真空斷路器常見缺陷的分析與消缺對(duì)策

保定供電公司 張 偉 高云生 陳 冰 薛 濤

真空斷路器常見缺陷的分析與消缺對(duì)策

保定供電公司 張 偉 高云生 陳 冰 薛 濤

文章從真空斷路器結(jié)構(gòu)著手，結(jié)合真空滅弧室和機(jī)構(gòu)內(nèi)微動(dòng)開關(guān)、輔助開關(guān)、分合閘線圈等各個(gè)電氣元件的特點(diǎn)，以及部分消缺實(shí)例，分析了真空斷路器的常見缺陷，并提出了相應(yīng)的消缺對(duì)策。

真空斷路器；真空滅弧室；線圈、缺陷

引言

真空斷路器作為10kV配電線路的投切裝置，是10kV配網(wǎng)中最為常見的電氣設(shè)備。

目前北方地區(qū)的10kV斷路器幾乎全部采用真空斷路器。因此，掌握真空斷路器的機(jī)械與電氣結(jié)構(gòu)、常見缺陷和消缺對(duì)策就能夠顯著提高消缺效率，保證配網(wǎng)供電可靠性。

1 構(gòu)造

真空斷路器一般是由真空滅弧室、操動(dòng)機(jī)構(gòu)以及二者的連接部分構(gòu)成。

真空滅弧室又叫真空泡，它是由動(dòng)靜導(dǎo)電桿、屏蔽罩、外殼和波紋管組成。它是真空斷路器的核心部件，是斷路器完成分合功能的直接執(zhí)行者。因此真空泡能否正常工作決定著斷路器是否正常。

操動(dòng)機(jī)構(gòu)是操控真空泡分合的裝置，內(nèi)部包括蓄能電機(jī)、端子排、二次控制電纜、微動(dòng)開關(guān)、輔助開關(guān)和分閘合閘線圈等電氣元件以及減速箱、蓄能彈簧、分合閘脫扣裝置和傳動(dòng)連桿等機(jī)械元件。操動(dòng)機(jī)構(gòu)內(nèi)零件較多，因此，操動(dòng)機(jī)構(gòu)是缺陷爆發(fā)的重災(zāi)區(qū)。

二者的連接部分包括觸頭彈簧和絕緣連桿等，這部分起到連接操控者與執(zhí)行者的橋梁作用，但由于結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單而且對(duì)材質(zhì)要求不高，幾乎不發(fā)生缺陷。

2 缺陷分析與對(duì)策

2.1 真空度降低

真空泡內(nèi)動(dòng)靜觸頭之間無任何介質(zhì)供電弧燃燒，使得電弧沒有生存的依附體。真空泡的組成部件中，靜導(dǎo)電桿是不動(dòng)的，而且與外殼之間是密封的。而動(dòng)導(dǎo)電桿是要上下動(dòng)作的，它與外殼之間的密封就要借助可伸縮的波紋管。而波紋管是金屬合金部件，在反復(fù)拉伸的情況下，部分合金比例不達(dá)標(biāo)的波紋管就會(huì)出現(xiàn)細(xì)微破損等現(xiàn)象，使得真空度下降[1]。

實(shí)例：某110kV變電站采用的一批10kV真空斷路器，在一年時(shí)間里出現(xiàn)三起真空泡爆裂。經(jīng)對(duì)其解體發(fā)現(xiàn)，真空泡動(dòng)靜觸頭上均呈現(xiàn)薄薄一層綠，可見是滅弧室內(nèi)有空氣進(jìn)入，使銅質(zhì)觸頭發(fā)生氧化，同時(shí)泡內(nèi)失去真空從而無法熄弧，導(dǎo)致泡內(nèi)電弧燃燒使得泡內(nèi)溫壓同時(shí)上升而爆裂。經(jīng)對(duì)波紋管檢測(cè)，其雜質(zhì)含量均嚴(yán)重超標(biāo)。伸縮次數(shù)遠(yuǎn)未達(dá)到壽命時(shí)便出現(xiàn)破損。

值得一提的是，觸頭金屬材料也含微量氣體。在真空泡伊始的數(shù)次分合中，觸頭材料中釋放出這些微量氣體，由于材料不同，含微量氣體多少也不同。

2.2 真空度降低的對(duì)策

鑒于真空度的重要性，檢修人員應(yīng)當(dāng)定期檢查真空度。較為簡(jiǎn)單的方法是對(duì)真空開關(guān)主回路對(duì)地、相間及斷口進(jìn)行交流耐壓試驗(yàn)。對(duì)于10kV真空開關(guān)，經(jīng)驗(yàn)值見表1：

表1

操作方法為：在分開的真空滅弧室間施加試驗(yàn)電壓，如果室內(nèi)發(fā)生持續(xù)火花放電，則表明真空度已經(jīng)很低，否則表明真空度良好。

