陳健

摘 要： 與傳統(tǒng)斷路器（少油、吹磁斷路器）比較而言，真空斷路器具備分?jǐn)嗄芰Υ?、滅弧性能好、機械以及電氣使用年限長、對頻繁操作適應(yīng)性良好，最關(guān)鍵的是其需要維護的周期比較長，日常的維護工作量比較少，其運行相對其他斷路器而言比較穩(wěn)定且防爆性能比較好。目前真空斷路器已經(jīng)被普遍應(yīng)用于我們國家中低壓電網(wǎng)、水電網(wǎng)的建設(shè)中。

關(guān)鍵詞： 真空斷路器;故障處理;運行維護;原理

【中圖分類號】TN561.2 【文獻(xiàn)標(biāo)識碼】A 【DOI】10.12215/j.issn.1674-3733.2020.28.147

1 真空斷路器的基本特性

真空斷路器的機械操作、分?jǐn)嘈阅堋⒔^緣性能、二次控制以及環(huán)境容差等特性對于其自身的穩(wěn)定運行而言既是基礎(chǔ)又是前提。

1.1 真空斷路器的特征

滅弧介質(zhì)以及后觸頭直接的縫隙都具備一定的絕緣性，而且其填充物質(zhì)是“高真空”這種斷路器被稱作真空斷路器。依據(jù)真空的基本特性，我們可以清楚的知道，這種斷路器有效的避免了火災(zāi)以及爆炸危險，因而環(huán)境污染相對來說比較小。真空斷路器的滅弧過程是從密封性比較好的容器中完成的，電弧以及熱電離氣體不就會飛濺到外面，因而不就會引起閃絡(luò)或絕緣縫隙擊穿[1]。

1.2 真空斷路器的部件

真空斷路器的構(gòu)成可以分為五大部分，分別是真空滅弧室、操作機構(gòu)、觸頭、操作面板等。對于真空真空斷路器而言，其最關(guān)鍵的構(gòu)成是真空滅弧室。它可以歸類為電真空功能裝置，其功能的實現(xiàn)是依靠密封從真空里面的一對觸頭，并將高真空作為保證其具備絕緣性的一種介質(zhì)。而這對觸頭便是電弧產(chǎn)生以及熄滅的基礎(chǔ)構(gòu)件，觸頭構(gòu)成對真空滅弧室的分?jǐn)嗄芰υ斐闪朔浅４笥绊憽?/p>

2 真空斷路器的工作原理

真空斷路器的工作原理是假如電流從高真空中經(jīng)過零點時，等離子體快速散開并熄滅電弧，從而阻斷電流[2]。因為真空中缺乏導(dǎo)電的介質(zhì)，電弧就會非?？斓南?，因而真空斷路器動觸頭以及靜觸頭二者之間的間距非常小。真空縫隙中的絕緣性的強弱既與縫隙的大小以及電場是否均勻都有一定的關(guān)聯(lián)性，同時還會還受到電極材料自身的性質(zhì)以及表面的條件的影響。假如要確保真空滅弧室絕緣的強弱，那么真空度就應(yīng)該高于4到10托。真空滅弧室是真空斷路器的關(guān)鍵構(gòu)成部分，動、靜觸頭是真空滅弧室的關(guān)鍵構(gòu)成部分。因為動、靜觸頭的特殊構(gòu)成，使得電弧燃燒時觸頭縫隙產(chǎn)生的縱向磁場增強了真空滅弧室的開斷電流能力以及使用壽命。

2.1 真空斷路器合閘操作過程

一般情況下，首先是控制臺要接收到真空斷路器發(fā)出的合閘信號，然后控制合閘的電磁鐵開始工作，利用其內(nèi)部嵌入的鐵芯下移運動所產(chǎn)生的力，拉動起到定位作用的定位件出現(xiàn)逆時針運動，改變開關(guān)的狀態(tài)。

2.2 真空斷路器分閘操作過程

真空斷路器閉合后，開啟電磁鐵接接到信號，開啟電磁鐵的鐵芯被吸引，讓打開的釋放功能裝置中的頂桿出現(xiàn)移動，并且方向向上，之后釋放軸開始出現(xiàn)轉(zhuǎn)動，彎板在力的作用下被推動，并且?guī)影胼S開始展開向逆時針方向轉(zhuǎn)動，使搖臂以及半軸釋放。在彈簧打開的作用力之下，真空斷路器完成打開操作[3]。

