10 kV真空斷路器的試驗(yàn)及維護(hù)

曾豪

摘 要：真空斷路器具有結(jié)構(gòu)簡單、故障少的特點(diǎn)，且具備強(qiáng)大的絕緣性能和滅弧能力，得到了廣泛應(yīng)用。為了闡述10 kV真空斷路器的試驗(yàn)和維護(hù)問題，以我公司發(fā)電站1#發(fā)電機(jī)出口斷路器為例，對10 kV真空斷路器的試驗(yàn)和維護(hù)內(nèi)容進(jìn)行了分析和探究。

關(guān)鍵詞：10 kV；真空斷路器；絕緣電阻；免維護(hù)電器

中圖分類號：TM561.2 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2015.06.085

真空斷路器是由真空管與相關(guān)附件組成的，以其優(yōu)越的性能在目前的變電設(shè)備中得到了廣泛應(yīng)用。雖然真空斷路器很少出現(xiàn)故障，但也需要重視其試驗(yàn)和維護(hù)，以確保其具有穩(wěn)定性和安全性。在本文中，筆者結(jié)合自身工作實(shí)際，從10 kV真空斷路器的接觸電阻、絕緣電阻、真空管真空度測試和三相同期性檢測等方面對其試驗(yàn)和維護(hù)進(jìn)行了分析。

1 真空斷路器概況

真空斷路器由2部分組合而成，即真空管和相關(guān)附件。由于真空斷路器操作機(jī)構(gòu)的動作行程短、零部件少和結(jié)構(gòu)簡單，很少發(fā)生故障，所以，被稱為免維護(hù)電器。該電器的絕緣介質(zhì)為觸頭完全封閉的真空，具備很強(qiáng)的熄弧能力和較高的弧后介質(zhì)強(qiáng)度，因此，具有強(qiáng)大的滅弧能力和絕緣性能。其中，10 kV真空斷路器的觸頭開距僅有8～12 mm，且合閘速度、分閘速度慢，操作能耗較小，很少出現(xiàn)振動和噪聲。

真空斷路器與油斷路器相比，具有防燃、防爆、維護(hù)工作量少和壽命長等優(yōu)點(diǎn)，在10 kV及以下電壓電網(wǎng)中得到了廣泛應(yīng)用。雖然真空滅弧室不需要維修，但真空斷路器需要維修。一般情況下，待額定短路開斷電流開斷次數(shù)或操作次數(shù)達(dá)到規(guī)定后，均需進(jìn)行試驗(yàn)和維護(hù)，主要為預(yù)防性試驗(yàn)和日常性巡檢。通過預(yù)防性試驗(yàn)和維護(hù)，可確保其運(yùn)行的穩(wěn)定性和安全性。

10 kV真空斷路器的試驗(yàn)和維護(hù)內(nèi)容包括斷路器接觸電阻、絕緣電阻和三相同期性檢測等。筆者將在下文詳細(xì)分析試驗(yàn)和維護(hù)的內(nèi)容。

2 10 kV真空斷路器的試驗(yàn)和維護(hù)

為了便于討論，筆者以我公司發(fā)電站1#發(fā)電機(jī)出口斷路器試驗(yàn)為例（ZN28-10/630-20型戶內(nèi)高壓真空斷路器，額定電壓為10 kV，電流為630 A，斷開電流為20 kV）。

2.1 接觸電阻

真空滅弧室的觸頭為對接式觸頭，由于接觸電阻過大，在載流過程中易發(fā)熱，會對開斷電路和導(dǎo)電均造成不良影響。因此，接觸電阻值不應(yīng)大于說明書中的規(guī)定值。斷路器上有100 A的電流通過時，可利用歐姆定律計(jì)算接觸電阻，并用HLY-II回路電阻測試儀檢測三相電阻值。通常情況下，接觸電阻值<120 μΩ即合格。因此，1#發(fā)電機(jī)真空斷路器的接觸電阻符合要求。

但是，如果出現(xiàn)電阻超標(biāo)狀況，則需觀察插頭是否燒損。如果無法修復(fù)，則能更換；如果無嚴(yán)重?zé)龘p，則可調(diào)整彈簧壓力和緊固等。其中，彈簧壓力對接觸電阻值的影響較大，應(yīng)在行程合格的條件下測量。

此外，逐漸增加接觸電阻值特可反映觸頭的磨損情況。10 kV真空斷路器的開距為（11±1）mm，允許的磨損厚度累積不得超過3 mm。如果超過3 mm，則會影響真空滅弧室的導(dǎo)電和開斷性能。其診斷方法為，在真空斷路器處于合閘狀態(tài)下，檢查動導(dǎo)電桿滲出導(dǎo)向板的長度變化，超出標(biāo)準(zhǔn)即為損壞，應(yīng)停止使用。

