真空斷路器的運行維護及故障分析處理

摘 要：真空斷路器與傳統的少油斷路器相比，具有開斷容量大、滅弧性能好、機械電壽命長、適合頻繁操作、運行維護小、檢修周期長、防爆等優點。目前，真空斷路器已廣泛應用于我國的中、低壓電網。真空斷路器如不進行周期性的維護和故障分析，同樣會出現各類問題。本文論述真空斷路器特性和工作原理，運行維護分析和故障及處理。

關鍵詞：真空斷路器；運行維護；故障處理

中圖分類號：TM561.2 文獻標識碼：A 文章編號：1004-7344（2018）29-0141-01

1 引 言

我國從20世紀80年代引進國外真空斷路器技術，經過近30年的發展，將技術引進后再改造。國內電器制造廠商將真空斷路器技術發展出幾十種型號和品種，額定電流、開端電流和電壓均達到較高水平。真空斷路器屬于戶內配電裝置，可用于大型工業廠房、發電廠、變電站使用。戶內配電對安全要求較高，因此電器裝置要達到無油化、少檢修和高頻率使用的要求。真空斷路器常配置在中置柜、雙層柜、固定柜中。真空斷路器所強調的真空，是指滅弧介質和滅弧后觸頭間隙的絕緣介質是絕對真空狀態。本文將簡述真空斷路器特性與工作原理，重點描述斷路器運行維護和故障分析。

2 真空斷路器特性與工作原理

真空斷路器在特性上，體積小并且重量輕，觸頭開距小。舉例，10kV真空斷路器的觸頭開距僅10mm寬。較短的開距有較多好處，比如操作功耗較小，機械部分行程短，在少檢修情況下壽命長。真空斷路器燃弧時間僅有半周波，并且無論開關電流達到多少毫安都不會對燃弧時間產生影響。斷路器熄弧后，其觸頭間隙介質可迅速恢復，極少產生任何故障。故障少，磨損量小，觸頭電氣壽命長，額定電流開斷次數可以超過5000次，滿容量電流開斷次數可以達到50次。真空斷路器最適于戶內使用的特性是噪音小。

真空斷路器工作原理主要是當動觸頭和靜觸頭在操作機構的指揮下主動分閘，過程中觸頭會產生電弧并且發揮出蒸汽。由于最初將觸頭設計為一種特殊形態，可形成磁場。該磁場會引導電弧在其中沿切線方向移動，觸頭產生的蒸汽凝結在金屬圓筒上。電弧在自然過零時主動熄滅，觸頭間隙介質立馬恢復。

3 真空斷路器的運行維護分析

真空斷路器每年均需要進行一次停電檢查維護，保證正常運行。對于已投入使用年限較久、操作次數過多的真空斷路器，可考慮適當縮短檢查的周期。

檢查斷路器的各個關鍵零部件，不能僅僅局限在真空度、形成、分合閘速度，還要考慮到操作機構各主要部分、外部電氣等。比如對斷路器管子使用耐壓試驗，檢測真空度是否處于正常范圍；對絕緣件使用耐壓試驗；測量斷路器的開距情況、接觸行程和機械特性；斷路器內部相互連接的螺栓、螺母是否有松動的情況，一些關鍵部位的小螺釘和鎖緊螺母需重點注意；各轉動關節部位的卡簧、銷子是否有脫落；額定電流超過1600A的真空斷路器，需要進行直流電阻測試，并對測試結果進行詳細記錄和分析；如斷路器各個關鍵零部件出現老化，不得已需要更換，必須根據產品說明書進行同型號零部件的更換，并且在更換后必須進行機械特性的測試和使用耐壓試驗判斷各參數是否正常；每次大型維護或檢修后，真空斷路器需進行連續空載操作8～10次，方可投運。

4 真空斷路器的故障與處理

4.1 真空度降低

真空斷路器本身無法檢測內部真空度是否處于正常范圍的功能。真空度的正常對真空斷路器的運行非常重要，因此當斷路器出現真空度降低時，及可能對斷路器產生較大的威脅。真空度降低直接影響斷路器開斷過電流的能力，導致斷路器的使用壽命也帶動降低，甚至直接引起斷路器爆炸。

真空度降低故障通常被稱為隱形故障，不容易被發現或檢測。真空度降低的原因主要是真空泡的制作工藝較差，成形的真空泡本身存在漏點。真空泡的材質未達到相關標準，導致真空泡在運行過程中，無法承受實際環境的考驗，多次操作后出現漏點。真空泡中的波形管是較易損壞的零部件。波形管的材質和制作工藝很大程度上決定真空泡的質量如何。分體式真空斷路器，使用電磁式操作機構的真空斷路器。在實際操作時，操作連桿來回的距離較遠，直接影響開關其他零部件的特性，導致真空度降低。

真空度故障處理的方法是在斷路器定期停電檢修時，必須對真空泡使用真空度的定性測試。當真空度未達到相關標準時，必須更換真空泡，并重新進行真空度的定性測試，以及其他特性試驗，比如行程、同期和彈跳等。當真空度未達到標準時，斷路器運行時，真空泡外部會出現放電和漏電現象，巡檢人員需定期觀察真空泡外部是否有放電和漏電情形，以此判斷真空泡的真空度是否達到標準。

4.2 分閘失靈

分閘失靈屬于真空斷路器常出現的故障之一。分閘失靈主要指的情況是斷路器遠方遙控分閘未出現任何響應動作；發生事故時開關啟動繼電保護，斷路器未出現任何響應動作。分閘失靈的原因主要是分閘操作的回路斷開；分閘線圈開端；電源電壓過低導致分閘線圈電阻增加，分閘力降低；分閘頂桿出現嚴重變形，甚至卡澀，無法進行分閘操作。如果在開關出現事故時，又出現分閘失靈，繼電保護動作無法響應，最終事故范圍會進一步擴大。

分閘回路是否連接完好是斷路器維護的重點內容之一。檢查分閘線圈是否連接完好；測試分閘線圈的電阻值大小；檢測分閘頂桿是否有變形的情況；檢測操作電壓是否處于正常范圍；為避免分閘頂桿變形，可考慮將銅質材料更換為鋼質。

4.3 彈簧操作機構合閘儲能回路故障

彈簧操作機構合閘儲能回路故障現象表現為合閘后無法實現分閘；儲能電機運轉速度不正常，導致電機線圈發燙發熱，最后燒損。合閘儲能回路產生故障的原因是行程開關安裝位置靠下，導致合閘彈簧未完成儲能動作，當行程開關觸點完成轉換，主動切斷電源，然而彈簧無法進行分閘動作。因此，儲能回路故障處理的最佳辦法是定期調整行程開關的位置，保證電機可以準確斷電操作。

5 結 語

本文論述真空斷路器特性和工作原理，運行維護分析和故障及處理。真空斷路器在特性上，體積小并且重量輕，具有觸頭開距小，觸頭的電氣壽命長，噪音小適于頻繁操作。真空斷路器每年需要進行一次停電檢查維護，涉及斷路器的各個關鍵零部件。關于真空斷路器的故障與處理，主要分析了三個方面：真空度降低、分閘失靈和彈簧操作機構合閘儲能回路故障。

收稿日期：2018-9-6