真空開關(guān)的幾個關(guān)鍵質(zhì)量問題

高春媛

【摘 要】隨著城市化進程的加速，大型生活小區(qū)的形成以及工業(yè)生產(chǎn)的集團化和規(guī)模化，為提高供電質(zhì)量，減少線路損耗，需要高壓送電直接進入市區(qū)的負荷中心，因而要求大量使用占地面積小、安全可靠的高壓開關(guān)——真空開關(guān)。

【關(guān)鍵詞】真空開關(guān)；關(guān)鍵質(zhì)量問題；供電質(zhì)量

真空開關(guān)是一種以氣體分子極為稀少，絕緣強度很高的真空空間為熄弧介質(zhì)的新型開關(guān)。其觸頭是在密封的真空滅弧室內(nèi)分、合電路的，切斷電流時，僅有金屬蒸汽離子形成的電弧，而無氣體的碰撞游離，因金屬蒸汽離子的擴散及再復(fù)合過程非常迅速，從而能快速滅弧和恢復(fù)原來的真空度，可承受多次分、合閘而不降低開斷能力，并且不產(chǎn)生高壓氣體及有毒氣體。因此具有： ①體積小，重量輕； ②動作快，開斷容量大； ③適合頻繁操作；④無火災(zāi)及爆炸危險，不污染環(huán)境； ⑤壽命長，維修工作量少等優(yōu)點。

真空開關(guān)的工藝水平適合我國企業(yè)的制造現(xiàn)狀，價格相對較低，非常適合我國的國情，因此得到了普遍的應(yīng)用。據(jù)統(tǒng)計，我國目前在10kV 級斷路器中，真空開關(guān)占到80%以上。在35kV級，近幾年也占到40%以上。但是，由于真空開關(guān)依賴真空實現(xiàn)快速滅弧開斷，在檢測中也較多出現(xiàn)真空滅弧室漏氣、機械特性失調(diào)、溫升過高等不合格現(xiàn)象，因此在應(yīng)用真空開關(guān)時必須處理好這幾個關(guān)鍵問題。

1 真空室漏氣

真空滅弧室是真空開關(guān)的核心部件， 它是采用玻璃或陶瓷作支撐及密封，內(nèi)部有動、靜觸頭和屏蔽罩，室內(nèi)有負壓，真空度為10-4～10-6 Pa，保證其開斷時的滅弧性能和絕緣水平。隨著真空滅弧室使用時間的增長和開斷次數(shù)的增多，以及受外界因素的作用，其真空度逐步下降，其開斷性能也隨之降低，當(dāng)真空度低于1.3×10-2Pa時，將導(dǎo)致開斷和關(guān)合能力的不穩(wěn)定。因此應(yīng)注意下列幾點：

（1）真空滅弧室出廠時的真空度應(yīng)不低于1.3×10-5Pa。

（2）出廠前真空開關(guān)應(yīng)經(jīng)過嚴格的檢查和裝配，維修時應(yīng)緊固滅弧室的各螺栓，以保證其受力均勻。

（3）保證導(dǎo)電桿同心度的設(shè)計。如果可動導(dǎo)電桿同心度調(diào)整不當(dāng)，將使陶瓷、法蘭———金屬封接強度不夠穩(wěn)定，致使真空滅弧室漏氣。在錯誤的操作過程中，易引起波紋管的扭曲變形。為防止這種現(xiàn)象，在動導(dǎo)電桿的導(dǎo)向套部位可采用六邊形設(shè)計，花鍵連接設(shè)計，

（4）不得用任何外力碰撞真空滅弧室，嚴禁敲擊、手拍打，搬動及維護時不得受力。禁止把任何東西放在真空開關(guān)上，以防止落下時打壞真空滅弧室。

（5）裝調(diào)時如果發(fā)現(xiàn)螺紋配合不良，應(yīng)查原因后再處理，不要用很大力氣去擰動真空滅弧室，防止波紋管受到損傷。

（6）嚴格控制觸頭行程。不能誤以為開距大對滅弧有利，而隨意增加真空開關(guān)的觸頭行程。因為真空開關(guān)的行程比較短。一般額定電壓為10～15kV的真空開關(guān)觸頭行程僅為8～12mm，觸頭超行程僅為2～3mm。如果過多地增加觸頭的行程，會使開關(guān)合閘后，在波紋管上產(chǎn)生過大的應(yīng)力，引起波紋管損壞，破壞開關(guān)密封外殼內(nèi)的真空。分閘緩沖器的回彈不應(yīng)過大，過大會影響波紋管的壽命。

（7）合理的選擇使用和儲存環(huán)境，真空滅弧室的存放和使用環(huán)境中應(yīng)無化學(xué)腐蝕性氣體存在。真空滅弧室的波紋管大多數(shù)都是采用0.1～0.15mm厚度的不銹鋼液壓成型的。高壓真空開關(guān)應(yīng)用環(huán)境的污穢等級、濕度、鹽霧等選擇不夠合適，有害氣體、凝露造成波紋管點狀腐蝕，導(dǎo)致波紋管和蓋板及封接面的漏氣。

（8）定期進行42kV工頻耐壓試驗。新裝后和運行中應(yīng)結(jié)合驗收和季節(jié)或年度性預(yù)防性試驗對真空滅弧室斷口進行工頻耐壓試驗以檢驗其真空度。