3 故障分析及處理

3.1 真空泡的真空度降低

（1）故障現(xiàn)象。真空斷路器阻斷電流，真空泡中的電弧被熄滅，但是真空斷路器自身缺乏對真空度特性展開定性以及定量監(jiān)測的功能裝置，因而真空度的降低其實是一項故障隱患，這種隱性安全隱患必須要重視，其危害比其他看得見的故障危害更大;（2）故障原因分析：之所以會出現(xiàn)真空度降低的現(xiàn)象，主要是因為：第一，材料或者工藝有問題，有可能是真空泡的制作材料不合格或者不達(dá)標(biāo)，還有就是制作的工藝不合格等造成真空泡出現(xiàn)泄漏，但是泄露不明顯，所以沒有引起大家的注意;第二，因為真空泡中波紋管的材料或制造不達(dá)標(biāo)，操作次數(shù)比較多的情況下，會出現(xiàn)泄漏點的情況;第三，真空斷路器采用電磁操作機構(gòu)時，操作環(huán)節(jié)二者之間的間距較大，對開關(guān)的同步、彈跳、超程等操作產(chǎn)生一定的影響，加速真空度的降低;（3）處理方法：必須要對斷路器進(jìn)行維護，而且依據(jù)其使用頻率確定好維護周期，還應(yīng)該對真空泡進(jìn)行定期的維護檢測，發(fā)現(xiàn)真空度下降時，一定要重視并及時找出原因，對其進(jìn)行更換[4]。

3.2 真空斷路器分閘失效

（1）故障現(xiàn)象。依據(jù)不一樣的故障原因，可以將這些故障劃分為：一是斷路器的遙控不可以分離;其次，不可能從現(xiàn)場手動分離制動器;三是事故中繼電保護動作，但是斷路器不可以分離;（2）原因分析。首先，斷開操作電路;第二，開口線圈斷裂;第三，工作電源電壓降低;第四，打開線圈的電阻增加，打開力減小;第五，開啟機構(gòu)變形，開啟制動器時有卡澀現(xiàn)象，開啟力減小。第六，打開制動器時，打開機構(gòu)嚴(yán)重變形以及卡住;（3）故障安全隱患。假如從事故中出現(xiàn)分閘失效，就會導(dǎo)致事故越級，擴大事故范圍;（4）處理方法。首先，檢查斷路電路是否斷開;二是檢查開口線圈是否斷裂;三是測量開路線圈的電阻值是否合格;第四是檢查開啟機構(gòu)是否變形;第五，檢查工作電壓是否正常;（5）預(yù)防措施。假如操作人員發(fā)現(xiàn)開關(guān)指示燈不亮，應(yīng)該及時通知電氣維護檢修人員檢查開關(guān)電路是否斷開。

主要故障表現(xiàn)為：

a斷路器空合：當(dāng)斷路器接收到閉合命令時，鐵芯柱塞將閉合鎖閂推開，閉合彈簧被推開以自動釋放能量并驅(qū)動斷路器閉合。然而，有時，在斷路器到達(dá)閉合位置之后，它受到打開彈簧力的影響，這導(dǎo)致斷路器跳下并恢復(fù)，并再次返回到打開位置，導(dǎo)致斷路器空閉合。打開制動器的故障是這種現(xiàn)象的主要原因。斷路器閉合后，應(yīng)確保合閘分閘不會卡住斷路器，導(dǎo)致斷路器不能有效閉合。這意味著打開制動器磨損和破裂，導(dǎo)致鉤子沒有被牢固地鉤住，或者由于力度不夠而不能被鉤住。出現(xiàn)這種故障時，應(yīng)及時調(diào)整棘爪的鉤角，棘爪之間的咬合程度也可根據(jù)技術(shù)要求進(jìn)行調(diào)整。在調(diào)整過程中要注意。調(diào)整后，需要判斷開啟過程中的最低開啟電壓，并將電壓控制在標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)。如果出現(xiàn)相關(guān)故障，我們可以從關(guān)閉閂鎖開始，然后分析故障是否與儲能有關(guān)。

