传动机构故障，证明了振动事件起始点分析方法的有效性，建立了振动波谱与故障类型的关系。
由于断路器的固定方式、环境条件等试验条件与现场运行时有一定差距，模拟故障大多为单因素变化的结果，如调节拉杆的长度或弹簧的压缩量，实际运行中所发生故障一般为多因素变化的综合结果。
大量积累现场故障数据，深入研究故障演变规律，通过数据积累和统计，建立各类型断路器的各种故障、缺陷及其严重程度、故障原因、发生概率的数据库，可以为故障诊断技术的实际应用提供基础性的现场样本数据。
目前断路器实行的状态检修是以状态检测、监测和故障诊断为基础，它根据断路器的运行与检修的历史试验数据、监测数据，分析趋势，诊断状态，评估寿命，确定检修项目及周期。
避免失修与过修现象的发生，延长设备寿命、降低维护成本。
本文的研究内容为下一步断路器状态监测技术的研究应用奠定了理论基础，具有很强的现实指导意义。
参考文献：
[1]孙来军，胡晓光，纪延超.改进的小波包-特征熵在高压断路器故障诊断中的应用[J].中国电机工程学报，2007（12）：103-108.
[2]沈力，黄瑜珑，钱家骊.高压断路器机械状态监测的研究[J].中国电机工程学报，1997（02）：113-117.。