真空断路器真空下降原因的详细分析

　　目前，在10kV及以下电压等级的配电网络中,真空断路器已逐步取代油断路器。真空断路器具有适合频繁操作、电寿命长、检修维护工作量小、防燃、防爆、运行可靠性高等优点。由于生产厂家不同,有部分真空断路器性能很差,特别是断路器的特性方面,存在的问题较多。断路器的部分缺陷容易造成重大事故,或造成事故越级导致大面积停电。

　　由于这几年在真空断路器的检修、维护工作中,使用真空测试仪、特性测试仪等先进的科学仪器进行测试,使藏而不露的问题以科学数据的形式显现出来。在处理这些问题的过程中,也积累了一些经验,做到了综合性检修,防患于未然,保证了真空断路器的安全可靠运行。

一、真空断路器真空度下降的主要原因

　　真空断路器就是利用消除电弧赖以持续的物理因素,使电弧不能形成或不能持续。在真空断路器中配用的真空管保持一定的真空度——使开关的动、静触头在开断负荷电流时,因没有或存在非常少的可电离介质而使电弧不能产生或持续,达到熄弧的目的。而目前国内生产的真空断路器不象现使用较多的sF6断路器本身配有介质压力闭锁等保护,没有定性、定量监测真空度特性的装置,所以断路器配用的真空管真空度降低在实际运行中不可能被发现,故障为隐性故障,其危险程度远远大于显性故障。通过对我厂使用的真空断路器故障性质规类分析,同时与黑龙江省内的几家电厂的工程技术人进行技术交流后，真空技术网真空断路器栏目(http://www.chvacuum.com/vacuum-circuit-breaker/)总结出了引起真空断路器真空下降及真空管漏气的几种原因如下:

　　1、弹跳的影响

　　真空断路器的触头多为平面对接式结构,在分合闸操作中不可避免地产生不同程度的反弹现象。不论分闸反弹还是合闸反弹都会给运行带来危害:波纹管经受强迫振动可能产生裂纹,使灭弧室漏气;分合闸时断路器触头运动速度较高,动作终结时冲击力较大,引发弹跳,可能产生触头和导电杆的变形,甚至产生裂纹;切合电容器组的真空真空断路器如果发生合闸弹跳,还会导致电容器的损坏。因此目前部分真空断路器厂家已注意到真空断路器弹跳造成的危害,推出了所谓的“无弹跳”真空断路器,通过机械缓冲等手段,大大减少了断路器在分合闸时产生的机械冲击。

　　2、分合闸速度的影响

　　断路器的分合闸速度对真空断路器的灭弧起到了一定的作用,也决定着真空断路器的使用寿命。所以断路器在投运前均应测量分合闸速度,可以及时发现产品质量和调试上的一些问题。一方面防止分合闸速度过大,断路器触头动作终了时机械撞激烈,使灭弧室产生更为严重震动。

　　3、缓冲器的影响

　　应仔细检查缓冲器行程,不应有变形损伤现象或压缩超量,须留缓冲裕度。部分充油缓冲器应定时检查缓冲器油位情况,及时补油。

　　4、操作机构容量的影响

　　真空断路器现常见的操作机构主要有CDlO型、CDl7型、VSl型以及在上述型号的基础上,为适应不同的安装空间而改造的操作机构,近几年国内部分断路器又配用了“永磁式操作机构”。配置不同型式的操作机构,在安装或改造时,均应着重注意操作传动杆的动作距离,如果容量偏大,将对灭弧室产生严重撞击,造成真空灭弧室波纹管损坏,直接影响真空断路器的使用寿命,使断路器真空度降低速度加快。

　　5、触头行程的影响

　　目前国内生产的各种型号的10kv真空断路器灭弧室,其触头超行程按规程规定在4mm左右,开距11mm左右。真空断路器在安装或检修时,应严格按照产品安装说明书中触头行程要求准确测量,调整拉杆,防止行程超越,且真空断路器在每年大检修中,都应仔细复查断路器的行程、超行程及触头的开距。在实际运行中不乏因断路器超行程调整不当,造成断路器合闸过程中机械冲击引起灭弧室破裂、导电杆变形的事故。

二、真空断路器真空度下降的判断与确定

　　真空度降低将严重影响真空断路器开断过电流的能力,并导致断路器的使用寿命急剧下降,严重时会引起开关爆炸。真空灭弧室管内的真空度通常须保持在10—4~10—6Pa,随着真空灭弧室使用时间的增长和开断次数增多,以及受外界因素的影响,其真空度逐步下降,下降到一定程度,将会影响它的开断能力和耐压水平。因此,真空断路器在使用过程中必须定期检查灭弧室管内的真空度,在实际运行中注随时对断路器的动作情况进行检查、观测。

　　对玻璃外壳真空灭弧室,巡视检查时可以定期目测。正常时内部的屏蔽罩等部件表面颜色应很明亮,在开断电流时发出浅蓝色弧光;当真空度下降很严重时,内部颜色就会变得灰暗,开断电流时将发出暗红色弧光。当运行中出现上述情况时,则可初步判断真空断路器灭弧室真空度已下降,应及时通过试验手段加以确定。运行人员巡视时,应注意断路器真空灭弧室外部是否有放电现象,如存在放电现象,则真空泡的真空度测试结果基本上为不合格,应及时停电更换。为确保电气设备的安全性,电力设备必须保证进行定期检修,试验制。通过一系列的试验手段,通过检测断路器的整体工况,可以及时准确地发现真空断路器真空度下降这一隐患。对于真空断路器的真空度一般可通过如下试验进行检测:

　　1、工频耐压试验:按《电力设备预防性试验规程》的规定,对于12Kv及以下的真空断路器应在1~3年左右至少进行一次工频耐压试验,其试验范围包括断路器相间、断路器相对地、断路器断口。其中断路器断口耐压试验一方面可以检测断路器动静触头开距是否合格,另一方面则可在真空仪测试后,判断真空断路器真空是否下降的辅助依据。当真空断路器动静触头满足额定开距条件时,如果耐压很低,达不到规定耐压标准,就说明真空灭弧室真空度已严重下降,不能继续使用。

　　2、真空度测试仪检查:利用真空度测试仪测量灭弧室真空度，确保真空灭弧室的真空度保持在10—4~10-6Pa的范围内;如果真空度下降超过上述或产品说明书中规定的数值,进一步通过真空灭弧室开断情况下的断路器断口工频耐压试验,进行再次确认;

三、真空断路器检修维护的重点

　　真空断路器在一定程度上广义地被称为“免维护断路器”,但实际上检查维护是必须开展的,“免维护”只应理解为“真空断路器不需要进行周期性解体大修”。真空断路器在实际运行中,除定期的预防性试验外,还必须定期对断路器整体的各项性能指标进行检测,以判断其传动系统的状况,消除影响真空断路器运行寿命的不利因素。

　　1、操作机构连杆动作行程的检测;防止动作距离过大对真空灭弧室进行剧烈的撞击;

　　2、检测真空断路器的动触头行程;

　　3、检测断路器的分、合闸速度;

　　4、检测断路的分、合闸同期;

　　5、测量真空断路的分、合闸弹跳值;

　　6、断路器真空灭弧室真空度的检测;

　　7、断路器的工频耐压试验。

　　真空断路器虽然不必定期进行解体大修,但通过定期对真空断路器的技术特性进行检测,可以及时发现断路器存在的隐患,试验中出现的不合格数据不允许忽视,应认真分析原因,及时消除断路器运行的不利因素。列于经测试不合格的灭弧室必须及时更换,确保电力系统及供电的可靠性及安全。