10 kV真空斷路器的試驗及維護

曾豪

摘 要：真空斷路器具有結構簡單、故障少的特點，且具備強大的絕緣性能和滅弧能力，得到了廣泛應用。為了闡述10 kV真空斷路器的試驗和維護問題，以我公司發電站1#發電機出口斷路器為例，對10 kV真空斷路器的試驗和維護內容進行了分析和探究。

關鍵詞：10 kV；真空斷路器；絕緣電阻；免維護電器

中圖分類號：TM561.2 文獻標識碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2015.06.085

真空斷路器是由真空管與相關附件組成的，以其優越的性能在目前的變電設備中得到了廣泛應用。雖然真空斷路器很少出現故障，但也需要重視其試驗和維護，以確保其具有穩定性和安全性。在本文中，筆者結合自身工作實際，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和維護進行了分析。

1 真空斷路器概況

真空斷路器由2部分組合而成，即真空管和相關附件。由于真空斷路器操作機構的動作行程短、零部件少和結構簡單，很少發生故障，所以，被稱為免維護電器。該電器的絕緣介質為觸頭完全封閉的真空，具備很強的熄弧能力和較高的弧后介質強度，因此，具有強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、維護工作量少和壽命長等優點，在10 kV及以下電壓電網中得到了廣泛應用。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或操作次數達到規定后，均需進行試驗和維護，主要為預防性試驗和日常性巡檢。通過預防性試驗和維護，可確保其運行的穩定性和安全性。

10 kV真空斷路器的試驗和維護內容包括斷路器接觸電阻、絕緣電阻和三相同期性檢測等。筆者將在下文詳細分析試驗和維護的內容。

2 10 kV真空斷路器的試驗和維護

為了便于討論，筆者以我公司發電站1#發電機出口斷路器試驗為例（ZN28-10/630-20型戶內高壓真空斷路器，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，在載流過程中易發熱，會對開斷電路和導電均造成不良影響。因此，接觸電阻值不應大于說明書中的規定值。斷路器上有100 A的電流通過時，可利用歐姆定律計算接觸電阻，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#發電機真空斷路器的接觸電阻符合要求。

但是，如果出現電阻超標狀況，則需觀察插頭是否燒損。如果無法修復，則能更換；如果無嚴重燒損，則可調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電和開斷性能。其診斷方法為，在真空斷路器處于合閘狀態下，檢查動導電桿滲出導向板的長度變化，超出標準即為損壞，應停止使用。

2.2 真空度測試

大量試驗表明，真空度越高，氣體間隙擊穿電壓越高，兩者關系如圖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，擊穿電壓不再呈現上升趨勢，這是因為氣體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，真空度值在標準要求范圍內。

在日常的維護中，為了保證真空管的安全性，應注意檢查真空管外部是否存在放電現象。如果存在放電現象，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，正常情況下為微藍色，當真空度降低時，會變為橙紅色。如果屏蔽罩變為橙紅色，則應更換真空滅弧室。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，情況嚴重時，甚至會引發開關爆炸。因此，當真空度降低時，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，可能會對開關的分斷能力造成嚴重的影響，易增大和延長高倍操作電壓和燃弧時間，進而導致觸頭燒損或斷路器爆炸。斷路器分合閘應具備速度快、開距小的特點。三相分合閘通氣性不得超過2 ms，如果不滿足這一要求，則可通過調節絕緣拉桿連接頭或真空滅弧室導電桿的帶螺紋導向桿調整。具體如表1所示。

檢測對技術的要求比較高，如果真空管上存在各種短接線，可將整個開關柜搖出并接上控制線和合閘電源，實現分合閘，確保萬無一失。

2.4 操作機構的檢查和維護

對于真空斷路器而言，操作部分通常使用電磁操作機構、手動彈簧儲能或電動彈簧儲能結構。對于這一部分的檢查維護，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，保持轉動部件潤滑良好；②進行重復分合閘試驗、通電合閘試驗和自由脫扣試驗，綜合判斷斷路器是否存在異常。

2.5 過電壓保護部分的檢查和維護

當真空斷路器的真空開關開斷性能良好，且在開斷感性負載時，由于回路電流的急劇變化，在電感兩端會產生較高的過電壓，尤其是在開斷大電感量、小電流負載時，很容易造成高壓電機絕緣擊穿、回路變壓器故障等狀況。為了避免出現上述現象，常規的防護措施為：將電阻與鐵芯電感并聯，并串接于開關與電纜間；適當增加大觸頭的開距，對電弧重燃過電壓進行抑制；設置保護器，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器，主要用以限制大氣過電壓和各種真空開關所造成的操作過電壓。通過采用TPB型過電壓保護，不僅能為過電壓提供保護，而且能為相間過電壓提供保護。

3 結束語

與油斷路器相比，真空斷路器具有技術上的優越性，因此，得到了電力部門的普遍認可。在經濟發展進入新常態的形勢下，真空斷路器的應用范圍將持續擴大。但在實際應用過程中，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，從而保證各項指標正常。只有通過開展預防性試驗和維護，才能避免真空斷路器在運行中出現故障，才能充分發揮其性能優勢，確保供電的安全性，從而促進我國電網裝備水平的提高。

參考文獻

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〔編輯：張思楠〕