10kV真空断路器常见故障及处理方法

10kV真空断路器常见故障及处理方法

高腾

(国网石家庄供电公司河北石家庄050000)

摘要：随着国民经济的进一步发展,人们对用电容量和供电可靠性也提出了更高的技术要求,10kV配电线路和需求侧用电负荷的不断增加,真空断路器作为10kV配电网中的核心设备,其性能正常发挥和故障检修维护越来越受到变电运行检修维护工作人员的广泛关注。由于受当时建设技术水平和综合投资资金等因素的制约,一部分真空断路器存在一定性能缺陷,尤其是断路器的功能特性方面,在实际运行维护存在较多问题,故障发生率偏高,甚至一些真空断路器存在严重缺陷问题,极易引起断路器故障的进一步扩大,导致大面积停电事故发生。本文针对10kV真空断路器出现的故障问题进行详细归纳分析,进而提出有针对性的处理方法和预防措施。

关键词：10kV真空断路器；工作原理；常见故障；预防方法

1、真空断路器的主要工作原理

1.1真空包内的屏敞保护层

在真空包内有一层用紫铜片制成的屏敞层，主要作用是防止触头在燃弧过程中生产的大量金属蒸汽和液滴喷溅，污染绝缘外壳的内壁，造成管内绝缘强度下降，其次，可以改善管内电场分布，也可吸收电弧能量，冷凝电弧生成物，提高真空弧室开断电流能力。

1.2真空灭弧室工作原理

真空包内的真空灭弧室是利用高真空工作绝缘灭弧介质，靠密封在真空中的一对触头来实现电力电路的通断功能的一种电真空器件。当其断开一定数值的电流时，动静触头在分离的瞬间，电流收缩到触头刚分离的一点上，出现电极间电阻剧烈增大和温度迅速提高，直至发生电极金属的蒸发，同时形成极高的电场强度，导致极强烈的发射和间隙击穿，产生真空电弧，当工频电流接近零时，同时也是触头开距的增大，真空电弧的等离子体很快向四周扩散，电弧电流过零后，触头间隙的介质迅速由导电体变为绝缘体，于是电流被分断。

由于灭弧室的静态压力极低，约10-2～10-6pa，所以只需很小的触头间隙就可达到很高的电介质强度。分闸过程中的高温产生了金属蒸气离子和电子组成的电弧等离子体，使电流将持续一段很短的时间。由于触头上形螺旋槽，电流曲折路径效应形成的磁场作用在电弧上，使电弧以每秒10～100米的速度在触头表面旋转运行，直到电弧熄灭。这样即使在切断很大的电流时，也可避免触头表面的局部过热与不均匀的灼烧。电弧在电流自然过零时熄灭，残留的离子、电子和金属蒸气只需在毫秒级时间内即可复合或凝聚在触头表面屏蔽罩上，因此，灭弧室断口的电介质强度恢复极快。对真空灭弧来说，由于触头间隙小，金属蒸气产生的电弧等离子体导电率高，电弧电压极低。加外，燃弧时间短，伴生的电弧能量极小，综上各点都有利于触头寿命的增加，也有利于真空灭弧室性能的提高。

2、真空断路器常见故障现象与处理措施

2.1真空断路器分闸失灵

2.1.1故障现象。根据故障原因的不同，存在如下故障现象：断路器远方遥控分闸分不下来；就地手动分闸分不下来；事故时继电保护动作，但断路器分不下来。

2.1.2原因分析。如果分闸失灵发生在事故时，将会导致事故越级，扩大事故范围。可能由于以下原因造成上述问题：分闸操作回路断线；分闸线圈断线；操作电源电压降低；分闸线圈电阻增加，分闸动能降低；分闸顶杆变形，分闸时存在顶杆卡涩、不灵活现象，分闸动力降低；分闸顶杆变形严重，分闸时卡死；分闸顶杆动作，但不能可靠的打开分闸压板；机构分闸锁扣扣入太深或扣板卡死。

2.1.3处理方法。检查分闸回路是否断线；检查分闸线圈是否断线；测量分闸线圈电阻值是否合格；检查分闸顶杆是否变形；检查操作电压是否正常；改铜质分闸顶杆为钢质，以避免变形；调整分闸顶杆及铁芯的长度，保证动作可靠；分闸线圈固定架应保证紧固，防止铁芯动作时分闸线圈固定架也随之上下窜动；调整机构分闸锁扣扣入深度，使之符合要求。

2.1.4预防措施。运行人员若发现分合闸指示灯不亮，应及时检查分合闸回路是否断线；检修人员在停电检修时，应注意测量分闸线圈的电阻，并检查分闸线圈固定架螺丝是否紧固；检查分闸顶杆是否变形；如果分闸顶杆的材质为铜质应更换为钢质；必须进行低电压分合闸试验，以保证断路器性能可靠。

