1概述
在電力系統(tǒng)中變電站上的變壓器、線路等元件，由于檢修改變運(yùn)行方式發(fā)生故障的需將它們接入或退出，因而進(jìn)行一些操作。例如，在正常情況下要能可靠地接通和開(kāi)斷電路，在改變運(yùn)行方式時(shí)，要能靈活地進(jìn)行切換操作，在電路發(fā)生故障情況下，能迅速切除故障電流，把事故限制在局部地區(qū)并使未故障部分繼續(xù)運(yùn)行，以提高電力系統(tǒng)的可靠性。在檢修設(shè)備時(shí)停電和隔離帶電部分，保證工作人員的安全等，為完成以上這些操作在電力系統(tǒng)變電站上必須裝一些開(kāi)關(guān)電器。它是電力系統(tǒng)的重要設(shè)備之一，其中斷路器的任務(wù)zui為重要、地位zui重要，其結(jié)構(gòu)也zui為復(fù)雜，特別是高壓斷路器尤為重要。
高壓斷路器是用來(lái)在正常情況下接通和斷開(kāi)電路且在故障情況下能自動(dòng)迅速開(kāi)斷故障電流的開(kāi)關(guān)設(shè)備。所以，對(duì)它的基本要求是：在各種情況下應(yīng)具有足夠的開(kāi)斷能力，盡可能短的動(dòng)作時(shí)間和高度的工作可靠性。斷路器zui重要的任務(wù)就是熄滅電弧，所以各種斷路器都有不同結(jié)構(gòu)的滅弧裝置，它在很大程度上影響斷路器的滅弧性能。根據(jù)斷路器所采用的滅弧介質(zhì)及作用原理，斷路器可分為以下幾種類(lèi)型：油斷路器、壓縮空氣斷路器、SF6斷路器、真空斷路器、自產(chǎn)氣斷路器和磁吹斷路器，其中真空斷路器是近年來(lái)研制的一種新型斷路器，在10KV變電設(shè)備中廣泛應(yīng)用著，真空斷路器是以真空作為滅弧介質(zhì)和絕緣介質(zhì)，本文對(duì)真空斷路器進(jìn)行介紹和分析。
2真空斷路器的工作原理和主要結(jié)構(gòu)及特點(diǎn)
2.1真空斷路器的工作原理
真空斷路器的工作原理是：當(dāng)動(dòng)、靜觸頭在操作機(jī)構(gòu)的作用下分閘時(shí)，觸頭間產(chǎn)生電弧，觸頭表面在高溫下?lián)]發(fā)出蒸汽，由于觸頭設(shè)計(jì)為特殊形狀，在電流通過(guò)時(shí)產(chǎn)生一磁場(chǎng)，電弧在此磁場(chǎng)作用下沿觸頭表面切線方向快速運(yùn)動(dòng)，在金屬圓筒(屏蔽罩)上凝結(jié)了部分金屬蒸汽，電弧在自然過(guò)零時(shí)就熄滅了，觸頭間的介質(zhì)強(qiáng)度又迅速恢復(fù)起來(lái)。
2.2真空斷路器的構(gòu)成
真空斷路器的主要結(jié)構(gòu)由真空滅弧室、操作機(jī)構(gòu)和絕緣支撐件基架等組成
2.2.1真空滅弧室
按照開(kāi)關(guān)型式不同有外屏蔽罩式陶瓷真空滅弧室、中間封接杯狀縱磁場(chǎng)小型化真空滅弧室、內(nèi)封接式玻璃泡滅弧室，其基本結(jié)構(gòu)如下：
①氣密絕緣系統(tǒng)(外殼)
由陶瓷、玻璃或微晶玻璃制成的氣密絕緣筒、動(dòng)端蓋板、定端蓋板、不銹鋼波紋管組成的氣密絕緣系統(tǒng)是一個(gè)真空密閉容器。為了保證氣密性，除了在封接式要有嚴(yán)格的操作工藝，還要求材料本身透氣性和內(nèi)部放氣量小。
?、趯?dǎo)電系統(tǒng)
由定導(dǎo)電桿、定跑弧面、定觸頭、動(dòng)觸頭、動(dòng)跑弧面、動(dòng)導(dǎo)電桿構(gòu)成。觸頭結(jié)構(gòu)大致有三種：圓柱形觸頭、帶有螺旋槽跑弧面的橫向磁場(chǎng)觸頭、縱向磁場(chǎng)觸頭。目前采用縱磁場(chǎng)技術(shù)，此種滅弧室具有強(qiáng)而穩(wěn)定的電弧開(kāi)斷能力。
?、燮帘蜗到y(tǒng)
