真空断路器回阻超标故障分析盛剑胜

真空断路器回阻超标故障分析盛剑胜

盛剑胜

（珠海供电局广东省珠海市519000）

摘要：真空断路器的优点之一是适宜频繁操作和几乎不用检修，但这也并不意味着不需要维护和维修，其中应用过程中也存在着一些不足，会有一些问题出现，而我们就在应用过程中碰到一起真空泡损坏的缺陷，下面就将从其结构原理出发，全过程的分析遇到的该缺陷，并提出一些诊断和维护的方法。

关键词：真空泡,真空度，回路电阻

一、真空灭弧室结构：

真空开关由支架、真空灭弧室、操动机构等几部分组成。其中真空灭弧室是真空开关的心脏，是真空开关不可缺少的配套部件之一。真空灭弧室不同于其它开关的灭弧室，它本身就是一种独立的产品。真空灭弧室的技术指标和各种性能出厂就基本上确定了，无法改变。真空开关的各种技术指标和性能在很大程度上取决于真空灭弧室。真空灭弧室结构见图1：

真空灭弧室主要由气密绝缘外壳、导电电极、屏蔽罩、波纹管和其它零、部件组成。

真空灭弧外壳是由绝缘筒1、金属端盖2,3和波纹管所组成的密封容器;灭弧室内的静触头5固定在动导电杆7的一端上，动导电杆在中部与波纹管8的一个端口焊在一起，波纹管的另一端口与动端盖3的中孔焊接，动导电杆从中孔穿出外壳。由于波纹管在轴向上可以伸缩，因而这种结构既能实现在灭弧室外带动动触头作分合运动，又能保证真空外壳的密封性。真空灭弧室内部通常抽成约P的高真空。在动、静触头和波纹管周围装有屏蔽罩9和10。由于大气压力的作用，灭弧室在无机械外力作用时，其动静触头始终保持闭合位置，当外力使导电杆向外运动时，触头才分离。

二、开关设备参数及缺陷概况：

2016年6月，珠海供电局变电管理所高压班在对110kV福溪站10kV备用线F19（原511）小车开关进行回路电阻测试时，发现该开关A相回路电阻值不合格，测量结果如表1所示，其中A相回路电阻阻值达到了362.4µΩ，超出了最大回路电阻限值45µΩ的要求。因此，必须采取相应的措施降低该相导电回路电阻，消除设备运行隐患。

表1.10kV备用线F19（原511）小车开关回路电阻测量值(µΩ)

A相B相C相

362.431.236.7

10kV备用线F19小车开关是由常州伊顿森源开关有限公司生产的VS1(ZN63A)型真空断路器，该型断路器部分主要参数如表2所示：

三、开关检查：

1、准备工作

为确保小车开关检查、检修的安全性及可操作性，首先将小车开关放置到我们班组制作的检修支架平台，具体流程大致如下：

装设检修架；

打开小车开关面板，用多片金属垫片均匀卡入合闸弹簧以使其解扣；

将机械闭锁连接螺丝拆除；

(a)将小车开关主框体与底座脱离，并用检修架将其吊至金属支撑架上；

2、故障查找

从图2的小车开关导电回路图示可以看出，对小车开关导电回路电阻影响较大的主要有以下五个部位：①上导电杆与上金属支架的连接；②上金属支架与真空灭弧室上部接头连接；③真空灭弧室动静触头接触电阻；④真空灭弧室的金属夹件；⑤下导电杆与真空灭弧室金属夹件的连接；

如图2所示，我们对小车开关导电部件进行了拆解后发现：(1)下导电杆与真空灭弧室金属夹件连接件表面有金属烧熔及明显凹痕，可见该连接处曾受到过过电流高温影响，而致有些位置金属熔化固结影响接触电阻；（2）而真空灭弧室的金属夹件的固定块、软连接带等都有着严重的烧伤焦黑痕迹，而有些本身就是导电平面，这势必使整个回路的电阻增大。之后我们对相应的连接部位进行了初步的打磨并重新将各部件组装后，对上支架与下导电杆之间的回路电阻进行了测量，其电阻为155.3µΩ。尽管进行相应处理后，回路电阻值有明显的下降，但依然远远超出了规定值45µΩ。

由于真空泡在绝缘筒内时，无法对真空泡内的动静触头接触电阻进行测量，我们将其从绝缘筒内拆出后，对大气压力作用下的真空泡回路电阻进行了测量，其结果为34.7µΩ。经和设备厂家确认该真空泡在大气压力不加外力下的回路电阻应不超过12µΩ。真空泡内动静触头接触电阻严重超出了厂家设计标准，经过细致分析，我们认为真空泡内动静触头已经烧蚀。28日，检修工作结束后，为提高真空开关检修技术技能，我们上报现场检查结果并经变电管理所检修专责戴昌彬高级工程师批准，特将故障的真空泡解体，如图3所示，真空泡内动静触头确有较为严重的烧蚀，印证了我们的判断。

四、故障分析：

从上述工作可以看出，小车开关A相多处导电部位因过热而出现严重的过热氧化痕迹，部分重要部位还有明显的烧蚀痕迹。经初步分析，造成此种现象可能有以下几种原因：

a)A相长期带高负荷电流运行；

b)A相在开断大负荷电流、容性电流或故障电流时，连接部件发生过热或局部放电；

c)A相真空泡的真空度低于设计值，开关动作时A相的灭弧性能明显低于其它两相。

此外，鉴于许多部件都采用了镀银加工工艺，而这使得对导电截面打磨的处理方式受到了限制。同时，至于灭弧室金属夹件与下导电杆连接件上出现的金属熔渣、凹痕则更加不是用此种方法可以处理的。即使对个别截面进行了适度打磨处理及部件紧固处理，回路电阻有明显下降，但仍然远超标准要求。

五、方法总结

上面分析的3条发热原因中，其中由于真空灭弧室真空度下降而引起故障是要保持警惕和重视，同时可以争取在日常检查、维护工作中及时发现，真空灭弧室

真空度的检查方法主要有：

1、对于玻璃外壳真空灭弧室可以用火花计法，做定性检查，让火花计触丝在真空泡表面移动，观察管内发光情况，若为淡青色，可判断真空度在0.66Pa以上，若内有红蓝色光，可判断灭弧室失效，若不发光，可判断内为大气压状态；

2、工频耐压法：对于10kV真空泡在断口间加42kV1min工频电压应正常；

3、真空度测试仪测量，目前主要可以用的是磁控放电原理研制的真空灭弧室真空度测试仪。