（9）監(jiān)控觸頭磨損值，當(dāng)動靜觸頭的總磨損量達到制造廠規(guī)定值時應(yīng)更換真空滅弧室。真空滅弧室的觸頭接觸面在經(jīng)過多次開斷電流后會逐漸磨損，觸頭行程增大，也就相當(dāng)波紋管的工作行程增大，因而波紋管的壽命會迅速下降，通常允許觸頭磨損最大值為3mm左右。為了能夠準(zhǔn)確地控制每個真空滅弧室觸頭的磨損值，必須從滅弧室開始安裝使用時起，每次預(yù)防性試驗或維護時，就準(zhǔn)確地測量開距和超程并進行比較，當(dāng)觸頭磨損后累計減小值就是觸頭累計磨損值。當(dāng)累計磨損值達到或超過此值，真空滅弧室的開斷性能和導(dǎo)電性能都會下降，真空滅弧室的使用壽命即已到期。新一代高壓真空開關(guān)普遍使用縱向磁場滅弧原理和銅鉻觸頭材料，以減少觸頭燒損和提高電氣使用壽命。

2 操動機構(gòu)配合

開關(guān)的分、合動作是通過操動機構(gòu)來實現(xiàn)的，操動機構(gòu)的工作性能和質(zhì)量的優(yōu)劣，對高壓開關(guān)的工作性能起著極為重要的作用。真空開關(guān)由于其真空滅弧性能的優(yōu)異，使其開斷速度和電壽命大大增加。因此，與其配合的操動機構(gòu)的機械動作性能及可靠性就成了較為突出的問題。

在實際安裝和調(diào)試過程中，應(yīng)做到：

（1）嚴格進行交接驗收。真空開關(guān)出廠前已做過試驗，但在運往現(xiàn)場安裝完畢后，必須進行有關(guān)參數(shù)的復(fù)核。以防止設(shè)備在運輸中的變化，特別是操動機構(gòu)與真空開關(guān)連接后的問題。主要復(fù)測的參數(shù)有：合閘彈跳，分閘同期，開距，超程，合、分閘速度，合、分閘時間，直流接觸電阻，斷口絕緣水平。

（2）重視緩沖特性的調(diào)整。操動機構(gòu)在高壓真空開關(guān)機械結(jié)構(gòu)中是最為復(fù)雜、精度要求最高的部分，為了保證高壓真空開關(guān)的可靠性，一般采取分裝式結(jié)構(gòu)，即將操動機構(gòu)與開關(guān)主體二者分開，由生產(chǎn)條件比較好的工廠集中生產(chǎn)操動機構(gòu)，然后再將機構(gòu)的輸出軸與開關(guān)合而為一，所以機械參數(shù)的合理配置與調(diào)整，直接關(guān)系到高壓真空開關(guān)的技術(shù)性能和機械壽命。滿意的緩沖特性應(yīng)該是運動部件接觸緩沖瞬間，緩沖器提供較小的反力，隨著緩沖距離的增加，緩沖特性迅速變陡，最大可能地吸收分離能量，達到限制分閘反彈和分閘行程的目的。

（3）嚴格控制真空開關(guān)的合、分閘速度。真空開關(guān)的合閘速度過低時，會由于預(yù)擊穿時間加長，而增大觸頭的磨損量。又由于真空開關(guān)滅弧室一般采用銅焊工藝，并且經(jīng)高溫下去氣處理，所以它的機械強度不高，耐振性差。如果開關(guān)合閘速度過高會造成較大的振動，還會對波紋管產(chǎn)生較大沖擊，降低波紋管壽命。通常真空開關(guān)的合閘速度為0. 6～2m/s，對一定結(jié)構(gòu)的真空開關(guān)有著最佳合閘速度。真空開關(guān)斷路時的燃弧時間短，其最大燃弧時間不超過1.5個工頻半波，因此，需要嚴格控制開關(guān)的分閘速度。此外，要求真空開關(guān)的分閘緩沖器與合閘緩沖器有較好的特性，盡量減輕分閘或合閘時的沖擊力，以保護真空滅弧室的使用壽命。

3 溫升

高壓真空開關(guān)的回路電阻是影響溫升的主要原因，而滅弧室的回路電阻通常要占高壓真空開關(guān)回路電阻的50%以上。觸頭間的接觸電阻是真空滅弧室回路電阻的主要組成部分，因為觸頭系統(tǒng)密封于真空滅弧室內(nèi)，觸頭與外殼之間的真空形成了熱絕緣，所以觸頭和導(dǎo)電桿上的熱量只能通過動、靜導(dǎo)電桿向外部傳導(dǎo)散熱。真空滅弧室靜端直接與靜支架相連，動端則通過導(dǎo)電夾、軟連接與動支架相連。因動端連接環(huán)節(jié)較多，導(dǎo)熱路徑較長，所以高壓真空開關(guān)溫升的最高點多集中于動導(dǎo)電桿與導(dǎo)電夾搭接部位。在實際應(yīng)用中，有效的利用靜端有利于散熱的元件，迫使觸頭間隙熱量較多的從靜端導(dǎo)出，分流動端的熱量，是解決高壓真空開關(guān)溫升偏高的有效措施。

4 結(jié)論

真空開關(guān)優(yōu)越的技術(shù)應(yīng)用特性，得到了廣大用戶的普遍認可，隨著經(jīng)濟建設(shè)的持續(xù)增長，今后將得到越來越廣泛的應(yīng)用。在實際工作中使用和調(diào)試真空開關(guān)時應(yīng)認真解決真空室漏氣、操動機構(gòu)配合、溫升等關(guān)鍵質(zhì)量問題，才能充分發(fā)揮真空開關(guān)優(yōu)勢。

[責(zé)任編輯：曹明明]