6kV真空開(kāi)關(guān)檢修工藝規(guī)程研究

摘要：真空開(kāi)關(guān)是目前最能滿足我國(guó)現(xiàn)代化建設(shè)要求的電力開(kāi)關(guān)，也是中等電壓最有發(fā)展前途的電器開(kāi)關(guān)之一。真空開(kāi)關(guān)作為現(xiàn)代電力系統(tǒng)中不可缺少的重要部分，其分合閘對(duì)電力系統(tǒng)的正常安全運(yùn)行有著極其重大的作用。文章對(duì)6kV真空開(kāi)關(guān)檢修工藝規(guī)程進(jìn)行了研究。

關(guān)鍵詞：6kV真空開(kāi)關(guān)；斷路器；故障檢修；檢修工藝規(guī)程；電力系統(tǒng) 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

中圖分類(lèi)號(hào)：TM307 文章編號(hào)：1009-2374（2016）18-0134-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.18.066

1 6kV真空開(kāi)關(guān)概述

真空開(kāi)關(guān)是目前最能滿足我國(guó)現(xiàn)代化建設(shè)要求的電力開(kāi)關(guān)，也是中等電壓最有發(fā)展前途的電器開(kāi)關(guān)之一，它具有重量小、使用壽命長(zhǎng)、污染小、無(wú)爆炸火災(zāi)危險(xiǎn)等特點(diǎn)，因此得到了廣泛的應(yīng)用。近年來(lái)，國(guó)內(nèi)的6kV真空開(kāi)關(guān)得到了前所未有的蓬勃發(fā)展。

1.1 真空電弧的產(chǎn)生

真空開(kāi)關(guān)電極在分離一刻，電極間的電阻會(huì)急速增大，溫度也會(huì)迅速升高，這是由于電流收縮到產(chǎn)生分離的某點(diǎn)上產(chǎn)生的效果。直到電極金屬開(kāi)始蒸發(fā)，然后產(chǎn)生極高的強(qiáng)度，直接導(dǎo)致強(qiáng)烈的間隙擊穿和場(chǎng)致發(fā)射，最后形成真空電弧。維系真空電弧依靠的是電極陰極局部區(qū)域的金屬持續(xù)融化和蒸發(fā)強(qiáng)度的升高。

1.2 真空開(kāi)關(guān)的滅弧原理

在真空滅弧室將電流切斷的時(shí)候，會(huì)產(chǎn)生電弧。因?yàn)橛|頭構(gòu)造相對(duì)特殊，電極之間將會(huì)產(chǎn)生橫向或者是縱向的磁場(chǎng)，同時(shí)也將導(dǎo)致滅弧室內(nèi)的溫度快速升高。在交流電過(guò)零的瞬間，由于受到電場(chǎng)的作用，器壁會(huì)吸附真空弧內(nèi)正向四周高速運(yùn)行的荷電粒子。特別是由于真空滅弧室內(nèi)存在的氣體較為稀薄，分子與質(zhì)子或者分子之間的平均自由程較長(zhǎng)，由于碰撞所產(chǎn)生的載流子的幾率基本為零。由于弧內(nèi)的載流子數(shù)量欠缺，當(dāng)電極之間的電壓重新出現(xiàn)時(shí)，就將不再產(chǎn)生電弧，然后電流就會(huì)被切斷。

1.3 真空開(kāi)關(guān)的弊端

真空開(kāi)關(guān)在使用的過(guò)程中可能會(huì)產(chǎn)生電壓破壞電力系統(tǒng)以及其他的設(shè)備的絕緣性。而為了避免這種過(guò)電壓的情況發(fā)生，國(guó)內(nèi)外專(zhuān)家已經(jīng)取得了相當(dāng)有成效的研究成果，防護(hù)的措施也日漸完善。