屏蔽罩是真空滅弧室中*的元件，并且有圍繞觸頭的主屏蔽罩、波紋管屏蔽罩和均壓用屏蔽罩等多種。主屏蔽罩的作用是：a防止燃弧過(guò)程中電弧生成物噴濺到絕緣外殼的內(nèi)壁，從而降低外殼的絕緣強(qiáng)度。b改善滅弧室內(nèi)部電場(chǎng)分布的均勻性，有利于降低局部場(chǎng)強(qiáng)，促進(jìn)真空滅弧室小型化。c冷凝電弧生成物，吸收一部分電弧能量，有助于弧后間隙介質(zhì)強(qiáng)度的恢復(fù)。
2.2.2斷路器的操作機(jī)構(gòu)
按照斷路器型式不同，采用的操作機(jī)構(gòu)不同。常用的操作機(jī)構(gòu)有彈簧操作機(jī)構(gòu)、CD10電磁操作機(jī)構(gòu)、CD17電磁操作機(jī)構(gòu)、CT19彈簧儲(chǔ)能操作機(jī)構(gòu)、CT8彈簧儲(chǔ)能操作機(jī)構(gòu)。
2.2.3其它部件：基座、絕緣支撐件、絕緣子等
2.3真空斷路器的特點(diǎn)有以下幾種
?、儆|頭開(kāi)距小，10KV真空斷路器的觸頭開(kāi)距只有10mm左右，操作機(jī)構(gòu)的操作功就小，機(jī)械部分行程小，其機(jī)械壽命就長(zhǎng)。
?、谌蓟r(shí)間短，且與開(kāi)關(guān)電流大小無(wú)關(guān)，一般只有半周波。
③熄弧后觸頭間隙介質(zhì)恢復(fù)速度快，對(duì)開(kāi)斷近區(qū)故障性能較好。
?、苡捎谑柰ㄔ陂_(kāi)斷電流時(shí)磨損量較小，所以觸頭的電氣壽命長(zhǎng)，滿容量開(kāi)斷達(dá)30-50次，額定電流開(kāi)斷達(dá)5000次以上，噪音小適于頻繁操作。
?、蒹w積小、重量輕。
?、捱m用于開(kāi)斷容性負(fù)荷電流。
由于其優(yōu)點(diǎn)很多，所以廣泛應(yīng)用于變電站中，目前型號(hào)主要有：ZN-10型、ZN28A-10型、ZN6-型、ZNA-型、VS1型、ZN30型等。
3真空斷路器應(yīng)用中常發(fā)生的故障及處理方法
真空斷路器具有很多優(yōu)點(diǎn)，所以在變電站上應(yīng)用很多。由于采用了特殊的真空元件，隨著近年來(lái)制造水平的提高，滅弧室部分的故障明顯降低。真空滅弧室無(wú)需檢修處理，當(dāng)其損壞時(shí)，只能采取更換。真空斷路器運(yùn)行中發(fā)生的故障以操作機(jī)構(gòu)部分所占比重較大，其次為一次導(dǎo)電部分，觸頭導(dǎo)電桿等。下面對(duì)真空斷路器常發(fā)生的故障進(jìn)行分析和處理，有如下幾個(gè)方面：
3.1真空度降低
運(yùn)行中真空斷路器滅弧室的真空度低于6.6x10-2pa，新出廠的真空滅弧室低于7.5x10-4pa，即為不合格，造成真空度降低的原因有：真空滅弧室漏氣，主要是焊縫不嚴(yán)密或密封部位存在微小漏孔造成。
真空滅弧室內(nèi)部金屬材料含氣釋放，這種情況是在真空滅弧室zui初幾次放電過(guò)程中使真空度在一段時(shí)間內(nèi)下降，微量氣體排盡后，真空度就維持在一定水平上。
常用檢查真空度的方法：
?、倩鸹ㄓ?jì)法：這種方法簡(jiǎn)單，只可做定性檢查，讓火花計(jì)觸絲在開(kāi)關(guān)管表面移動(dòng)，觀察管內(nèi)發(fā)光情況，若是淡青色，可判定真空度合格，若為紅藍(lán)色，可判斷滅弧室已失效，此種方法不適用于陶瓷外殼滅弧室。
?、谟^察開(kāi)斷電流時(shí)的弧光，正常應(yīng)為淡青色，若弧光為紫紅色可判斷滅弧室已失效。
?、酃ゎl耐壓法：對(duì)于10KV真空開(kāi)關(guān)管在斷口加42KV1min工頻電壓應(yīng)合格。
?、苷婵斩葴y(cè)試儀法處理方法：真空度降低后應(yīng)更換真空滅弧室。
3.2滅弧室觸頭電磨損
