淺析真空斷路器故障處理及運(yùn)行維護(hù)

沈紋冰

【摘 要】真空斷路器與以往的少油斷路器、磁吹斷路器等相比，具有開斷容量大、滅弧性能好、機(jī)械電壽命長(zhǎng)、適合頻繁操作、運(yùn)行維護(hù)量小、檢修周期長(zhǎng)、防烯、防爆、運(yùn)行可靠性高等優(yōu)點(diǎn)。目前，真空斷路器已廣泛應(yīng)用于我國的中、低壓電網(wǎng)。文章分析了真空斷路器基本特性及工作原理，闡述了真空斷路器常見故障及處理措施，并對(duì)真空斷路器的運(yùn)行維護(hù)與檢修試驗(yàn)提出了自己的建議。

【關(guān)鍵詞】真空斷路器；故障處理；運(yùn)行維護(hù)；原理

1.真空斷路器基本特性

真空斷路器的機(jī)械操作、開斷性能、絕緣性能、二次控制、環(huán)境耐受能力是真空斷路器運(yùn)行的前提，對(duì)提高真空斷路器的運(yùn)行提供可靠的保障。

1.1真空斷路器的特點(diǎn)

真空斷路器因滅弧介質(zhì)和滅弧后觸頭間隙的絕緣介質(zhì)都是高真空而得名。因滅弧介質(zhì)為真空，無火災(zāi)和爆炸危險(xiǎn)，所以對(duì)環(huán)境的污染較小。真空斷路器的熄弧過程在密封的容器中完成，電弧和熾熱的電離氣體不向外界噴濺， 因此不會(huì)造成絕緣間隙閃絡(luò)或擊穿。

1.2真空斷路器的構(gòu)成要素

真空斷路器由真空滅弧室、操動(dòng)機(jī)構(gòu)、觸頭、操作面板等部分組成。真空滅弧室是真空斷路器中最重要的部件，真空滅弧室是用密封在真空中的一對(duì)觸頭，來實(shí)現(xiàn)電力電路接通分?jǐn)喙δ艿囊环N電真空器件，是利用高真空作絕緣介質(zhì)。真空滅弧室的觸頭是產(chǎn)生電弧、熄滅電弧的部位，觸頭結(jié)構(gòu)對(duì)真空滅弧室的開斷能力有很大影響。

2.真空斷路器的工作原理

真空斷路器工作原理是利用高真空中電流流過零點(diǎn)時(shí)，等離子體迅速擴(kuò)散而熄滅電弧，完成切斷電流的目的。真空斷路器因真空中不存在導(dǎo)電介質(zhì)，電弧會(huì)快速熄滅，所以真空斷路器的動(dòng)靜觸頭之間的間距很小。其真空間隙中的絕緣強(qiáng)度不僅與間隙的大小、電場(chǎng)的均勻程度有關(guān)，而且受電極材料的性質(zhì)及表面狀況的影響較大。如果要保持真空滅弧室的絕緣強(qiáng)度，其真空度應(yīng)不低于4～10托。真空滅弧室是真空斷路器的重要部分，動(dòng)靜觸頭是真空滅弧室的重要部分。動(dòng)靜觸頭的特殊構(gòu)造使得觸頭的間隙在燃弧時(shí)產(chǎn)生的縱向磁場(chǎng)可提高真空滅弧室的開斷電流能力及壽命。

2.1真空斷路器的合閘操作過程

真空斷路器的操作機(jī)構(gòu)接到合閘信號(hào)后，合閘電磁鐵的鐵心向下運(yùn)動(dòng)，拉動(dòng)定位件向逆時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)，解除開關(guān)儲(chǔ)能狀態(tài)。真空斷路器的合閘彈簧帶動(dòng)儲(chǔ)能軸套逆時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)，其凸輪壓動(dòng)傳動(dòng)軸套，帶動(dòng)連板及搖臂運(yùn)動(dòng)，使搖臂扣住半軸，此時(shí)真空斷路器的操作機(jī)構(gòu)處于合閘狀態(tài)，合閘操作過程結(jié)束。

2.2真空斷路器的分閘操作過程

真空斷路器合閘后，分閘電磁鐵接到信號(hào)，分閘電磁鐵的鐵芯吸合致使分閘脫扣器中的頂桿向上運(yùn)動(dòng)，脫扣軸轉(zhuǎn)動(dòng)，頂動(dòng)彎板并帶動(dòng)半軸向反時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)，使搖臂與半軸解扣，在分閘彈簧的作用下，真空斷路器完成分閘操作。

