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綜述真空斷路器存在的問題處理及預防措施

時間：2022-01-22

中試控股技術博士為您解答：針對真空斷路器在運行、檢修中出現的問題進行分析。并提出了處理方法和預防措施。
1、斷路器的工作原理
真空斷路器利用真空中電流過零點時，等離子體迅速擴散而熄滅電弧，達到切斷電流的目的。真空滅弧室是真空斷路器的主要部件，開關壽命長短決定于觸頭的磨損和滅弧室真空度，真空度是真空斷路器的重要技術指標。氧化鋅避雷器帶電測試儀可測氧化鋅避雷器的全電流、阻性電流及其諧波、工頻參考電壓及其諧波、有功功率和相位差，大屏幕可顯示電壓和電流的真實波形。　　2、斷路器真空泡真空度降低
2.1原因分析
2.1.1真空泡的材質或制作工藝存在問題，真空泡本身存在微小漏點。
2.1.2真空泡內波形管的材質或制作裝配工藝存在問題，隨著真空滅弧室使用時間的增長和開斷次數的增多，其真空度逐步下降，下降到一定程度將會影響其開斷能力和耐壓水平。
2.1.3分體式真空斷路器，如使用電磁式操作機構的真空斷路器，在操作時，由于操作連桿的傳動距離比較大，直接影響開關的同期、彈跳、超行程等機械特性，使真空度降低的速度加快。
2.2故障危害真空度降低將嚴重影響真空斷路器開斷過電流的能力，并導致斷路器的使用壽命急劇下降。
2.3處理方法①在進行斷路器定期停電檢修時，必須使用真空測試儀對真空泡進行真空度的定性測試，確保真空泡具有一定的真空度(真空度不能低于6.6×10-2Pa，制造廠新生產的真空滅弧室要求達到7.5×10-4Pa以下)。②當真空度降低時，必須更換真空泡，并做好行程、同期、彈跳等特性試驗。③做好極限開斷電流值的統計。在日常運行中，應對真空斷路器的正常開斷操作和短路開斷隋況進行記錄。當發現極限開斷電流值Σl，達到廠家給出的極限值時，應更換真空滅弧室。
Σ1=n1Ir+n2Ik；
式中：n1—正常開斷次數；
Ir—廠家提供的斷路器額定工作電流；
n2—短路開斷次數；
Ik—l0kV母線大開斷電流。
2.4預防措施①當前真空斷路器型號繁雜、生產廠家眾多，產品質量分散性大，有的真空斷路器無備品、備件，給維護與檢修造成了一定的難度，所以，選用真空斷路器時，應該選用質量信譽良好的廠家生產的成熟產品。②選用本體與操作機構一體的真空斷路器。③運行人員應定期對真空斷路器進行認真嚴格的巡視，應注意斷路器真空泡外部是否有放電現象；特別是玻璃外殼真空泡，應對其內部表面顏色和開斷電流時弧光的顏色進行目測判斷，當內部表面顏色變暗或開斷電流時弧光的顏色為暗紅色時，真空泡的真空度基本上為不合格，應及時停電更換。④檢修人員進行停電檢修工作時，必須進行斷路器同期、彈跳、行程、超行程、回路電阻等特性測試，以確保斷路器處于良好的工作狀態。⑤在現場檢驗滅弧室是否合格的簡便的方法是對滅弧室進行42kV的工頻耐壓試驗。
3、真空斷路器分閘失靈
3.1故障現象①斷路器遠方遙控不能分閘；②就地手動不能分閘；③外部回路或設備故障時繼電保護動作，但斷路器不能分閘。
3.2原因分析①分閘操作回路斷線；②分閘線圈斷線；③操作電源電壓降低；④分閘線圈電阻增加，分閘動能降低；⑤分閘頂桿變形，分閘時存在頂桿卡澀、不靈活現象，分閘動力降低；⑥分閘頂桿變形嚴重，分閘時卡死；⑦分閘頂桿動作，但不能可靠地打開分閘壓板。
3.3故障危害斷路器分閘失靈，會導致事故越級，擴大事故范圍。
3.4處理方法①檢查分閘回路是否斷線；②檢查分閘線圈是否斷線；③測量分閘線圈電阻值是否合格；④檢查分閘頂桿是否變形；⑤檢查操作電壓是否正常；⑥改銅質分閘頂桿為鋼質，以避免頂桿變形；⑦調整分閘頂桿及鐵芯的長度，保證動作可靠；⑧分閘線圈固定架應保證緊固，防止鐵芯動作時分閘線圈固定架也隨之上下竄動。
3.5預防措施①運行人員若發現分合閘指示燈不亮。應及時檢查分合閘回路是否斷線；②檢修人員在停電檢修時，應注意測量分閘線圈的電阻，并檢查分閘線圈固定架螺絲是否緊固；③檢查分閘頂桿是否變形；④如果分閘頂桿的材質為銅質應更換為鋼質；⑤必須進行低電壓分合閘試驗，以保證斷路器性能可靠。
4、彈簧操作機構合閘儲能回路故障
4.1故障現象①合閘后無法實現分閘操作；②儲能電機運轉不停IE，甚至導致電機線圈過拱損壞。
4.2原因分析①行程開關安裝位置偏下，致使合閘彈簧尚未儲能完畢，行程開關觸點已經轉換完畢，切斷了電機電源，彈簧所儲能量不夠分閘操作；②行程開關安裝位置偏上，致使合閘彈簧儲能完畢后，行程開關觸點還沒有得到及時轉換，儲能電機仍處于工作狀態；(3)行程開關或其接點損壞，儲能電機不能停止運轉。
4.3故障危害在合閘儲能不到位的情況下，若線路發生事故，斷路器不能分閘，將會導致事故越級，擴大事故范圍。
4.4處理方法①調整行程開關位置，實現電機準確斷電；②檢修時應注意行程開關的動作情況，如行程開關損壞，應及時更換。
4.5預防措施運行人員在倒閘操作時，應注意觀察合閘儲能指示燈，以判斷合閘儲能情況；檢修人員在檢修工作結束后，應就地進行幾次分合閘操作試驗，以確定斷路器處于良好狀態。