2.2 真空度測試

大量試驗(yàn)表明，真空度越高，氣體間隙擊穿電壓越高，兩者關(guān)系如圖1所示。從圖1中可以看到，真空度超過10-2 Pa時，隨著氣體壓力的下降，擊穿電壓不再呈現(xiàn)上升趨勢，這是因?yàn)闅怏w分子因碰撞游離而失去了作用；氣體壓力超從10-2 Pa逐步升高時，電壓會隨著氣壓的升高而快速增高。由此可見，在正常情況下，真空滅弧室的真空度為10-2 Pa時即可滿足需要，其出廠時的真空度必須控制在1.3×10-5 Pa以上。

利用KSN-385真空度測試儀測試3個真空管的真空度，均<10-2 Pa，真空度值在標(biāo)準(zhǔn)要求范圍內(nèi)。

在日常的維護(hù)中，為了保證真空管的安全性，應(yīng)注意檢查真空管外部是否存在放電現(xiàn)象。如果存在放電現(xiàn)象，則意味著真空包測試不合格，必須及時更換。同時，注意觀察屏蔽罩的顏色是否異常，尤其注意觀察斷路器分閘時的弧光顏色，正常情況下為微藍(lán)色，當(dāng)真空度降低時，會變?yōu)槌燃t色。如果屏蔽罩變?yōu)槌燃t色，則應(yīng)更換真空滅弧室。斷路器的過電流能力受真空度降低的影響較大，且會明顯縮短其壽命，情況嚴(yán)重時，甚至?xí)l(fā)開關(guān)爆炸。因此，當(dāng)真空度降低時，必須及時更換真空管。

2.3 三相同期性檢測

10 kV真空斷路器三相同期性可表示三相不同時分離或閉合的程度。如果同期性較差，可能會對開關(guān)的分?jǐn)嗄芰υ斐蓢?yán)重的影響，易增大和延長高倍操作電壓和燃弧時間，進(jìn)而導(dǎo)致觸頭燒損或斷路器爆炸。斷路器分合閘應(yīng)具備速度快、開距小的特點(diǎn)。三相分合閘通氣性不得超過2 ms，如果不滿足這一要求，則可通過調(diào)節(jié)絕緣拉桿連接頭或真空滅弧室導(dǎo)電桿的帶螺紋導(dǎo)向桿調(diào)整。具體如表1所示。

檢測對技術(shù)的要求比較高，如果真空管上存在各種短接線，可將整個開關(guān)柜搖出并接上控制線和合閘電源，實(shí)現(xiàn)分合閘，確保萬無一失。

2.4 操作機(jī)構(gòu)的檢查和維護(hù)

對于真空斷路器而言，操作部分通常使用電磁操作機(jī)構(gòu)、手動彈簧儲能或電動彈簧儲能結(jié)構(gòu)。對于這一部分的檢查維護(hù)，通常從以下2個方面入手：①檢查緊固元件是否松動、損傷、變形或生銹，并涂上防銹油，保持轉(zhuǎn)動部件潤滑良好；②進(jìn)行重復(fù)分合閘試驗(yàn)、通電合閘試驗(yàn)和自由脫扣試驗(yàn)，綜合判斷斷路器是否存在異常。

2.5 過電壓保護(hù)部分的檢查和維護(hù)

當(dāng)真空斷路器的真空開關(guān)開斷性能良好，且在開斷感性負(fù)載時，由于回路電流的急劇變化，在電感兩端會產(chǎn)生較高的過電壓，尤其是在開斷大電感量、小電流負(fù)載時，很容易造成高壓電機(jī)絕緣擊穿、回路變壓器故障等狀況。為了避免出現(xiàn)上述現(xiàn)象，常規(guī)的防護(hù)措施為：將電阻與鐵芯電感并聯(lián)，并串接于開關(guān)與電纜間；適當(dāng)增加大觸頭的開距，對電弧重燃過電壓進(jìn)行抑制；設(shè)置保護(hù)器，并使用氧化鋅避雷器。

我公司并沒有采用上述方式，而采用了TPB型三相組合式過電壓保護(hù)器，主要用以限制大氣過電壓和各種真空開關(guān)所造成的操作過電壓。通過采用TPB型過電壓保護(hù)，不僅能為過電壓提供保護(hù)，而且能為相間過電壓提供保護(hù)。

3 結(jié)束語

與油斷路器相比，真空斷路器具有技術(shù)上的優(yōu)越性，因此，得到了電力部門的普遍認(rèn)可。在經(jīng)濟(jì)發(fā)展進(jìn)入新常態(tài)的形勢下，真空斷路器的應(yīng)用范圍將持續(xù)擴(kuò)大。但在實(shí)際應(yīng)用過程中，為了確保其具有可靠性，需測試其絕緣電阻、真空度、接觸電阻和三相同期性等，從而保證各項(xiàng)指標(biāo)正常。只有通過開展預(yù)防性試驗(yàn)和維護(hù)，才能避免真空斷路器在運(yùn)行中出現(xiàn)故障，才能充分發(fā)揮其性能優(yōu)勢，確保供電的安全性，從而促進(jìn)我國電網(wǎng)裝備水平的提高。

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〔編輯：張思楠〕