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探讨10kV真空断路器的运行及维护

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  【摘 要】本文对10kV真空断路器的运行现状进行分析,并提出几点有效的维护措施,以供读者参考。
  【关键词】10kV真空断路器;运行;维护
  真空断路器有免维护设备的称号,但是这一称号并不意味着真空断路器的维修率为零,只是相对其他断路器而言较少而已,近年来,随着真空断路器的应用容易广泛,其故障的发生率也就随之增加,继而影响了电网运行的稳定性和安全性,对此,笔者将展开以下探究。
  一、真空断路器的结构
  真空断路器的生产厂家比较多,型号也较繁杂。按使用条件分为户内和户外两种类型。主要由框架部分、灭弧室部分和操动机构部分组成。
  1、断路器本体结构
  断路器本体部分由导电回路、绝缘系统、密封件和壳体组成。整体结构为三相共箱式。其中导电回路由进出线导电杆、进出线绝缘支座、导电夹、软连接与真空灭弧室连接而成。
  2、操作机构
  此机构为电动储能、电动分合闸,同时具有手动功能。整个结构由合闸弹簧、储能系统、过流脱扣器、分合闸线圈、手动分合闸系统、辅助开关和储能指示等部件组成。
  二、真空断路器的特性
  1、真空的绝缘特性
  真空具有很强的绝缘特性,在真空断路器中,气体非常稀薄,气体分子的自由行程相对较大,发生相互碰撞的几率很小,因此,碰撞游离不是真空间隙击穿的主要原因,而在高强电场作用下由电极析出的金属质点才是引起绝缘破坏的主要因素。
  真空间隙中的绝缘强度不仅与间隙的大小,电场的均匀程度有关,而且受电极材料的性质及表面状况的影响较大。电极材料对击穿电压的影响主要表现在材料的机械强度(抗拉强度)和金属材料的熔点上。抗拉强度和熔点越高,电极在真空下的绝缘强度越高。
  2、真空中电弧的形成与熄灭
  真空电弧和我们以前学习的气体电弧放电现象有很大的差别,气体的游离现象不是产生电弧的主要因素,真空电弧放电是在触头电极蒸发出来的金属蒸汽中形成的。同时,开断电流的大小不同,电弧表现的特点也不同。我们一般把它分为小电流真空电弧和大电流真空电弧。
  (1)小电流真空电弧
  触头在真空中开断时,产生电流和能量十分集聚的阴极斑点,从阴极斑点上大量地蒸发金属蒸汽,其中的金属原子和带电质点的密度都很高,电弧就在其中燃烧。同时,弧柱内的金属蒸汽和带电质点不断地向外扩散,电极也不断的蒸发新的质点来补充。在电流过零时,电弧的能量减小,电极的温度下降,蒸发作用减少,弧柱内的质点密度降低,最后,在过零时阴极斑消失,电弧熄灭。有时,蒸发作用不能维持弧柱的扩散速度,电弧突然熄灭,发生截流现象。
  (2)大电流真空电弧
  對于大电流真空电弧,触头间的磁场分布就对电弧的稳定性和熄弧性能有决定性的影响。如果电流太大,超过了极限开断电流,就会造成开断失败。此时,触头发热严重,电流过零以后仍然蒸发,介质恢复困难,不能断开电流。
  三、真空断路器的运行、维护
  1、真空断路器维修、检查方式
  真空断路器的维修、检查方式有:巡视检查、定期检查和临时检查,其中临时检查为主要的维修、检查方式。这三种维修、检查方式的具体情况如下:①巡视检查。在对整套设备进行巡视检查时,对外部监视处于停用状态下的真空断路器进行检查,看其是否存在异常情况。②定期检查。为了保证真空断路器的正常运行,应稳妥地接通、开断负荷电流,充分发挥合闸送电职能,开断故障电流,并且定期检修真空断路器。根据检修内容,检修可分为小修、大修两类。③临时检修。在出现以下情况时,要对有必要进行检修的部位临时进行检修,比如在通常运行状态下认为有异常现象,在巡视检查、定期检查中发现有异常现象,开断过几次事故电源,完成了规定次数的开断负荷电流和无负荷的分合闸,出现各种恶劣环境造成严重污秽的情况,执行超过额定值条件的操作或以其他不合理的方法使用。
