摘　要：基于診斷技術(shù)的壽命預(yù)測(cè)是斷路器維修技術(shù)的新階段，本文從斷路器觸頭電壽命這一方面進(jìn)行了研究，提出了觸頭電壽命的工程實(shí)用的監(jiān)測(cè)方法。 關(guān)鍵詞：斷路器　觸頭　電壽命預(yù)測(cè)　監(jiān)測(cè) 0　前　言 隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，電力設(shè)備的診斷技術(shù)經(jīng)歷了一個(gè)從不科學(xué)到較科學(xué)的逐步發(fā)展過(guò)程?；谠\斷技術(shù)的壽命預(yù)測(cè)就是根據(jù)電力設(shè)備的老、劣化規(guī)律及影響和決定因素，通過(guò)對(duì)各種檢測(cè)方法（離線或在線）取得各種信息，經(jīng)過(guò)科學(xué)全面綜合分析，掌握設(shè)備的當(dāng)前狀況和壽命期望［1］，它是實(shí)現(xiàn)電力設(shè)備狀態(tài)維修基礎(chǔ)和前提。 1988年～1991年國(guó)際大電網(wǎng)會(huì)議對(duì)72.5kV及以上現(xiàn)代單壓式SF6斷路器作了世界調(diào)查，調(diào)查表明：機(jī)械故障占70%～80%，電氣故障居其次。由于長(zhǎng)期的計(jì)劃?rùn)z修，盲目的解體拆卸浪費(fèi)了大量的人力物力，造成停電損失和降低設(shè)備壽命等，使人們更加強(qiáng)了對(duì)斷路器，如觸頭狀態(tài)、電壽命等電氣性能監(jiān)視必要性的認(rèn)識(shí)。 以往對(duì)電磨損的監(jiān)測(cè)是記錄累計(jì)開斷電流或累計(jì)電弧能量（I2t）。事實(shí)上，同一斷路器在同樣的外部條件下先后開斷兩次同樣大小的電流值，其燒損程度也不可能相同［2～3］。大家知道，開斷電流相差很大時(shí)，斷路器觸頭的燒損機(jī)理不同，燒損相差很大，因此，用累計(jì)開斷電流來(lái)判斷觸頭燒損量是不夠的；另外電磨損雖然取決于電弧能量，但還與觸頭分?jǐn)嗨俣鹊扔嘘P(guān)，電磨損與電弧能量沒有比例關(guān)系。因此要對(duì)斷路器觸頭電磨損、電壽命監(jiān)測(cè)作進(jìn)一步研究，對(duì)斷路器觸頭進(jìn)行電壽命監(jiān)測(cè)需要解決電壽命的概念和工程實(shí)施方法問題。 1　不同斷路器觸頭電壽命的標(biāo)定方法 1.1　觸頭相對(duì)電磨損與相對(duì)電壽命的提出 觸頭的磨損系指多次開斷閉合后，觸頭接觸表面逐漸損壞（變形、燒毛、材料脫落等）的現(xiàn)象，觸頭的磨損主要是電磨損。電磨損主要表現(xiàn)為觸頭的凈損失、觸頭材料的金屬轉(zhuǎn)移和化學(xué)腐蝕，凈損失多是在電弧高溫作用下已熔融或氣化的觸頭表面被流體介質(zhì)沖走或噴濺所造成。觸頭的電磨損又取決于電弧能量即開斷電流和燃弧時(shí)間。大量的試驗(yàn)結(jié)果表明，從斷路器累計(jì)電磨損的角度考慮，雖然燃弧時(shí)間的長(zhǎng)短對(duì)單次開斷是隨機(jī)的，但對(duì)多次開斷，其平均燃弧時(shí)間則是趨近的（20次開斷與30次開斷的平均燃弧時(shí)間有幾乎相同的標(biāo)準(zhǔn)差），即隨機(jī)因素對(duì)燃弧時(shí)間分散性及是否為首開相的影響從累計(jì)的角度來(lái)考慮可以忽略不計(jì)，也就是說(shuō)，斷路器的電磨損可以用開斷電流作參照量。 設(shè)額定短路開斷電流下單次開斷的電磨損為M，對(duì)應(yīng)的允許開斷次數(shù)為N。從統(tǒng)計(jì)平均和累計(jì)效應(yīng)，可認(rèn)為該斷路器的允許磨損總量為N.M?；蛘哒f(shuō)定義一臺(tái)全新的斷路器的觸頭允許磨損總量為100%，即其相對(duì)電壽命為100%，則每次額定短路開斷電流開斷時(shí)的相對(duì)磨損為1/N（定義為QM）。然后根據(jù)不同斷路器的N1—Ic曲線，求得任意大小開斷電流Ic的對(duì)應(yīng)允許開斷次數(shù)N1，則對(duì)應(yīng)的單次開斷的相對(duì)電磨損為1／N1（定義為Qm）。