真空斷路器運(yùn)行維護(hù)及故障分析

黃繼攀

摘要：隨著電網(wǎng)的發(fā)展和技術(shù)的進(jìn)步，我國(guó)電網(wǎng)真空斷路器使用量逐年增加，為確保真空斷路器的安全可靠運(yùn)行，首要的是對(duì)真空斷路器進(jìn)行檢修及維護(hù)。文章通過對(duì)真空斷路器基本特性、構(gòu)成要素、工作原理的闡述，詳細(xì)分析真空斷路器在運(yùn)行維護(hù)中需注意的事項(xiàng)、故障因素及預(yù)防措施。

關(guān)鍵詞：真空斷路器；檢修維護(hù)；真空滅弧室；電網(wǎng)改造；動(dòng)靜觸頭

中圖分類號(hào)：TM561文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1009-2374（2012）24-0083-03

真空斷路器在電力系統(tǒng)中的使用越來越廣泛，尤其是性能優(yōu)越的真空斷路器，在城市電網(wǎng)改造、農(nóng)村電網(wǎng)改造中發(fā)揮重要作用。真空斷路器性能的優(yōu)越取決于真空滅弧室的質(zhì)量及成熟的檢修維護(hù)系統(tǒng)。而真空滅弧室的優(yōu)點(diǎn)在于切斷電源后能迅速熄弧并抑

制電流，避免真空斷路器事故和意外的發(fā)生。

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F2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02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。如圖1所示：

3真空斷路器的運(yùn)行維護(hù)注意問題

真空斷路器在運(yùn)行過程中，要定期檢查滅弧室的真空度。定期進(jìn)行工頻耐壓試驗(yàn)和沖擊耐壓試驗(yàn)。嚴(yán)格控制真空斷路器中的機(jī)械參數(shù)。不僅要對(duì)真空滅弧室觸頭磨損程度進(jìn)行監(jiān)控，還要對(duì)分、合閘速度進(jìn)行控制，真空斷路器的開斷操作情況進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，如此才能保

證真空斷路器的在運(yùn)行過程中的安全性、穩(wěn)定性。

真空斷路器在運(yùn)行維護(hù)中，需注意真空斷路器的基本參數(shù)。真空斷路器的基本參數(shù)必須滿足裝設(shè)地點(diǎn)的運(yùn)行工況，尤其要重視基本參數(shù)中的機(jī)械參數(shù)調(diào)整。真空斷路器機(jī)械參數(shù)的合理配置，直接關(guān)系其技術(shù)性能及壽命。因此，嚴(yán)格按照機(jī)械參數(shù)指標(biāo)要求，規(guī)范管理，保證技術(shù)性能指標(biāo)和質(zhì)量的可靠性。

3.1嚴(yán)格控制真空斷路器的合、分閘速度

真空斷路器需要嚴(yán)格控制開關(guān)的合閘、分閘速度。合閘速度過低，擊穿時(shí)間加長(zhǎng)，增大觸頭磨損量。合閘速度過高，波紋管沖擊大，降低波紋管壽命。分閘速度過快，分閘反彈大，容易產(chǎn)生重燃。因此真空斷路器的合閘、分閘速度，要嚴(yán)格控制。合閘、分閘的緩沖器要具備良好特性，這

樣能減輕沖擊力，保證真空滅弧室的使用壽命。

3.2合理安排真空斷路器的檢修周期

真空斷路器的狀態(tài)檢修對(duì)保障電力系統(tǒng)的安全生產(chǎn)、減少檢修成本有著重要的意義。因此對(duì)真空斷路器的檢修維護(hù)應(yīng)足夠重視，增加運(yùn)行檢修次數(shù)，調(diào)整預(yù)示周期，在線監(jiān)測(cè)合、分閘電壓電流。當(dāng)合、分負(fù)荷電流次數(shù)達(dá)到2000次，開斷額定電流10次后，應(yīng)立即按照真空斷路器的檢修要求檢查各部位的螺栓有無松動(dòng)。合理安排真空斷路器的檢修項(xiàng)目及操作周期。

4真空斷路器的故障分析、處理方法、預(yù)防措施

4.1故障分析

真空斷路器故障的原因包括分合閘線圈、回路接觸、連接件損壞的機(jī)構(gòu)和傳動(dòng)件故障，其故障比例占總故障的67.6%。真空度下降的真空滅弧室故障占18.1%。電氣控制、輔助回路損壞的控制和輔助回路故障占9.5%、連接處、絕緣部件、緩沖器損壞的其他故障占4.8%。無論是機(jī)械故障還是其他故障均應(yīng)引起重視。

4.2處理方法

真空斷路器在遇到故障之前應(yīng)利用現(xiàn)有成熟的在線監(jiān)測(cè)技術(shù)，對(duì)真空斷路器的機(jī)構(gòu)、傳動(dòng)件、電氣控制、輔助回路電壓、分合閘線圈電壓、電流等參數(shù)進(jìn)行監(jiān)控。建立健全設(shè)備損壞數(shù)據(jù)、缺陷統(tǒng)計(jì)分析制度，定期采集運(yùn)行狀態(tài)數(shù)據(jù)，制定完善的狀態(tài)檢修流程。

4.3預(yù)防措施

真空斷路器在運(yùn)行過程出現(xiàn)故障之前應(yīng)做好預(yù)防措施。首先在選用真空斷路器時(shí)，要選擇本體與操作機(jī)構(gòu)一體及信譽(yù)良好的成熟產(chǎn)品。其次定期檢修真空斷路器運(yùn)行狀態(tài)，監(jiān)測(cè)真空斷路器的真空泡外部放電現(xiàn)象，遙控分閘現(xiàn)象，繼電保護(hù)現(xiàn)象。對(duì)真空斷路器進(jìn)行定期工頻耐壓試驗(yàn)（42kV）及定期檢查滅弧室的真空度。制定出真空斷路器的工頻耐壓試驗(yàn)周期，檢查測(cè)量每相主導(dǎo)電回路的電阻值。再次對(duì)觸頭接觸電阻與觸頭間的壓力，合閘彈跳，分閘同期，開距，壓縮行程，合、分閘速度，合、分閘時(shí)間，直流接觸電阻，斷口絕緣水平，傳動(dòng)驗(yàn)收試驗(yàn)的參數(shù)進(jìn)行測(cè)試和復(fù)核，確保真空斷路器的設(shè)備處于良好的工作狀態(tài)。

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。

參考文獻(xiàn)

[1]林立生．真空斷路器簡(jiǎn)介[J]．河北電力技術(shù)，1983，（3）：12-13．

[2]燕東園．真空斷路器的運(yùn)行[J]．建筑電氣，1983，（2）：2．

[3]王季梅．真空斷路器技術(shù)與應(yīng)用[M]．北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2008：30-40．

[4]黃謀甫．真空斷路器的維護(hù)與檢修 [J]．農(nóng)村電氣化，2009，（11）：10-13．

[5]趙哲．10kV真空斷路器的故障處理[J]．電力安全技術(shù)，2002，（11）：2．

（責(zé)任編輯：秦遜玉）