真空滅弧室觸頭接觸面經(jīng)過(guò)多次開(kāi)斷電流后，會(huì)逐漸被磨損燒灼(通常稱(chēng)為電磨損)，觸頭厚度減小波紋管行程變大，接觸電阻增大，這對(duì)開(kāi)關(guān)的滅弧性能和導(dǎo)電性能會(huì)產(chǎn)生不利影響，在檢修中開(kāi)關(guān)超行程的變化就是觸頭的電磨損。當(dāng)電磨損值達(dá)到廠家規(guī)定時(shí)，滅弧室就不能繼續(xù)使用。電磨損可用檢查滅弧室動(dòng)導(dǎo)電桿伸出導(dǎo)相板長(zhǎng)度的變化情況，如果變化量超出了3mm，即磨損嚴(yán)重，也可用定性的方法即測(cè)量接觸電阻，一般要求測(cè)量值不大于出廠值的1.2倍。處理方法：觸頭電磨損嚴(yán)重，達(dá)到或超過(guò)規(guī)定值時(shí)，必須更換真空管，并三相一同更換。如未超規(guī)定或接觸電阻明顯增大但未超規(guī)定值時(shí)，可對(duì)觸頭間隙進(jìn)行調(diào)整后繼續(xù)使用。但應(yīng)測(cè)滅弧室的真空度，如滅弧室不滿足要求，也應(yīng)該更換。
3.3真空斷路器拒分的原因及查找方法
3.3.1電氣回路故障
?、僦绷麟妷哼^(guò)低；②操作保險(xiǎn)及掉閘回路元件接觸不良或短線；
?、鄣糸l線圈斷線；④開(kāi)關(guān)低電壓不合格；⑤小車(chē)或開(kāi)關(guān)連鎖接點(diǎn)接觸不良。
3.3.2機(jī)械回路故障
①三連板三點(diǎn)過(guò)低；②掉閘頂桿卡勁或脫落；③合閘緩沖偏移、滾輪及緩沖桿卡勁。查找方法：電動(dòng)掉閘失靈時(shí)，應(yīng)先判斷是電氣回路故障還是機(jī)械回路故障，當(dāng)頂桿鐵心不動(dòng)，則說(shuō)明是掉閘回路，否則是機(jī)械回路故障，然后再進(jìn)一步找出原因。當(dāng)發(fā)現(xiàn)開(kāi)關(guān)掉閘失靈時(shí)應(yīng)以手動(dòng)托開(kāi)。
3.4真空斷路器拒合且出現(xiàn)跳躍的原因及處理方法
3.4.1電磁操作機(jī)構(gòu)的合閘鐵心頂桿長(zhǎng)度不夠，應(yīng)調(diào)整鐵心頂桿長(zhǎng)度使其滾輪和托架之間間隙符合2±0.5mm的要求。
3.4.2輔助開(kāi)關(guān)斷開(kāi)過(guò)早，此時(shí)調(diào)整輔助開(kāi)關(guān)拉桿長(zhǎng)度使其在斷路器觸頭閉合之后再斷開(kāi)。
3.4.3彈簧儲(chǔ)能操作機(jī)構(gòu)合閘彈簧限位不可靠、合閘不到位，合閘彈簧儲(chǔ)能結(jié)束，但電機(jī)電位不能切斷。
3.5彈簧儲(chǔ)能開(kāi)關(guān)合不上閘
3.5.1合閘簧功率不夠，更換合閘簧。
3.5.2開(kāi)關(guān)合閘時(shí)處于半分半合狀態(tài)，調(diào)整凸輪與滾輪間隙使之增大，調(diào)整超程使之減小。
4結(jié)束語(yǔ)
本文分析了真空斷路器的特性和主要結(jié)構(gòu)，由于真空斷路器具有分?jǐn)嗄芰Ω摺⑾ɑ∧芰?qiáng)、壽命長(zhǎng)、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單維修方便的優(yōu)點(diǎn)，所以在電力系統(tǒng)中應(yīng)用非常廣泛，顯示了其巨大的*性，在10KV電壓等級(jí)的高壓斷路器中真空斷路器占優(yōu)勢(shì)，我們的變電站中都采用此種開(kāi)關(guān)。但從本文介紹中知道，真空斷路器還易出現(xiàn)一些故障，檢修人員應(yīng)掌握這些處理方法，以保證安全生產(chǎn)、可靠供電。
- 本文分析了真空斷路器的特性和主要結(jié)構(gòu)，由于真空斷路器具有分?jǐn)嗄芰Ω摺⑾ɑ∧芰?qiáng)、壽命長(zhǎng)、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單維修方便的優(yōu)點(diǎn)，所以在電力系統(tǒng)中應(yīng)用非常廣泛，顯示了其巨大的*性，在10KV電壓等級(jí)的高壓斷路器中真空斷路器占優(yōu)勢(shì)，我們的變電站中都采用此種開(kāi)關(guān)。但從本文介紹中知道，真空斷路器還易出現(xiàn)一些故障，檢修人員應(yīng)掌握這些處理方法，以保證安全生產(chǎn)、可靠供電。
