一种SF6断路器弧触头失效检测方法技术

本发明专利技术公开了一种SF6断路器弧触头失效检测方法，SF6断路器弧触头包括动弧触头和静弧触头，动弧触头和静弧触头相套接触，所述SF6断路器弧触头失效分别包括弧触头接触电阻大于设定电阻阈值和弧触头接触行程减小阈值；所述设定电阻阈值由径向辅助测量验证方法获取；所述设定接触行程减小阈值由轴向辅助测量验证方法验证；本发明专利技术可以准确的判断断路器弧触头的失效，该方法根据动态接触电阻分析，同时采用侵蚀前后比对的方法评价断路器弧触头的接触行程；根据该方法的实验数据指导制定断路器检修决策。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于输变电测试，特别涉及一种SF6断路器弧触头失效检测方法，该方法可对受电弧与机械摩擦磨损侵蚀的弧触头状态进行准确评价。
技术介绍
SF6断路器具有主触头与弧触头，主触头承担通流的任务，弧触头承担接通电弧的任务。断路器关合时，弧触头在主触头之前先接通，产生预击穿电弧，分闸时，弧触头在主触头之后分开，产生开断电弧。由于电弧的烧蚀，弧触头端部产生材料损失，表面形貌发生变化；关合时，电弧烧蚀后高温下的静弧触头插入动弧触头，还会发生机械摩擦磨损，也会产生材料损失与表面形貌变化。这些电弧烧蚀与机械摩擦磨损使弧触头受到侵蚀，断路器电寿命严重缩短。对于电容器组断路器，由于存在关合涌流，弧触头侵蚀更严重。因此，如何判断弧触头侵蚀的程度，目前通常是用断路器解体观察以及经验判断作出评价来指导检修策略，这就会出现不同的人不同的经验做出不同的评价，因此如何更加科学有效的判断是亟待解决的问题。
技术实现思路
本专利技术的目的是提出一种SF6断路器弧触头失效检测方法，通过该方法不但可以对失效接触电阻有一个合理的确定，同时该方法可用于运行断路器弧触头侵蚀状态的评价，指导制定断路器的检修策略。为了实现上述目的，本专利技术的技术方案是：一种SF6断路器弧触头失效检测方法，SF6断路器弧触头包括动弧触头和静弧触头，动弧触头和静弧触头相套接触，所述SF6断路器弧触头失效分别包括弧触头接触电阻大于设定电阻阈值和弧触头接触行程减小阈值；其中，所述设定电阻阈值由径向辅助测量验证方法获取，其步骤包括：第一步：按照弧触头尺寸结构分别制作一个动弧触头和多个静弧触头，所述多个静弧触头的直径从静弧触头原始设计尺寸依次减小；第二步：分别对依次减小直径的静弧触头与动弧触头做模拟现场的实验测量获取各自的动态接触电阻，其动态接触电阻会随依次减小直径的静弧触头依次增大；第三步：将多个依次增大的电阻值进行比较，当依次增大的一个电阻值的增大跳跃大于一个设定值台阶时，所述的一个电阻值为电阻阈值的预选值；第四步：将所述的预选值与断路器连接导杆的电阻相加得到最终的电阻阈值。方案进一步是：所述多个静弧触头的直径从设计尺寸依次减小，是以0.5mm的阶梯尺寸减小。方案进一步是：所述实验测量获取各自的动态接触电阻是对每一个静弧触头进行多次试验测量的动态接触电阻平均值。方案进一步是：所述的试验测量至少是10次。方案进一步是：所述动态接触电阻值的测量是将测量点分别设置在弧触头的动弧触头和静弧触头的底端，在弧触头先合后分的动作过程中，通过测量电流和电压然后计算得到动态接触电阻值。方案进一步是：当断路器弧触头接触行程为40mm时，所述行程减小阈值是15mm。本专利技术的有益效果是：可以准确的判断断路器弧触头的失效，并且还可以根据该方法的实验数据判断指导对断路器弧触头的维护与修理；该方法只根据动态接触电阻分析；采用侵蚀前后比对的方法评价断路器弧触头的接触行程。将两者结合共同作为断路器弧触头侵蚀状态评价方法，能够较好的反映弧触头在径向与轴向的侵蚀状态变化。该方法也可用于常规运行断路器弧触头侵蚀状态的评价，指导制定断路器的检修策略。本方法的优点是基于动、静弧触头间机械压力变化，比较弧触头动态接触电阻平均值R,准确反映弧触头侵蚀状态变化。下面结合附图和实施例对专利技术作一详细描述。附图说明图1格林渥与威灵逊的模型依据图；图2静弧触头和动弧触指接触形象示意图；图3“合-分”过程动态接触电阻曲线示意图；图4不同直径静弧触头的分闸动态接触电阻曲线示意图；图5不同长度静弧触头加工示意图；图6端部具有不同倾角的圆锥形状示意图；具体实施方式一种SF6断路器弧触头失效检测方法，SF6断路器弧触头包括动弧触头和静弧触头，动弧触头是一种8触指的动弧触指(是带孔的指套)，静弧触头是柱状结构；动弧触指和静弧触头相套接触，所述SF6断路器弧触头失效分别包括弧触头接触电阻大于设定电阻阈值和弧触头接触行程减小阈值；侵蚀阈值直接根据使用接触的长度需要设定，其设定对弧触头接触电阻没有影响，其头部形状的改变相互变化不大，后面会通过测量予以验证；但弧触头接触电阻主要是与静弧触头径向侵蚀程度有关，因此，所述设定电阻阈值由径向辅助测量验证方法获取，其步骤包括：第一步：按照弧触头尺寸结构分别制作一个动弧触头和多个静弧触头，所述多个静弧触头的直径从静弧触头原始设计尺寸依次减小；第二步：分别对依次减小直径的静弧触头与动弧触头做模拟现场的实验测量获取各自的动态接触电阻，其动态接触电阻会随依次减小直径的静弧触头依次增大；第三步：将动态接触电阻小于1毫欧的多个依次增大的电阻值进行比较，当依次增大的一个电阻值的增大跳跃大于一个设定值台阶时，所述的一个电阻值为电阻阈值的预选值；这里的动态接触电阻小于1毫欧的意思是：当动态接触电阻等于或大于1毫欧时，弧触头已经是处于失效，没有比较的价值了；第四步：将所述的预选值与断路器连接导杆的电阻相加得到最终的电阻阈值。