探討10kV真空斷路器的運(yùn)行及維護(hù)

王志紅

【摘 要】本文對10kV真空斷路器的運(yùn)行現(xiàn)狀進(jìn)行分析，并提出幾點有效的維護(hù)措施，以供讀者參考。

【關(guān)鍵詞】10kV真空斷路器；運(yùn)行；維護(hù)

真空斷路器有免維護(hù)設(shè)備的稱號，但是這一稱號并不意味著真空斷路器的維修率為零，只是相對其他斷路器而言較少而已，近年來，隨著真空斷路器的應(yīng)用容易廣泛，其故障的發(fā)生率也就隨之增加，繼而影響了電網(wǎng)運(yùn)行的穩(wěn)定性和安全性，對此，筆者將展開以下探究。

一、真空斷路器的結(jié)構(gòu)

真空斷路器的生產(chǎn)廠家比較多，型號也較繁雜。按使用條件分為戶內(nèi)和戶外兩種類型。主要由框架部分、滅弧室部分和操動機(jī)構(gòu)部分組成。

1、斷路器本體結(jié)構(gòu)

斷路器本體部分由導(dǎo)電回路、絕緣系統(tǒng)、密封件和殼體組成。整體結(jié)構(gòu)為三相共箱式。其中導(dǎo)電回路由進(jìn)出線導(dǎo)電桿、進(jìn)出線絕緣支座、導(dǎo)電夾、軟連接與真空滅弧室連接而成。

2、操作機(jī)構(gòu)

此機(jī)構(gòu)為電動儲能、電動分合閘，同時具有手動功能。整個結(jié)構(gòu)由合閘彈簧、儲能系統(tǒng)、過流脫扣器、分合閘線圈、手動分合閘系統(tǒng)、輔助開關(guān)和儲能指示等部件組成。

二、真空斷路器的特性

1、真空的絕緣特性

真空具有很強(qiáng)的絕緣特性，在真空斷路器中，氣體非常稀薄，氣體分子的自由行程相對較大，發(fā)生相互碰撞的幾率很小，因此，碰撞游離不是真空間隙擊穿的主要原因，而在高強(qiáng)電場作用下由電極析出的金屬質(zhì)點才是引起絕緣破壞的主要因素。

真空間隙中的絕緣強(qiáng)度不僅與間隙的大小，電場的均勻程度有關(guān)，而且受電極材料的性質(zhì)及表面狀況的影響較大。電極材料對擊穿電壓的影響主要表現(xiàn)在材料的機(jī)械強(qiáng)度（抗拉強(qiáng)度）和金屬材料的熔點上?？估瓘?qiáng)度和熔點越高，電極在真空下的絕緣強(qiáng)度越高。

2、真空中電弧的形成與熄滅

真空電弧和我們以前學(xué)習(xí)的氣體電弧放電現(xiàn)象有很大的差別，氣體的游離現(xiàn)象不是產(chǎn)生電弧的主要因素，真空電弧放電是在觸頭電極蒸發(fā)出來的金屬蒸汽中形成的。同時，開斷電流的大小不同，電弧表現(xiàn)的特點也不同。我們一般把它分為小電流真空電弧和大電流真空電弧。

（1）小電流真空電弧

觸頭在真空中開斷時，產(chǎn)生電流和能量十分集聚的陰極斑點，從陰極斑點上大量地蒸發(fā)金屬蒸汽，其中的金屬原子和帶電質(zhì)點的密度都很高，電弧就在其中燃燒。同時，弧柱內(nèi)的金屬蒸汽和帶電質(zhì)點不斷地向外擴(kuò)散，電極也不斷的蒸發(fā)新的質(zhì)點來補(bǔ)充。在電流過零時，電弧的能量減小，電極的溫度下降，蒸發(fā)作用減少，弧柱內(nèi)的質(zhì)點密度降低，最后，在過零時陰極斑消失，電弧熄滅。有時，蒸發(fā)作用不能維持弧柱的擴(kuò)散速度，電弧突然熄滅，發(fā)生截流現(xiàn)象。