b斷路器未有效合閘就分閘：這個問題主要表現(xiàn)為：斷路器在接到合閘命令后合閘，但當(dāng)斷路器斷開時，它到達(dá)合閘位置。簡而言之，當(dāng)閉合棘爪沒有到達(dá)鉤位置時，整個閉合過程停止。造成該故障的主要原因是合閘能量不足，可能是由于：①合閘彈簧因長期使用而釋放的能量減少，應(yīng)及時更換彈簧;②凸輪與主曲柄臂的輸出桿之間存在較大間隙，應(yīng)控制它們之間的間隙，并適當(dāng)控制間隙大小;③斷路器和輸出桿之間有許多曲柄臂，通過軸銷連接。在這種情況下，長時間運行后，軸銷卡死的頻率增加，在關(guān)閉過程中會消耗一些力來克服這種卡死，導(dǎo)致關(guān)閉不充分。解決此問題時，應(yīng)在旋轉(zhuǎn)部件上涂抹潤滑油，以減少部件之間的摩擦，并確保軸銷的靈活運動。同時，在日常維護過程中，也應(yīng)增加更換潤滑油的頻率，以防問題發(fā)生。

4 運行維護與檢修實驗

（1）在維護檢修的實驗中，應(yīng)該對開關(guān)的導(dǎo)電回路進(jìn)行電阻測試，并且對其機械性能進(jìn)行嚴(yán)格的測試。實驗所有的數(shù)據(jù)都應(yīng)該達(dá)到制造商的標(biāo)準(zhǔn)。還需要開展工頻耐壓實驗以及斷口間真空度實驗，對這二者進(jìn)行實驗室為了檢測真空管是不是有泄露故障。

（2）當(dāng)預(yù)定檢查保護時，應(yīng)該測試斷路器的跳閘以及閉合，以檢查假如開關(guān)有故障時斷路器是否可靠。

（3）對機械部件應(yīng)該加入規(guī)定量的潤滑油，并緊固以及確認(rèn)緊固件，確保斷路器傳動靈活。

（4）測試真空度。

真空度測量方法有：一是觀察法。假如真空滅弧室的外殼是玻璃，真空度的好壞可以依據(jù)鋇吸氣劑薄膜的顏色變化來判斷：鏡面狀態(tài)，表明真空度比較好，否則真空度變差。此種方法僅供參考使用，其具體的好壞還需要進(jìn)行專業(yè)的測試。第二，工頻耐壓法。把真空斷路器先斷開，測試觸頭間的電壓頻率，對空度進(jìn)行判斷。假如其可以接受10秒之上的工頻電壓，就說明真空度可以達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)。第三，磁控放電方法。一般情況下，磁控真空測試儀從觸頭二者之間增加一個或幾個高壓脈沖，脈沖寬度為幾十到幾百毫秒，從磁場線圈中傳導(dǎo)同步脈沖電流，產(chǎn)生與高壓同步的脈沖磁場，測量真空度。假如真空度沒有達(dá)到高于6.6×10-2pa的國家標(biāo)準(zhǔn)時，應(yīng)該及時更換真空滅火系統(tǒng)。對于真空度大大降低但是仍從可接受范圍內(nèi)的真空斷路器，實驗周期應(yīng)該適當(dāng)縮短，真空度下降的趨勢應(yīng)該依據(jù)對以往測量結(jié)果的分析來判斷。

5 結(jié)束語

伴著真空斷路器設(shè)計制造水平的增強以及檢測手段的不斷改進(jìn)，傳統(tǒng)的維護檢修體系阻礙了水電廠的發(fā)展。因而，對真空斷路器進(jìn)行定期的檢查維護十分重要。在信息化技術(shù)快速發(fā)展的今天，好好利用并發(fā)揮線監(jiān)測的作用，對設(shè)備的運行狀態(tài)隨時準(zhǔn)確把握。依據(jù)數(shù)據(jù)分析，找出影響斷路器運行狀態(tài)的因素。并制定相應(yīng)的檢查維護管理制度，將檢測設(shè)備融入到檢修人員的日常檢修工作中，將數(shù)字化設(shè)備的作用與人的作用充分結(jié)合，做到及時發(fā)現(xiàn)問題，及時維修。

參考文獻(xiàn)

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