1.4 真空開(kāi)關(guān)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

真空開(kāi)關(guān)主要由導(dǎo)電部分、絕緣部分、真空滅弧室、傳動(dòng)部分和操動(dòng)機(jī)構(gòu)等構(gòu)成。

（1）真空滅弧室的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。真空滅弧室主要是由導(dǎo)電電極、氣密絕緣系統(tǒng)、屏敝極、其他零部件構(gòu)成；（2）氣密絕緣系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。氣密絕緣系統(tǒng)主要是由微晶玻璃或陶制成由氣密絕緣筒、不銹鋼波紋管、蓋板（動(dòng)端、定端）等構(gòu)成；（3）導(dǎo)電系統(tǒng)是由定（動(dòng)）觸頭、定（動(dòng)）跑弧面、定（動(dòng)）導(dǎo)電桿組成；（4）屏蔽系統(tǒng)主要是由屏蔽罩、屏蔽筒及其他零件構(gòu)成。其主要的作用是對(duì)真空滅弧室中的電場(chǎng)分布情況進(jìn)行改善；將真空滅弧室的外殼進(jìn)行小形化；避免觸頭燃弧時(shí)產(chǎn)生大量汽液對(duì)絕緣外殼內(nèi)壁造成污染；減少真空滅弧室外殼的絕緣性能下降的可能性；吸收電弧能，使電弧生成物冷凝。

2 6kV真空開(kāi)關(guān)的工作原理

2.1 合閘過(guò)程

當(dāng)對(duì)操動(dòng)機(jī)構(gòu)的合閘線圈進(jìn)行通電，合閘的鐵芯會(huì)被吸住，此時(shí)通過(guò)連桿使動(dòng)導(dǎo)電桿將斷路器合閘。

2.2 分閘過(guò)程

當(dāng)操動(dòng)機(jī)構(gòu)的分閘線圈進(jìn)行通電，分閘的鐵芯會(huì)被吸住，將鎖扣釋放后在分閘彈簧的作用下自行分?jǐn)唷?/p>

2.3 滅弧過(guò)程

真空斷路器的動(dòng)靜觸頭上有螺旋槽，令其在電弧的縱向磁場(chǎng)上加個(gè)橫向磁場(chǎng)，驅(qū)動(dòng)電弧避免觸頭過(guò)熱會(huì)讓電弧進(jìn)行高速的旋轉(zhuǎn)。因?yàn)樵谌蓟∵^(guò)程中產(chǎn)生的汽液會(huì)很快向四周擴(kuò)散并被吸附，所以絕緣程度很快恢復(fù)，從而在電流過(guò)零時(shí)能夠迫使電弧被熄滅。

3 6kV真空開(kāi)關(guān)的使用環(huán)境

周邊環(huán)境的氣溫：-15℃～40℃

相對(duì)濕度：日平均值<95%/月平均值<90%

海拔：1000m+

飽和濕氣壓：日平均值<2.2×10-3MPa/月平均值<1.8×10-3MPa

環(huán)境狀況：環(huán)境穩(wěn)定，無(wú)較大震動(dòng)

4 真空開(kāi)關(guān)的安裝調(diào)整、維護(hù)保養(yǎng)與檢修

4.1 真空開(kāi)關(guān)的安裝

（1）真空開(kāi)關(guān)在安裝時(shí)，應(yīng)該使其保持垂直，尤其是真空滅弧室的狀態(tài)，同時(shí)要安裝在干燥的室內(nèi)；（2）安裝的尺寸要嚴(yán)格按照說(shuō)明書(shū)上的要求；（3）真空開(kāi)關(guān)的控制電源線以及其他帶電裝置與地面要保持在100mm以內(nèi)的距離；（4）各個(gè)型號(hào)的產(chǎn)品都是經(jīng)過(guò)認(rèn)真裝配和檢查調(diào)整之后才出廠的，所以在安裝時(shí)不需要對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行拆卸和檢測(cè)，只需要檢查其各個(gè)連結(jié)的部位有沒(méi)有松動(dòng)的情況，如果有就要先擰緊之后再進(jìn)行安裝。

