真空斷路器常見缺陷的分析與消缺對策

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構著手，結合真空滅弧室和機構內微動開關、輔助開關、分合閘線圈等各個電氣元件的特點，以及部分消缺實例，分析了真空斷路器的常見缺陷，并提出了相應的消缺對策。

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配網中最為常見的電氣設備。

目前北方地區的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械與電氣結構、常見缺陷和消缺對策就能夠顯著提高消缺效率，保證配網供電可靠性。

1 構造

真空斷路器一般是由真空滅弧室、操動機構以及二者的連接部分構成。

真空滅弧室又叫真空泡，它是由動靜導電桿、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。

操動機構是操控真空泡分合的裝置，內部包括蓄能電機、端子排、二次控制電纜、微動開關、輔助開關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連桿等機械元件。操動機構內零件較多，因此，操動機構是缺陷爆發的重災區。

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行者的橋梁作用，但由于結構簡單而且對材質要求不高，幾乎不發生缺陷。

2 缺陷分析與對策

2.1 真空度降低

真空泡內動靜觸頭之間無任何介質供電弧燃燒，使得電弧沒有生存的依附體。真空泡的組成部件中，靜導電桿是不動的，而且與外殼之間是密封的。而動導電桿是要上下動作的，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，在反復拉伸的情況下，部分合金比例不達標的波紋管就會出現細微破損等現象，使得真空度下降[1]。

實例：某110kV變電站采用的一批10kV真空斷路器，在一年時間里出現三起真空泡爆裂。經對其解體發現，真空泡動靜觸頭上均呈現薄薄一層綠，可見是滅弧室內有空氣進入，使銅質觸頭發生氧化，同時泡內失去真空從而無法熄弧，導致泡內電弧燃燒使得泡內溫壓同時上升而爆裂。經對波紋管檢測，其雜質含量均嚴重超標。伸縮次數遠未達到壽命時便出現破損。

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 真空度降低的對策

鑒于真空度的重要性，檢修人員應當定期檢查真空度。較為簡單的方法是對真空開關主回路對地、相間及斷口進行交流耐壓試驗。對于10kV真空開關，經驗值見表1：

表1

操作方法為：在分開的真空滅弧室間施加試驗電壓，如果室內發生持續火花放電，則表明真空度已經很低，否則表明真空度良好。

3 操動機構缺陷

操動機構缺陷頻發的原因是零件眾多。其中的減速箱、蓄能彈簧和傳動連桿等均為金屬制品，損傷較少，較少發生缺陷。而其中的電氣零件如二次控制電纜、微動開關、輔助開關以及分合閘線圈，由于采用的是塑料外皮或塑料殼絕緣，經常會發生因絕緣破壞而形成缺陷。

真空開關機構內電氣回路簡單，一般都是三條，分別是“分閘回路、合閘回路、電機儲能回路”。機構內的電氣元件都串在各自回路上。任何一個電氣元件發生缺陷都會影響所在回路。

下面針對各電氣元件的特點介紹一下各自的易發缺陷。

3.1 微動開關

微動開關一般有兩對結點，一對常開，一對常閉。電機儲能回路采用一對，合閘回路采用另一對。從邏輯上講兩條回路是互斥事件。兩條回路采用一個元件，最易導致的問題就是兩條回路“混電”。

實例：某變電站10kV真空開關遙控合閘不動作，檢修人員到現場后測量機構內端子排上的電纜“7”（合閘信號輸入端），顯示為負電位，即合閘回路通暢。斷開控制保險之后，再測合閘回路電阻，顯示為247歐姆，在正常范圍之內。但是，遙控發合閘命令，開關不動作。檢修人員再次打開機構，沿合閘回路逐段檢查，發現微動開關內絕緣有裂損，導致合閘回路與電機儲能回路出現交叉，合閘信號從這里走向了直流電機儲能回路的負電端。如圖1所示，圖中紅色實線表示微動開關，其兩端是微動開關的兩對結點。

圖1

3.2 輔助開關

輔助開關是斷路器分合同時動作的元件，它在控制回路中反應斷路器的分和位置。輔助開關最常見的缺陷是結點粘連或結點切換不到位，導致無法正確反應斷路器的分和位置。

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行者，線圈一旦燒損，斷路器的遙控分合將無法實現。

分合閘線圈由于是采用直徑不足0.1毫米的極細漆包線纏繞形成，故承受分合閘電流信號的能力有限，如果持續通過分合閘電流信號，大約1～3分鐘，就會將漆包線熔融。粗略統計，分合閘線圈燒損幾乎占機構內缺陷的一半以上。

不同型號的真空斷路器的操動機構內元器件的位置不同，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。

4 總結

本文從真空斷路器的結構入手，將其劃分為真空滅弧室、操動機構及二者連接部分。首先針對真空滅弧室的常見問題進行分析，找到缺陷頻發的位置，并提出消缺方法和日常檢查維護方法。其次對操動機構進行分解，將其最易爆發缺陷的四種元件逐一進行分析，并結合實例對其缺陷常見的表現形式進行描述并給出消缺對策，以供真空斷路器檢修人員和設計人員參考。

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

[2]變電檢修現場技術問答[M]．中國電力出版社:139-140．

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