5、分合閘不同期、彈跳數值大

5.1原因分析①斷路器本體機械性能較差，多次操作后，由于機械原因導致不同期、彈跳數值偏大；②分體式斷路器由于操作桿距離較大，分閘力傳到觸頭時，各相之間存在偏差，導致不同期、彈跳數值偏大；③合閘沖擊剛性過大，致使動觸頭發生軸向反彈；④動觸桿導向不良，晃動過大；⑤觸頭平面與中心軸垂直度不好，碰合時產生橫向滑動等。
5.2故障危害如果不同期或彈跳大，會嚴重影響真空斷路器開斷過電流的能力，影響斷路器的壽命，嚴重時能引起斷路器爆炸。
5.3處理方法①在保證行程、超行程的前提下，通過調整三相絕緣拉桿的長度使同期、彈跳測試數據在合格范圍內；②提高配件的加工精度，使絕緣支座與軸、換向器與鋼銷、軸等緊密配合，減小空程間隙；③加強裝配工藝質量控制，提高裝配工藝質量。在真空斷路器裝配過程中，注意安裝合理，不使真空滅弧室受到額外的力；④調整導向管的位置，使滅弧室動觸頭的運動軌跡通過滅弧室的軸心，真空滅弧室動觸頭活動自如，無任何卡澀現象；⑤適度加大觸頭超程彈簧預壓力。
通過采取以上措施，可以有效地控制真空斷路器合閘彈跳。如果通過調整無法實現，則必須更換數據不合格相的真空泡，并重新調整到數據合格。
5.4預防措施由于分體式真空斷路器存在諸多故障隱患，在更換斷路器時應使用一體式真空斷路器；定期檢修工作時必須使用特性測試儀進行有關特性測試，及時發現問題，并解決問題。

6、運行維護與檢修試驗

加強對10kV真空斷路器的維護非常必要，維護中應做好以下幾個方面的工作：
6.1在檢修維護試驗中，要測試開關的導電回路電阻、開關的機械特性、斷口間的工頻耐壓試驗，真空度試驗，試驗數據要滿足廠家規定。斷口間的工頻耐壓試驗、真空度檢驗是檢驗真空管是否漏氣的有效方法。
6.2在保護定檢時，應對斷路器做跳合閘試驗，以檢驗開關在有故障時，斷路器動作是否可靠。
6.3對斷路器機構、傳動軸等傳動部位應注入一些潤滑油，對緊固件要進行緊固確認等，以確保斷路器傳動靈活。
6.4開展真空度的測試工作。真空滅弧室真空度的測定主要有以下幾種方法：
6.4.1觀察法如果真空滅弧室的外殼是玻璃的，則可根據涂在玻璃內壁表面上的鋇吸氣劑薄膜顏色的變化來判斷真空度：真空度良好時，吸氣劑薄膜呈鏡面狀態；真空度變差時，吸氣劑薄膜呈乳白色。這種用肉眼觀察真空度的方法不太準確，只能作為參考。
6.4.2工頻耐壓法將真空斷路器置于分閘狀態下，在真空滅弧室的觸頭間加工頻電壓來判定真空度。如果真空滅弧室能耐受工頻電壓10秒以上，可認為真空度滿足要求。如果隨著電壓升高，電流也增大，且超過5A，則認為真空度不合格。這種方法簡單易行，現場使用方便。
6.4.3磁控放電法磁控真空度測試儀通常在觸頭之間施加一次或數次高壓脈沖，脈沖寬度為數十到上百毫秒，磁場線圈中則通以同步脈沖電流，產生與高壓同步的脈沖磁場來測量真空度。
對于真空度不滿足要求，已接近或低于國家標準6.6×10-2Pa時，應及時進行真空滅弧室的更換，對于真空度有較大幅度降低，但仍在合格范圍內的真空斷路器，應適當縮短測試周期，并結合歷次測量情況進行分析，判斷真空度下降的趨勢，據此決定真空斷路器是否繼續進行。