4.2 真空開(kāi)關(guān)的調(diào)整

（1）調(diào)整行程開(kāi)距。調(diào)節(jié)限位螺絲釘高度，可以調(diào)節(jié)導(dǎo)電桿的總行程使其達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)值。導(dǎo)電桿的實(shí)際行程可以測(cè)得觸頭的具體開(kāi)距，也可以通過(guò)總行程減掉接觸行程推算出來(lái)；（2）調(diào)整接觸行程。各個(gè)型號(hào)產(chǎn)品在接觸行程的測(cè)量中都有準(zhǔn)確的標(biāo)準(zhǔn)，一般可以通過(guò)調(diào)節(jié)絕緣拉桿的連接和真空滅弧室的動(dòng)導(dǎo)電桿螺旋頭達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)。調(diào)整的方法：用操作手柄操作斷路器，拔掉絕緣端面的插銷(xiāo)，就可以通過(guò)旋轉(zhuǎn)連接頭來(lái)進(jìn)行調(diào)整；（3）調(diào)整三相同步性。在分合閘操作時(shí)，真空開(kāi)關(guān)的三相要求真空滅弧室的觸頭做到同時(shí)接觸和分離，誤差不得超過(guò)1毫秒。調(diào)節(jié)方法和調(diào)整接觸行程的方法一樣，要用三相指示燈等儀器進(jìn)行檢查；（4）調(diào)整分合閘的速度。用戶一般不需要調(diào)整分合閘速度，因?yàn)閷?duì)操動(dòng)機(jī)構(gòu)的分合閘速度的限制主要是為了方便設(shè)計(jì)制造。分合閘的速度和分閘彈簧的強(qiáng)度成正比，分閘的彈簧強(qiáng)度越大，分閘的速度就會(huì)隨之變快。相反，分閘彈簧強(qiáng)度越小，合閘的速度就會(huì)相應(yīng)變慢。

4.3 真空滅弧室的性能以及安裝要求

第一，利用真空滅弧室進(jìn)行滅弧，是因?yàn)闇缁∈揖哂薪^緣性能好、滅弧能力強(qiáng)等特點(diǎn)。真空度為1.3×10-4Pa以上的滅弧室中包含的氣體分子極少，絕緣強(qiáng)度高，產(chǎn)生游離碰撞的可能性較低。在小間隙時(shí)，間隙擊穿的電壓強(qiáng)度為10～45kV/mm，較高于空氣、SF6和變壓器油。真空電弧弧柱的壓力差很大，是因?yàn)闇缁∈覂?nèi)的電弧是由觸頭電極蒸發(fā)的金屬蒸氣游離而形成的。當(dāng)電流過(guò)零時(shí)，弧在燃弧過(guò)程中產(chǎn)生的汽液會(huì)很快向四周擴(kuò)散并被吸附，絕緣性變強(qiáng)，

電弧立即被熄滅。由此可見(jiàn)，真空滅弧室的性能良好。

第二，在整機(jī)裝配過(guò)程中，要遵循滅弧室的安裝要求，保證安裝質(zhì)量。要明確如下五點(diǎn)：（1）波紋管在開(kāi)關(guān)時(shí)，避免和任何部分發(fā)生摩擦；（2）滅弧室軸線與動(dòng)導(dǎo)電桿要在同水平；（3）動(dòng)導(dǎo)電桿的運(yùn)動(dòng)要保持平直，避免在波紋管周?chē)圃斐龌鸹ǎ瑫r(shí)在進(jìn)行調(diào)整時(shí)要對(duì)波紋管進(jìn)行全面的保護(hù)，波紋管的拉伸距離不允許超出觸頭開(kāi)距；（4）滅弧室的壓環(huán)各個(gè)方向都要受力均勻；（5）應(yīng)該選用聚四氟乙烯或者是尼龍材質(zhì)制作金屬導(dǎo)向套。當(dāng)使用導(dǎo)向套時(shí)，要避免在波紋管和導(dǎo)電套之間發(fā)生摩擦火花，控制好導(dǎo)向套和波紋管之間的距離。

4.4 真空滅弧室的真空度檢查

（1）在兩種情況下會(huì)造成真空滅弧室的真空度降低，一種是機(jī)械使用時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，老化失修導(dǎo)致的波紋管破裂等其他事故造成了真空滅弧室的外殼損壞，令真空滅弧室內(nèi)變?yōu)榇髿鉅顟B(tài)。另一種是真空滅弧柱內(nèi)依然處于真空狀態(tài)，但由于各種原因造成滅弧室內(nèi)的壓強(qiáng)高于既定的范圍，使滅弧室無(wú)法正常進(jìn)行工作；（2）陶瓷的開(kāi)關(guān)一般會(huì)采用工頻耐壓的方法來(lái)檢查真空室的壓力。首先將真空滅弧室外的兩觸頭拉開(kāi)至標(biāo)準(zhǔn)開(kāi)距，然后調(diào)節(jié)使觸頭之間的電壓逐漸增大，如果真空滅弧室無(wú)法耐受工頻電壓一分鐘，就可以判定真空滅弧室的真空度不合格，反之則表示合格。