3 操動(dòng)機(jī)構(gòu)缺陷

操動(dòng)機(jī)構(gòu)缺陷頻發(fā)的原因是零件眾多。其中的減速箱、蓄能彈簧和傳動(dòng)連桿等均為金屬制品，損傷較少，較少發(fā)生缺陷。而其中的電氣零件如二次控制電纜、微動(dòng)開關(guān)、輔助開關(guān)以及分合閘線圈，由于采用的是塑料外皮或塑料殼絕緣，經(jīng)常會(huì)發(fā)生因絕緣破壞而形成缺陷。

真空開關(guān)機(jī)構(gòu)內(nèi)電氣回路簡(jiǎn)單，一般都是三條，分別是“分閘回路、合閘回路、電機(jī)儲(chǔ)能回路”。機(jī)構(gòu)內(nèi)的電氣元件都串在各自回路上。任何一個(gè)電氣元件發(fā)生缺陷都會(huì)影響所在回路。

下面針對(duì)各電氣元件的特點(diǎn)介紹一下各自的易發(fā)缺陷。

3.1 微動(dòng)開關(guān)

微動(dòng)開關(guān)一般有兩對(duì)結(jié)點(diǎn)，一對(duì)常開，一對(duì)常閉。電機(jī)儲(chǔ)能回路采用一對(duì)，合閘回路采用另一對(duì)。從邏輯上講兩條回路是互斥事件。兩條回路采用一個(gè)元件，最易導(dǎo)致的問題就是兩條回路“混電”。

實(shí)例：某變電站10kV真空開關(guān)遙控合閘不動(dòng)作，檢修人員到現(xiàn)場(chǎng)后測(cè)量機(jī)構(gòu)內(nèi)端子排上的電纜“7”（合閘信號(hào)輸入端），顯示為負(fù)電位，即合閘回路通暢。斷開控制保險(xiǎn)之后，再測(cè)合閘回路電阻，顯示為247歐姆，在正常范圍之內(nèi)。但是，遙控發(fā)合閘命令，開關(guān)不動(dòng)作。檢修人員再次打開機(jī)構(gòu)，沿合閘回路逐段檢查，發(fā)現(xiàn)微動(dòng)開關(guān)內(nèi)絕緣有裂損，導(dǎo)致合閘回路與電機(jī)儲(chǔ)能回路出現(xiàn)交叉，合閘信號(hào)從這里走向了直流電機(jī)儲(chǔ)能回路的負(fù)電端。如圖1所示，圖中紅色實(shí)線表示微動(dòng)開關(guān)，其兩端是微動(dòng)開關(guān)的兩對(duì)結(jié)點(diǎn)。

圖1

3.2 輔助開關(guān)

輔助開關(guān)是斷路器分合同時(shí)動(dòng)作的元件，它在控制回路中反應(yīng)斷路器的分和位置。輔助開關(guān)最常見的缺陷是結(jié)點(diǎn)粘連或結(jié)點(diǎn)切換不到位，導(dǎo)致無法正確反應(yīng)斷路器的分和位置。

3.3 分閘合閘線圈

分閘線圈與合閘線圈是分閘令與合閘令的執(zhí)行者，線圈一旦燒損，斷路器的遙控分合將無法實(shí)現(xiàn)。

分合閘線圈由于是采用直徑不足0.1毫米的極細(xì)漆包線纏繞形成，故承受分合閘電流信號(hào)的能力有限，如果持續(xù)通過分合閘電流信號(hào)，大約1～3分鐘，就會(huì)將漆包線熔融。粗略統(tǒng)計(jì)，分合閘線圈燒損幾乎占機(jī)構(gòu)內(nèi)缺陷的一半以上。

不同型號(hào)的真空斷路器的操動(dòng)機(jī)構(gòu)內(nèi)元器件的位置不同，但是連接方式和工作方式都是一樣的。因此掌握元器件的連接方式和工作方式是檢修人員的基本素質(zhì)。

4 總結(jié)

本文從真空斷路器的結(jié)構(gòu)入手，將其劃分為真空滅弧室、操動(dòng)機(jī)構(gòu)及二者連接部分。首先針對(duì)真空滅弧室的常見問題進(jìn)行分析，找到缺陷頻發(fā)的位置，并提出消缺方法和日常檢查維護(hù)方法。其次對(duì)操動(dòng)機(jī)構(gòu)進(jìn)行分解，將其最易爆發(fā)缺陷的四種元件逐一進(jìn)行分析，并結(jié)合實(shí)例對(duì)其缺陷常見的表現(xiàn)形式進(jìn)行描述并給出消缺對(duì)策，以供真空斷路器檢修人員和設(shè)計(jì)人員參考。

[1]陳家斌．常用電氣設(shè)備故障查找方法及排除[M]．中國(guó)電力出版社:98-101．

[2]變電檢修現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)問答[M]．中國(guó)電力出版社:139-140．

張偉（1984—），男，河北保定人，工程師，變電檢修專業(yè)技師，從事開關(guān)檢修工作，保定供電公司變電檢修室。