2.3真空斷路器分閘、合閘調(diào)試

真空斷路器分閘與合閘的調(diào)試主要表現(xiàn)在搖臂、半軸、分閘合閘彈簧上。搖臂與半軸的扣接量為1.5～2.5mm， 當(dāng)轉(zhuǎn)動(dòng)軸套轉(zhuǎn)動(dòng)最大角時(shí)， 為保證傳動(dòng)軸套回落到合閘位置，搖臂與半軸間要有1.5～2mm的間隙，這樣搖臂能自動(dòng)扣接到半軸上。如果扣接量出現(xiàn)問題，可以通過螺釘?shù)恼{(diào)整來解決。而分閘合閘的彈簧預(yù)拉長(zhǎng)度，保證了真空斷路器的可靠分合。對(duì)于分閘合閘的彈簧預(yù)拉力（預(yù)拉長(zhǎng)度），我們可以通過如下測(cè)試來計(jì)算了解。彈簧壓力F 滿足觸頭壓力所需，受機(jī)構(gòu)鎖扣作用。在合閘狀態(tài)下，02點(diǎn)為分閘簧作用力的支點(diǎn)。觸頭壓力產(chǎn)生的反力與彈簧的作用力相對(duì)軸0平衡，則F2×02B×COS3.2=FA×02A×COS13.8。FA的大小僅滿足額定運(yùn)行狀態(tài)下所需的觸頭壓力即可，取FA=3500N，已知：02B=163.9mm，02A=65.5mm，根據(jù)F2=FA×02A×COS13.8/（02B×COS3.2），則F2=1362.5N。

3.故障分析及處理

3.1真空泡真空度降低

（1）故障現(xiàn)象。真空斷路器在真空泡內(nèi)開斷電流并進(jìn)行滅弧，而真空斷路器本身沒有定性、定量監(jiān)測(cè)真空度特性的裝置，所以真空度降低故障為隱性故障，其危險(xiǎn)程度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于顯性故障；（2）原因分析。真空度降低的主要原因有以下幾點(diǎn)：一是真空泡的材質(zhì)或制作工藝存在問題，真空泡本身存在微小漏點(diǎn)；二是真空泡內(nèi)波形管的材質(zhì)或制作工藝存在問題，多次操作后出現(xiàn)漏點(diǎn)；三是真空斷路器如使用電磁式操作機(jī)構(gòu)的真空斷路器，在操作時(shí)，由于操作連桿的距離比較大，直接影響開關(guān)的同期、彈跳、超行程等特性，使真空度降低的速度加快；（3）故障危害。真空度降低將嚴(yán)重影響真空斷路器開斷過電流的能力，并導(dǎo)致斷路器的使用壽命急劇下降，嚴(yán)重時(shí)會(huì)引起開關(guān)爆炸；（4）處理方法。一是在進(jìn)行斷路器定期停電檢修時(shí)，須使用真空測(cè)試儀對(duì)真空泡進(jìn)行真空度的定性測(cè)試，確保真空泡具有一定的真空度；二是當(dāng)真空度降低時(shí)，必須更換真空泡，或更換真空斷路器，并做好行程、同期、彈跳等特性試驗(yàn)。

3.2真空斷路器分閘失靈

（1）故障現(xiàn)象。根據(jù)故障原因的不同，存在如下故障現(xiàn)象：一是斷路器遠(yuǎn)方遙控分閘分不下來；二是就地手動(dòng)分閘分不下來；三是事故時(shí)繼電保護(hù)動(dòng)作，但斷路器分不下來；（2）原因分析。一是分閘操作回路斷線；二是分閘線圈斷線；三是操作電源電壓降低；四是分閘線圈電阻增加，分閘力降低；五是分閘機(jī)構(gòu)變形，分閘時(shí)存在卡澀現(xiàn)象，分閘力降低：六是分閘機(jī)構(gòu)變形嚴(yán)重，分閘時(shí)卡死；（3）故障危害。如果分閘失靈發(fā)生在事故時(shí)，將會(huì)導(dǎo)致事故越級(jí)，擴(kuò)大事故范圍；（4）處理方法。一是檢查分閘回路是否斷線；二是檢查分閘線圈是否斷線；三是測(cè)量分閘線圈電阻值是否合格；四是檢查分閘機(jī)構(gòu)是否變形；五是檢查操作電壓是否正常；（5）預(yù)防措施。運(yùn)行人員若發(fā)現(xiàn)分合閘指示燈不亮，應(yīng)及時(shí)通知電氣檢修人員檢查分合閘回路是否斷線；檢修人員在停電檢修時(shí)應(yīng)注意測(cè)量分閘線圈的電阻；必須進(jìn)行低電壓分合閘試驗(yàn)，以保證斷路器性能可靠。