4.5 真空開(kāi)關(guān)的維護(hù)與檢查

第一，真空開(kāi)關(guān)只需按照安裝要求進(jìn)行安裝和調(diào)整后就可以使用，在使用之前要對(duì)真空度進(jìn)行檢查，平時(shí)維護(hù)檢查的內(nèi)容主要有：（1）應(yīng)當(dāng)時(shí)刻保持真空開(kāi)關(guān)的清潔程度，尤其要經(jīng)常清理絕緣桿等其他絕緣部件。應(yīng)該用干凈、干燥的棉布對(duì)真空滅弧室的外殼進(jìn)行擦拭；（2）要使用潤(rùn)滑油對(duì)需要經(jīng)常進(jìn)行摩擦活動(dòng)的部位和零件進(jìn)行潤(rùn)滑，這樣能夠有效減少其磨損；（3）要即時(shí)更換摩擦嚴(yán)重的易耗零件；（4）不可以發(fā)生松動(dòng)的零件要時(shí)常檢查，防治松脫掉落；（5）要經(jīng)常地觀察、及時(shí)地調(diào)整接觸行程。行程量反應(yīng)的是真空滅弧室的使用程度，所以當(dāng)磨損到一定程度的時(shí)候要及時(shí)地更換真空滅弧室。

4.6 真空開(kāi)關(guān)常見(jiàn)故障的分析與排除

真空開(kāi)關(guān)常見(jiàn)故障的分析與排除如表1所示：

2.滅弧室漏氣

操動(dòng)機(jī)構(gòu)無(wú)法手動(dòng)儲(chǔ)能 更換掉手柄 手柄內(nèi)的單向軸承失去作用

操動(dòng)機(jī)構(gòu)無(wú)法電動(dòng)分合閘 重新更換線圈

重新連接好接頭 1.合閘或者是分閘的線圈被燒壞

2.二控回路接線松動(dòng)

4.7 真空開(kāi)關(guān)的試驗(yàn)

真空開(kāi)關(guān)的試驗(yàn)如表2所示：

5 結(jié)語(yǔ)

真空開(kāi)關(guān)的技術(shù)發(fā)展涉及到許多方面的問(wèn)題，比如真空室的真空度、觸頭的材料、觸頭的結(jié)構(gòu)、波紋管的制造工藝等。而我國(guó)目前做真空開(kāi)關(guān)的廠家往往不同時(shí)生產(chǎn)真空滅弧室，生產(chǎn)真空滅弧室的廠家又往往不注重觸頭材料的研究。如此看來(lái)，我國(guó)的真空開(kāi)關(guān)生產(chǎn)產(chǎn)業(yè)還存在著真空技術(shù)發(fā)展不協(xié)調(diào)和制造工藝不匹配問(wèn)題，因此，我國(guó)真空開(kāi)關(guān)的推廣和應(yīng)用與國(guó)外相比還存在著很大的差異。現(xiàn)今在國(guó)外的真空開(kāi)關(guān)在配電系統(tǒng)中已占有絕對(duì)的比重，反觀我國(guó)卻仍在大范圍應(yīng)用少油斷路器。這就使得真空滅弧室的推廣活動(dòng)得不到發(fā)展，技術(shù)得不到創(chuàng)新，這對(duì)于真空開(kāi)關(guān)的未來(lái)具有重大的現(xiàn)實(shí)意義。我們也有理由相信，在不久的將來(lái)，隨著真空開(kāi)關(guān)技術(shù)的創(chuàng)新與發(fā)展，質(zhì)量的穩(wěn)定與生產(chǎn)制造業(yè)的成熟，真空開(kāi)關(guān)將會(huì)有更加美好遠(yuǎn)大的前景。

參考文獻(xiàn)

[1] 李明明，王佳楠，樊綱.真空斷路器操動(dòng)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)與優(yōu)化研究[M].北京：中國(guó)電力出版社，2011.

[2] 李秀娜，王輝.空斷路器理論及其應(yīng)用[M].西安：西安交通大學(xué)出版社，2012.

[3] 周寧州，李宏宇，陳令貴.真空開(kāi)關(guān)的觸頭材料和結(jié)構(gòu)[J].低壓電器，2012，（5）.

作者簡(jiǎn)介：宋雷（1989-），男，安徽合肥人，廣東拓奇電力技術(shù)發(fā)展有限公司電力電氣工程助理工程師，研究方向：電氣工程。

（責(zé)任編輯：秦遜玉）