摘　要：基于診斷技術(shù)的壽命預(yù)測是斷路器維修技術(shù)的新階段，本文從斷路器觸頭電壽命這一方面進行了研究，提出了觸頭電壽命的工程實用的監(jiān)測方法。 關(guān)鍵詞：斷路器　觸頭　電壽命預(yù)測　監(jiān)測 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)歷了一個從不科學(xué)到較科學(xué)的逐步發(fā)展過程。基于診斷技術(shù)的壽命預(yù)測就是根據(jù)電力設(shè)備的老、劣化規(guī)律及影響和決定因素，通過對各種檢測方法（離線或在線）取得各種信息，經(jīng)過科學(xué)全面綜合分析，掌握設(shè)備的當(dāng)前狀況和壽命期望［1］，它是實現(xiàn)電力設(shè)備狀態(tài)維修基礎(chǔ)和前提。 1988年～1991年國際大電網(wǎng)會議對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：機械故障占70%～80%，電氣故障居其次。由于長期的計劃檢修，盲目的解體拆卸浪費了大量的人力物力，造成停電損失和降低設(shè)備壽命等，使人們更加強了對斷路器，如觸頭狀態(tài)、電壽命等電氣性能監(jiān)視必要性的認識。 以往對電磨損的監(jiān)測是記錄累計開斷電流或累計電弧能量（I2t）。事實上，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，斷路器觸頭的燒損機理不同，燒損相差很大，因此，用累計開斷電流來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，但還與觸頭分斷速度等有關(guān)，電磨損與電弧能量沒有比例關(guān)系。因此要對斷路器觸頭電磨損、電壽命監(jiān)測作進一步研究，對斷路器觸頭進行電壽命監(jiān)測需要解決電壽命的概念和工程實施方法問題。 1　不同斷路器觸頭電壽命的標定方法 1.1　觸頭相對電磨損與相對電壽命的提出 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間。大量的試驗結(jié)果表明，從斷路器累計電磨損的角度考慮，雖然燃弧時間的長短對單次開斷是隨機的，但對多次開斷，其平均燃弧時間則是趨近的（20次開斷與30次開斷的平均燃弧時間有幾乎相同的標準差），即隨機因素對燃弧時間分散性及是否為首開相的影響從累計的角度來考慮可以忽略不計，也就是說，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，對應(yīng)的允許開斷次數(shù)為N。從統(tǒng)計平均和累計效應(yīng)，可認為該斷路器的允許磨損總量為N.M。或者說定義一臺全新的斷路器的觸頭允許磨損總量為100%，即其相對電壽命為100%，則每次額定短路開斷電流開斷時的相對磨損為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的對應(yīng)允許開斷次數(shù)N1，則對應(yīng)的單次開斷的相對電磨損為1／N1（定義為Qm）。這樣可求出任一次開斷時的相對電磨損量： QM=1/N　，　Qm＝1/N1　　　?。?） 根據(jù)觸頭的絕對電磨損總量一定，則有： QMN=QmN1　，　MN=mN1　　　?。?） 所以　　Qm/QM=N/N1=m/M　　　?。?） Qm=QM（m/M）=（1/N）m/M　　　　（4） 即可求出該斷路器的相對電壽命 L=LN-∑Qm　　　?。?） 式中，LN為斷路器觸頭電壽命的初始值，是一個≯1的百分數(shù)，其值由斷路器的運行決定，剛投運的或經(jīng)過大修后的斷路器其值可為1。下面以目前大量使用的SF6斷路器為例來推導(dǎo)相對電磨損公式。 1.2　SF6斷路器觸頭相對電磨損公式的推導(dǎo) 對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)系曲線和對應(yīng)的公式作代表，推導(dǎo)其相對電磨損公式。對應(yīng)任意開斷電流Ic的等效允許開斷次數(shù)為N1（假定50%Ie的開斷電流時的等效允許開斷次數(shù)為1），則有： 可從斷路器的型式試驗或技術(shù)參數(shù)中查出對應(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)相對關(guān)系，則實際允許開斷次數(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，斷路器的允許開斷次數(shù)會很大，當(dāng)Ic／Ie為10%時，允許開斷次數(shù)達4079次，對照SF6斷路器臨時檢修規(guī)定，當(dāng)開斷次數(shù)達3000次以上時，斷路器會因機械故障等原因而需要檢修，因此取Ic／Ie=3%時的允許開斷次數(shù)為3000（如表1中所示），Ic／Ie在15%～3%之間采用Lagrange線性插值近似來求此時的相對電磨損。 如Ic／Ie>15%時，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時的允許開斷次數(shù)為1，然后按對應(yīng)關(guān)系而得。根據(jù)前面所述和相對電磨損定義，則SF6斷路器的相對電磨損Qm為： Qm＝1／（3.247×N1×N）　　　?。?） 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　　?。?） 由此根據(jù)式（5）即可求出相對電壽命。 2　結(jié)　語 本文從工程實用角度對斷路器觸頭的電壽命在線監(jiān)測提出了一種方便、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)測的在線監(jiān)測方法。應(yīng)用上述監(jiān)測方法，我們很方便地研制了斷路器觸頭電壽命期望的在線監(jiān)測裝置。本裝置能同時對一個變電站的所有斷路器的各相電磨損與電壽命進行實時監(jiān)測。當(dāng)斷路器開斷時，能隨時根據(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)的相對電磨損，得出斷路器目前的相對電壽命；當(dāng)斷路器的電壽命已到時，發(fā)出報警信號。為運行部門掌握斷路器的狀況和預(yù)計壽命提供了方便手段。