其中：所述多个静弧触头至少是5个。并且，所述多个静弧触头的直径从设计尺寸依次减小，是以0.5mm的阶梯尺寸减小。实施例中：所述实验测量获取各自的动态接触电阻是对每一个静弧触头进行多次试验测量的动态接触电阻平均值。其中：所述的试验测量至少是10次。实施例中：所述动态接触电阻值的测量是将测量点分别设置在弧触头的动弧触头和静弧触头的底端，在弧触头先合后分的动作过程中，通过测量电流和电压然后计算得到动态接触电阻值。下面对上述实施例做一详细的描述与推理：一，弧触头形貌径向变化测量方法理论依据：动、静弧触头间的接触是金属材料的面与面接触，符合格林渥与威灵逊提出的表面凸丘分布的面接触数学模型，基于格林渥与威灵逊的面接触数学模型推导出了弧触头间接触电阻计算方法，能更准确的反映接触电阻与弧触头形貌结构的物理关系。根据格林渥与威灵逊的模型，两个表面粗糙的弧触头接触可用一个具有大量微观凸丘的接触面与一个理想的光滑平面接触表示，如图1所示。图1中z为接触面的微观起伏凸丘的高，d表示两个表面压到和参考平面距离为d时停止，原来高度大于d的凸丘都会发生接触，由于触头间接触力较大，此处不考虑表面膜的影响。格林渥与威灵逊推导出两接触面间总收缩电导、实际接触面积与接触力分别为:G＝2ηAaρ-1r1/2σ1/2f1/2(h)(2)Ab＝3.14ηAarσf1(h)(3)式中：Aa为两接触面的视在接触面积；η为视在接触面上凸丘的密度；σ为接触面表面凸丘高度的标准偏差；r为接触面微观起伏凸丘顶部的曲率半径；E为接触材料的弹性模量；ρ为材料电阻率；h为归一化间距，等于d/σ。式中φ*(S)为表面凸丘归一化的高度分布，一般接触面凸丘的高度分布接近于高斯分布或指数分布。对于断路器自力型弧触头，可将其接触的表面凸丘视为服从指数分布，则φ*(s)＝e-s，函数fn(h)为n！e-h，则由式(2)—(4)推导，可获得单个动弧触头与静弧触头的接触电导、实际接触面积与接触压力为G＝1.77ηAaρ-1r1/2σ1/2e-h(6)Ab＝3.14ηAarσe-h(7)将式(8)经转换代入式(6)，可得：则有：式中R为单个动弧触头与静弧触头间的接触电阻，R与材料的弹性模量E、表面凸丘高度的标准偏差σ以及电阻率ρ成正比，与触头间接触压力成反比。对于自力本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种SF6断路器弧触头失效检测方法，SF6断路器弧触头包括动弧触头和静弧触头，动弧触头和静弧触头相套接触，所述SF6断路器弧触头失效分别包括弧触头接触电阻大于设定电阻阈值和弧触头接触行程减小阈值；其特征在于，所述设定电阻阈值由径向辅助测量验证方法获取，其步骤包括：第一步：按照弧触头尺寸结构分别制作一个动弧触头和多个静弧触头，所述多个静弧触头的直径从静弧触头原始设计尺寸依次减小；第二步：分别对依次减小直径的静弧触头与动弧触头做模拟现场的实验测量获取各自的动态接触电阻，其动态接触电阻会随依次减小直径的静弧触头依次增大；第三步：将多个依次增大的电阻值进行比较，当依次增大的一个电阻值的增大跳跃大于一个设定值台阶时，所述的一个电阻值为电阻阈值的预选值；第四步：将所述的预选值与断路器连接导杆的电阻相加得到最终的电阻阈值。

【技术特征摘要】
1.一种SF6断路器弧触头失效检测方法，SF6断路器弧触头包括动弧触头和静弧触头，动弧触头和静弧触头相套接触，所述SF6断路器弧触头失效分别包括弧触头接触电阻大于设定电阻阈值和弧触头接触行程减小阈值；其特征在于，所述设定电阻阈值由径向辅助测量验证方法获取，其步骤包括：第一步：按照弧触头尺寸结构分别制作一个动弧触头和多个静弧触头，所述多个静弧触头的直径从静弧触头原始设计尺寸依次减小；第二步：分别对依次减小直径的静弧触头与动弧触头做模拟现场的实验测量获取各自的动态接触电阻，其动态接触电阻会随依次减小直径的静弧触头依次增大；第三步：将多个依次增大的电阻值进行比较，当依次增大的一个电阻值的增大跳跃大于一个设定值台阶时，所述的一个电阻值为电阻阈值的预选值；第四步：将所述的预选值与断路器连接导杆的电阻相加得到最终的电阻阈值。2.根据权利要求1所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：傅中，李志兵，王刘芳，刘北阳，程登峰，杨为，杨景刚，刘媛，
申请(专利权)人：中国电力科学研究院，国网安徽省电力公司电力科学研究院，国网江苏省电力公司电力科学研究院，国家电网公司，
类型：发明
国别省市：北京;11