（2）大電流真空電弧

對于大電流真空電弧，觸頭間的磁場分布就對電弧的穩(wěn)定性和熄弧性能有決定性的影響。如果電流太大，超過了極限開斷電流，就會造成開斷失敗。此時，觸頭發(fā)熱嚴(yán)重，電流過零以后仍然蒸發(fā)，介質(zhì)恢復(fù)困難，不能斷開電流。

三、真空斷路器的運(yùn)行、維護(hù)

1、真空斷路器維修、檢查方式

真空斷路器的維修、檢查方式有：巡視檢查、定期檢查和臨時檢查，其中臨時檢查為主要的維修、檢查方式。這三種維修、檢查方式的具體情況如下：①巡視檢查。在對整套設(shè)備進(jìn)行巡視檢查時，對外部監(jiān)視處于停用狀態(tài)下的真空斷路器進(jìn)行檢查，看其是否存在異常情況。②定期檢查。為了保證真空斷路器的正常運(yùn)行，應(yīng)穩(wěn)妥地接通、開斷負(fù)荷電流，充分發(fā)揮合閘送電職能，開斷故障電流，并且定期檢修真空斷路器。根據(jù)檢修內(nèi)容，檢修可分為小修、大修兩類。③臨時檢修。在出現(xiàn)以下情況時，要對有必要進(jìn)行檢修的部位臨時進(jìn)行檢修，比如在通常運(yùn)行狀態(tài)下認(rèn)為有異?，F(xiàn)象，在巡視檢查、定期檢查中發(fā)現(xiàn)有異?，F(xiàn)象，開斷過幾次事故電源，完成了規(guī)定次數(shù)的開斷負(fù)荷電流和無負(fù)荷的分合閘，出現(xiàn)各種惡劣環(huán)境造成嚴(yán)重污穢的情況，執(zhí)行超過額定值條件的操作或以其他不合理的方法使用。

2、真空斷路器維護(hù)、檢查周期

檢查周期往往根據(jù)真空斷路器開斷電流大小，使用狀態(tài)，分、合閘頻度的不同而不同，不同廠家生產(chǎn)的產(chǎn)品其檢查周期也不同。但通常情況下可以遵循以下檢查、維護(hù)原則：如果真空斷路器在比較惡劣的環(huán)境下使用，其檢查周期往往要短于一般環(huán)境的檢查周期。另外，對于分、合閘頻度比較高的真空斷路器，必須由分、合閘次數(shù)決定檢查周期。對真空斷路器而言，其運(yùn)行、維護(hù)的內(nèi)容主要有真空滅弧室、高壓帶電部分和操作機(jī)構(gòu)等方面的維護(hù)。在檢查ZW32-12真空斷路器時，操作人員在安裝斷路器前應(yīng)先對其外觀進(jìn)行檢查，檢查產(chǎn)品絕緣套管是否有損傷，分、合指示，儲能指示是否有漏裝現(xiàn)象。真空斷路器在運(yùn)行前，還必須對其各操作元件的額定電壓、額定電流進(jìn)行觀察。此外，還要對真空斷路器進(jìn)行定期小檢，主要檢查其動作是否正確。

四、真空斷路器常見的故障處理

1、真空度較低故障的處理

真空斷路器是利用真空的高介質(zhì)強(qiáng)度進(jìn)行滅弧，真空度必須要大于0.0133Pa才能保證其正常運(yùn)行。因此，應(yīng)對其承受耐壓的情況進(jìn)行檢查，檢查其真空度是否符合標(biāo)準(zhǔn)，并注意其屏蔽罩的顏色，觀察是否出現(xiàn)異常，尤其要注意斷路器在分閘時的弧光顏色：在真空度正常時，弧光顏色為微藍(lán)色；如果觀察到弧光顏色為橙紅色時，則說明真空度降低，因此，需要及時更換真空滅弧室。出現(xiàn)真空度較低主要有以下三個原因：使用材料氣密性不良，金屬波紋管密封性較差，調(diào)試時行程超出波紋管的范圍。