4.運(yùn)行維護(hù)與檢修試驗(yàn)

（1）在檢修維護(hù)試驗(yàn)中，要測(cè)試開關(guān)的導(dǎo)電回路電阻、開關(guān)的機(jī)械特性、斷口問的工頻耐壓試驗(yàn)，真空度試驗(yàn)，試驗(yàn)數(shù)據(jù)要滿足廠家規(guī)定。斷口間的工頻耐壓試驗(yàn)、真空度檢驗(yàn)是檢驗(yàn)真空管是否漏氣的有效方法。

（2）在保護(hù)定檢時(shí)，應(yīng)對(duì)斷路器做跳合閘試驗(yàn)，以檢驗(yàn)開關(guān)在有故障時(shí)，斷路器動(dòng)作是否可靠。

（3）對(duì)斷路器機(jī)構(gòu)、傳動(dòng)軸等傳動(dòng)部位應(yīng)注入一些潤(rùn)滑油，對(duì)緊固件要進(jìn)行緊固確認(rèn)等，以確保斷路器傳動(dòng)靈活。

（4）開展真空度的測(cè)試工作。

真空滅弧室真空度的測(cè)定主要有以下幾種方法：第一，觀察法。如果真空滅弧室的外殼是玻璃的，則可根據(jù)涂在玻璃內(nèi)壁表面上的鋇吸氣劑薄膜顏色的變化來判斷真空度：真空度良好時(shí)，吸氣劑薄膜呈鏡面狀態(tài)；真空度變差時(shí)，吸氣劑薄膜呈乳白色。這種用肉眼觀察真空度的方法不太準(zhǔn)確，只能作為參考。第二，工頻耐壓法。將真空斷路器置于分閘狀態(tài)下，在真空滅弧室的觸頭間加工頻電壓來判定真空度。如果真空滅弧室能耐受工頻電壓10秒以上，可認(rèn)為真空度滿足要求。如果隨著電壓升高，電流也增大，且超過5A，則認(rèn)為真空度不合格。這種方法簡(jiǎn)單易行，現(xiàn)場(chǎng)使用方便。第三，磁控放電法。磁控真空度測(cè)試儀通常在觸頭之間施加一次或數(shù)次高壓脈沖，脈沖寬度為數(shù)十到上百毫秒，磁場(chǎng)線圈中則通以同步脈沖電流，產(chǎn)生與高壓同步的脈沖磁場(chǎng)來測(cè)量真空度。對(duì)于真空度不滿足要求，已接近或低于國家標(biāo)準(zhǔn)6.6×l0-2Pa時(shí)，應(yīng)及時(shí)進(jìn)行真空滅弧窒的更換，對(duì)于真空度有較大幅度降低，但仍在合格范圍內(nèi)的真空斷路器，應(yīng)適當(dāng)縮短測(cè)試周期，并結(jié)合歷次測(cè)量情況進(jìn)行分析，判斷真空度下降的趨勢(shì)，據(jù)此決定真空斷路器是否繼續(xù)進(jìn)行。

5.結(jié)語

隨著真空斷路器設(shè)計(jì)、制造水平的提高和檢測(cè)手段的不斷提高，原有的維護(hù)檢修制度已不適應(yīng)電網(wǎng)的發(fā)展。因此，對(duì)真空斷路器進(jìn)行定期檢修及維護(hù)是至關(guān)重要的。充分利用準(zhǔn)確的在線監(jiān)測(cè)手段，及時(shí)準(zhǔn)確掌握設(shè)備的狀態(tài)。在線監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，直接影響對(duì)斷路器運(yùn)行狀態(tài)的判斷。斷路器的狀態(tài)檢修，不僅是一種檢修策略，還是一種檢修管理制度，充分發(fā)揮檢測(cè)設(shè)備和檢修人員的作用，規(guī)范狀態(tài)檢修管理，使?fàn)顟B(tài)檢修工作不斷完善和深入。

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