2.2拒动、误动故障

2.2.1故障现象与原因。在真空断路器的领域，其操动机构一般为电磁机构和弹簧机构，操动机构有与断路器主体分立，通过操作杆相连的，也有与断路器主体构成一个整体的。目前使用广泛的是后者。

高压开关在运行中发生的事故很大一部分由操作机构引起的。如未接到指令会自动断开、机械特性变坏、局部损坏、烧毁线圈、辅助开关不切断、接到指令不动作等。集中表现为拒动和误动。这些事故都有可能造成停地电或开关本身的损坏。

2.2.2故障预防与处理。

真空断路器的拒动和误动故障基本上都是由操作机构及控制回路故障所引起，其故障预防和处理应注意以下几个方面：

（1）防止松动与蹩劲。机构在操作时会发生冲击和振动，所有紧固处应有防松措施，一些受力较大的活销，不能单用开销定位，防止由于操作时各连扳上的不平衡，造成活销蹩劲，从而剪短开口销。（2）防止锈蚀和脏污。锈蚀和脏污会显著降低机构操作可靠性，使操作系统的机械性变坏，甚至酿成分合闸拒动事故。滑动轴承由于锈蚀和脏污，摩擦系数可以高达0.3，即使采用了滚柱和滚子轴承，锈蚀和脏污也会使它的摩擦系数增大到0.1，这比正常条件下的数值大一个数量级，将引起肘节和脱扣机构工作的不稳定。保持机构所处环境条件的清洁度，定期去除机构上（特别是旋转、滑动配合）的脏污，经常注意润滑，在轴和销上喷涂的硫化钼固体润滑剂等可取得很好的效果。（3）防止机构进水。进水会使机构的绝缘性受潮，加速金属零件的锈蚀。（4）提高控制回路的可靠性。要保持接线可靠，不致因操作一定次数后振动脱落绝缘件有足够的绝缘；辅助开关固定要牢固，不因操作而变动或窜动，其联动机构要调整到位，并防止变动；辅助开关的节点要防止锈蚀。

2.3分合闸不同期、弹跳数值大

此故障为隐性故障，必须通过特性测试仪的测量才能得出有关数据。

2.3.1原因分析。断路器本体机械性能较差，多次操作后，由于机械原因导致不同期、弹跳数值偏大；分体式断路器由于操作杆距离较大，分闸力传到触头时，各相之间存在偏差，导致不同期、弹跳数值偏大；合闸冲击过大，致使动触头发生轴向反弹；动触杆导向不良，晃动过大；触头平面与中心轴垂直度不好，碰合时产生横向滑动等。如果不同期或弹跳大，都会严重影响真空断路器开断过电流的能力，影响断路器的寿命，严重时可能引起断路器爆炸。由于此故障为隐性故障，所以危险程度更大。

2.3.2处理方法。在保证行程、超行程的前提下，通过调整三相绝缘拉杆的长度使同期、弹跳测试数据在规定范围内；提高配件的加工精度，使绝缘支座与轴，换向器与钢销、轴等紧密配合，减小空程间隙；加强装配工艺质量控制，提高装配工艺质量。在真空断路器装配过程中，注意安装合理，真空灭弧室在紧固件紧固后不应受弯矩，也不应受到明显的拉应力和横向应力，且灭弧室的弯曲变形不得大于0.5mm。上支架安装后，上支架不可压住灭弧室导向管，其间要留有0.5～1.5mm的间隙。调整导向管的位置，使灭弧室动触头的运动轨迹通过灭弧室的轴心，真空灭弧室动触头活动自如，无任何卡涩现象；适度加大触头超程弹簧预压力。

2.3.3预防措施。由于分体式真空断路器存在诸多故障隐患，在更换断路器时应使用一体式真空断路器；定期检修时必须使用特性测试仪进行有关特性测试，及时发现问题解决问题。

3、结语

随着社会的高速发展，各行各业对供电的需求量不断增加，对于供电设备的质量以及电力系统的运行稳定性等因素也提出了更高的要求。因此，我们在维修改造设备的过程中，应加强对系统设备本身特性的学习，全面了解设备运行特性及存在的问题和隐患，加强学习与交流，及时采取防范措施，不断改进设备，消除安全隐患，防止事故的发生，确保设备的安全运行和供电的可靠性。

参考文献：

[1]姚道德，周建英．10kV变压器高压侧保护方式的探讨.2010（11）.

[2]王法.断路器操作机构的设计与实现[D].中国科学技术大学，2011（02）.