  2、真空断路器维护、检查周期
  检查周期往往根据真空断路器开断电流大小,使用状态,分、合闸频度的不同而不同,不同厂家生产的产品其检查周期也不同。但通常情况下可以遵循以下检查、维护原则:如果真空断路器在比较恶劣的环境下使用,其检查周期往往要短于一般环境的检查周期。另外,对于分、合闸频度比较高的真空断路器,必须由分、合闸次数决定检查周期。对真空断路器而言,其运行、维护的内容主要有真空灭弧室、高压带电部分和操作机构等方面的维护。在检查ZW32-12真空断路器时,操作人员在安装断路器前应先对其外观进行检查,检查产品绝缘套管是否有损伤,分、合指示,储能指示是否有漏装现象。真空断路器在运行前,还必须对其各操作元件的额定电压、额定电流进行观察。此外,还要对真空断路器进行定期小检,主要检查其动作是否正确。
  四、真空断路器常见的故障处理
  1、真空度较低故障的处理
  真空断路器是利用真空的高介质强度进行灭弧,真空度必须要大于0.0133Pa才能保证其正常运行。因此,应对其承受耐压的情况进行检查,检查其真空度是否符合标准,并注意其屏蔽罩的颜色,观察是否出现异常,尤其要注意断路器在分闸时的弧光颜色:在真空度正常时,弧光颜色为微蓝色;如果观察到弧光颜色为橙红色时,则说明真空度降低,因此,需要及时更换真空灭弧室。出现真空度较低主要有以下三个原因:使用材料气密性不良,金属波纹管密封性较差,调试时行程超出波纹管的范围。
  2、接触电阻增大故障的处理
  真空断路器在运行过程中也容易出现接触电阻增大的故障。如果真空断路器接触电阻增大时,不仅要调节其触头,还要对真空灭弧室的真空度进行检测。应指出,在调节触头时要注意触头的弹跳情况。通过对触头进行反复的调整和测试,只有当触头的弹跳正常后,才能有效地处理好接触电阻增大的故障。真空断路器触头弹跳时间的检测方法如下:①采用记录型示波器,记录下合闸时触头的接触信号。接触信号上的锯齿状脉冲线条长度所表示的就是弹跳时间。②采用开关特性测试仪,对触头合闸的弹跳时间进行测量。如果发现触头合闸的弹跳时间已超出设定值,应将触头弹簧的初压力适当调大;将传动机构往死点方向进行调整,减小触头合闸弹跳。
  3、操作机构故障的处理
  3.1跳跃现象
  采用直流操动机构的真空断路器,机构合闸线圈通电后,合闸铁芯未能回复到合闸的终点位置,轴也无法被支架托住而返回,使断路器分闸。但由于此时段的合闸信号还未切断,当线圈通电时,铁芯就会再次合闸,出现“跳跃”现象。出现“跳跃”现象的原因和处理方法如下:①“跳跃”现象往往是由于掣子卡涩或掣子与环间隙没有达到2mm±0.5mm的要求产生的。如果超出此要求时,应将断路器底座卸下,将铁芯取出,然后调整铁芯顶杆的高度,使其达到间隙要求。②如果合闸线圈被辅助开关过早切断合闸电源,此时应调整辅助开关拉杆长度,使断路器正常合闸。
  3.2弹簧操动机构故障的处理
  在调整扇形板和半轴扣接量的过程中,当出现半轴自行复位困难的情况时,其原因是半轴复位钮簧软,此时,只需及时更换复位钮簧即可。当分、合闸信号产生后,半轴不动作,其处理方法是先将推板螺钉旋紧,并调整推板的角度,且要在半轴的转动部位加一定量的润滑油,保证半轴的正常动作。断路器和操动机构连接后,扇形板无法回复到正常的位置上,需要调整断路器和操动机构之间的拉杆长度来调整机构输出轴的分闸位置。
  五、结束语
  综上所述,在10kV真空断路器运行、维护过程中,运行、维护人员必须要对真空断路器进行仔细观察和检测,以便更好地发现断路器中存在的故障,并采取及时、有效的处理措施,确保真空断路器正常运行。
  参考文献:
  [1]黄亮,叶立群,郭捷敏.10kV真空断路器的状态评估诊断及其检修建议[J].广东科技,2011,2(13):118-121.
  (作者单位:国网山东省电力公司曹县供电公司)
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