這樣可求出任一次開斷時(shí)的相對(duì)電磨損量： QM=1/N　，　Qm＝1/N1　　　?。?） 根據(jù)觸頭的絕對(duì)電磨損總量一定，則有： QMN=QmN1　，　MN=mN1　　　?。?） 所以　　Qm/QM=N/N1=m/M　　　　（3） Qm=QM（m/M）=（1/N）m/M　　　?。?） 即可求出該斷路器的相對(duì)電壽命 L=LN-∑Qm　　　?。?） 式中，LN為斷路器觸頭電壽命的初始值，是一個(gè)≯1的百分?jǐn)?shù)，其值由斷路器的運(yùn)行決定，剛投運(yùn)的或經(jīng)過(guò)大修后的斷路器其值可為1。下面以目前大量使用的SF6斷路器為例來(lái)推導(dǎo)相對(duì)電磨損公式。 1.2　SF6斷路器觸頭相對(duì)電磨損公式的推導(dǎo) 對(duì)SF6斷路器觸頭的電磨損，取文［2］中弧觸頭的允許斷次數(shù)與開斷電流的關(guān)系曲線和對(duì)應(yīng)的公式作代表，推導(dǎo)其相對(duì)電磨損公式。對(duì)應(yīng)任意開斷電流Ic的等效允許開斷次數(shù)為N1（假定50%Ie的開斷電流時(shí)的等效允許開斷次數(shù)為1），則有： 可從斷路器的型式試驗(yàn)或技術(shù)參數(shù)中查出對(duì)應(yīng)的額定短路開斷電流Ie的允許開斷次數(shù)為N。根據(jù)式（6）所給出的開斷次數(shù)相對(duì)關(guān)系，則實(shí)際允許開斷次數(shù)為3.247N1N。以LW6－500型斷路器為例，其額定短路開斷電流Ie為50kA，取額定短路電流允許開斷次數(shù)為16，由式（6）可得允許開斷次數(shù)和開斷電流的關(guān)系如表1所示。從表中可看出，當(dāng)Ic／Ie很小時(shí)，斷路器的允許開斷次數(shù)會(huì)很大，當(dāng)Ic／Ie為10%時(shí)，允許開斷次數(shù)達(dá)4079次，對(duì)照SF6斷路器臨時(shí)檢修規(guī)定，當(dāng)開斷次數(shù)達(dá)3000次以上時(shí)，斷路器會(huì)因機(jī)械故障等原因而需要檢修，因此取Ic／Ie=3%時(shí)的允許開斷次數(shù)為3000（如表1中所示），Ic／Ie在15%～3%之間采用Lagrange線性插值近似來(lái)求此時(shí)的相對(duì)電磨損。 如Ic／Ie>15%時(shí)，式（6）中的等效允許開斷次數(shù)N1是在假定開斷電流為50%Ie時(shí)的允許開斷次數(shù)為1，然后按對(duì)應(yīng)關(guān)系而得。根據(jù)前面所述和相對(duì)電磨損定義，則SF6斷路器的相對(duì)電磨損Qm為： Qm＝1／（3.247×N1×N）　　　　（7） 由式（6）、（7）則有： Qm＝1/［5.942N（0.35Ie/Ic）3］0.15Ie≤Ic＜0.35Ie Qm＝1/［3.247N（0.5Ie/Ic）1.7］Ic≥0.35Ie　　　（8） 由此根據(jù)式（5）即可求出相對(duì)電壽命。 2　結(jié)　語(yǔ) 本文從工程實(shí)用角度對(duì)斷路器觸頭的電壽命在線監(jiān)測(cè)提出了一種方便、易行方法，根據(jù)以上方法可得出少油、真空斷路器電壽命預(yù)測(cè)的在線監(jiān)測(cè)方法。應(yīng)用上述監(jiān)測(cè)方法，我們很方便地研制了斷路器觸頭電壽命期望的在線監(jiān)測(cè)裝置。本裝置能同時(shí)對(duì)一個(gè)變電站的所有斷路器的各相電磨損與電壽命進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。當(dāng)斷路器開斷時(shí)，能隨時(shí)根據(jù)用戶設(shè)定的該斷路器的電流互感器的變比記錄開斷電流，并按不同斷路器電磨損的模型求出相應(yīng)的相對(duì)電磨損，得出斷路器目前的相對(duì)電壽命；當(dāng)斷路器的電壽命已到時(shí)，發(fā)出報(bào)警信號(hào)。為運(yùn)行部門掌握斷路器的狀況和預(yù)計(jì)壽命提供了方便手段。