2、接觸電阻增大故障的處理

真空斷路器在運(yùn)行過程中也容易出現(xiàn)接觸電阻增大的故障。如果真空斷路器接觸電阻增大時，不僅要調(diào)節(jié)其觸頭，還要對真空滅弧室的真空度進(jìn)行檢測。應(yīng)指出，在調(diào)節(jié)觸頭時要注意觸頭的彈跳情況。通過對觸頭進(jìn)行反復(fù)的調(diào)整和測試，只有當(dāng)觸頭的彈跳正常后，才能有效地處理好接觸電阻增大的故障。真空斷路器觸頭彈跳時間的檢測方法如下：①采用記錄型示波器，記錄下合閘時觸頭的接觸信號。接觸信號上的鋸齒狀脈沖線條長度所表示的就是彈跳時間。②采用開關(guān)特性測試儀，對觸頭合閘的彈跳時間進(jìn)行測量。如果發(fā)現(xiàn)觸頭合閘的彈跳時間已超出設(shè)定值，應(yīng)將觸頭彈簧的初壓力適當(dāng)調(diào)大；將傳動機(jī)構(gòu)往死點方向進(jìn)行調(diào)整，減小觸頭合閘彈跳。

3、操作機(jī)構(gòu)故障的處理

3.1跳躍現(xiàn)象

采用直流操動機(jī)構(gòu)的真空斷路器，機(jī)構(gòu)合閘線圈通電后，合閘鐵芯未能回復(fù)到合閘的終點位置，軸也無法被支架托住而返回，使斷路器分閘。但由于此時段的合閘信號還未切斷，當(dāng)線圈通電時，鐵芯就會再次合閘，出現(xiàn)“跳躍”現(xiàn)象。出現(xiàn)“跳躍”現(xiàn)象的原因和處理方法如下：①“跳躍”現(xiàn)象往往是由于掣子卡澀或掣子與環(huán)間隙沒有達(dá)到2mm±0.5mm的要求產(chǎn)生的。如果超出此要求時，應(yīng)將斷路器底座卸下，將鐵芯取出，然后調(diào)整鐵芯頂桿的高度，使其達(dá)到間隙要求。②如果合閘線圈被輔助開關(guān)過早切斷合閘電源，此時應(yīng)調(diào)整輔助開關(guān)拉桿長度，使斷路器正常合閘。

3.2彈簧操動機(jī)構(gòu)故障的處理

在調(diào)整扇形板和半軸扣接量的過程中，當(dāng)出現(xiàn)半軸自行復(fù)位困難的情況時，其原因是半軸復(fù)位鈕簧軟，此時，只需及時更換復(fù)位鈕簧即可。當(dāng)分、合閘信號產(chǎn)生后，半軸不動作，其處理方法是先將推板螺釘旋緊，并調(diào)整推板的角度，且要在半軸的轉(zhuǎn)動部位加一定量的潤滑油，保證半軸的正常動作。斷路器和操動機(jī)構(gòu)連接后，扇形板無法回復(fù)到正常的位置上，需要調(diào)整斷路器和操動機(jī)構(gòu)之間的拉桿長度來調(diào)整機(jī)構(gòu)輸出軸的分閘位置。

五、結(jié)束語

綜上所述，在10kV真空斷路器運(yùn)行、維護(hù)過程中，運(yùn)行、維護(hù)人員必須要對真空斷路器進(jìn)行仔細(xì)觀察和檢測，以便更好地發(fā)現(xiàn)斷路器中存在的故障，并采取及時、有效的處理措施，確保真空斷路器正常運(yùn)行。

參考文獻(xiàn)：

[1]黃亮，葉立群，郭捷敏.10kV真空斷路器的狀態(tài)評估診斷及其檢修建議[J].廣東科技，2011，2（13）：118-121.

（作者單位：國網(wǎng)山東省電力公司曹縣供電公司）