10kV真空断路器常见故障分析及处理技术

10kV真空断路器常见故障分析及处理技术

唐建

正泰电气股份有限公司 上海 201600

摘要：由真空灭弧室与一些附件共同组成真空断路器，其故障较少，结构极为简单，动作行程较短，被称为免维护电器。但现阶段真空断路器因为生产厂家的不同性能存在较大差异性，设备使用时经常出现故障越级现象，对人们日常生活造成了严重影响，停电事故时有发生。因此，在日常使用过程中，当正常机械操作开断额定工作电流或开断短路电流数次到达规定数值，必须对其实施维护作业，并遵循点检定修原则，结合真空断路器的实际情况，明确对真空断路器的检修。在日常运行过程中，真空断路器存在的故障会导致配电网运行出现安全事故，所以，亟需全面分析具体的故障问题处理措施与维护方法。基于此，本文将针对10kV真空断路器常见故障分析及处理技术展开更深层次的研究，以期能为相关业界人士提供些许启示。

关键词：10kV；真空断路器；日常维护；故障处理；分析

前言：现阶段应用最为广泛的一种真空断路器就是10kV真空断路器，其具有重要的作用，能够保障配电网的稳定运行。但通过实践表明，10kV真空断路器经常会受到环境、突发性事件以及零部件老化等因素的影响出现故障，不但会引发安全事故，还会降低配电网的运行效果，亟需对其故障全面检查与控制。下面本文将对其故障予以进一步分析，并提出了有效的解决措施。

1真空断路器的基本工作原理

1.1真空灭弧室内的屏蔽保护层

真空灭弧室内有一层铜片，主要用于防止引弧过程中触头产生的大量金属蒸气和液滴对绝缘外壳内壁污染，导致管道绝缘强度降低；其次，该层铜片对于内部电场的改善、电弧能量的吸收有好处，也能提高其开断能力。

1.2真空灭弧室工作原理

真空灭弧室在高真空的为绝缘灭弧介质，通过密封在介质中的动、静触头之间分合实现对通流回路的关合。当它断开某个电流值时，在分离瞬间，电流收缩到接触点刚刚分离，导致电极间电阻急剧增加，温度迅速升高，直至电极金属蒸发，在伴随着一个高电场强度同时， 引起发射击穿和间隙击穿，形成真空电弧，当交流电过零点时候，以及灭弧室内触头开距增加，由等离子体组成的触头间的电弧快速向周边扩散，触头间的介质绝缘强度恢复，当恢复强度超过触头间过电压时候，成功灭弧分断电流。

2真空断路器的常见故障分析

2.1真空断路器运行故障

断路器故障表现很多，首先可能出现电动机断相运行现象，究其原因表明，大多由断路器触头材料柔软或对位连接方式不对所致，通常在频繁操作分闸与合闸时，触头的形变明显较大，会直接影响到断路器的正常使用。其次，操作断路器的分闸与合闸存在失效情况，分闸失效多数由电气故障或机构故障异常所致，机构异常一般指分闸铁芯形成调控不合理、分闸锁扣销子扣合脱落及过量；而合闸失效则是由于电气部分或操作机构，电气方面通常表现在合闸线圈断路，合闸电源的整流模块合闸电压对于相关标准难以达到，而且还会出现器件故障，操作机构包括辅助开关行程所导致的触片弯曲变形，不但会降低接触面积，还会影响接触性能。

2.2真空度不达标

在结构层面上，当真空度标准无法达到标准时，主要表现为以下几方面：一般来说由于连杆操纵距离较长，会在一定程度上影响断路器故障特性，造成真空度降低；若有一些不足与缺陷现象存在于生产断路器时的真空灭弧室制造材料与流程中，就会造成真空泡内的细微漏电，加上其制造材料与工艺流程不符合标准，最终导致真空度不符合标准。如果真空度难以符合制造要求，必然会直接影响到断路器中电流的开断运行，无法保证真空断路器的使用寿命，甚至出现故障引发安全事故，威胁使用者的生命、财产安全。

2.3绝缘老化

一般常用的真空断路器都是采取复合绝缘方式，其通过环氧树脂能够实现对灭弧室的保护。但难以完全包裹电压较高的带点部分，导致暴露部分对于环境有较高的要求。另外，在实际工作过程中，因为电场应力值与产生热量的影响下，会对使真空断路器的绝缘化与老化进程加快。

3真空断路器的故障处理

3.1真空度下降处理

在实际检查时，应全面分析断路器的真空灭弧室外部，对是否有放电情况予以详细观察，如果该现象存在说明真空灭弧室真空度难以符合标准，需要马上断电进行更换。在检修过程中，特别是对真空灭弧室的真空度予以测试时，可以选择真空测试仪，为真空灭弧室内的真空度值准确性提供保障，若真空度达不到标准，需要进行真空灭弧室的更换，并展开特性试验，包括行程、同期以及弹跳等。

3.2误动、拒动故障预防与处理

首先，要防止锈蚀和脏污。操作机构的可靠性会受到锈蚀与脏污问题的直接影响，甚至会导致分合闸拒动故障，使操作系统的机构特性降低。所以，必须做好润滑处理，加强在日常维护工作中对其的重视程度，在销、轴等位置充分涂抹硫化钼固体润滑剂。另外，为了保证机构能够有清洁的工作环境，还应对滑动配合与旋转机构上的脏污予以定时清扫；其次，对回路工作的可靠性予以改善。要避免一定次数重复操作后振动滑脱情况的发生，保证接线可靠性。同时，采取防腐措施处理辅助开关的节点，为了减少窜动问题的发生，还要做到固定牢固，并针对联动机构进行适当调整，最大程度避免变动情况的发生；再次，通过调整分闸定位件垫片，保证三相同步，解决断路器的行程问题，使三相行程更加满足设计标准。最后，在处理合闸控制回路故障的过程中，可以使用万用表，并选取铸锻底盘辅助开关，检测二次插头接通情况；在对二次插头接线予以断开的过程中，应针对二次插头与辅助开关内容连通现象予以检测，若此时呈现连通状态，那么二者之间已存在二次线故障，在对该故障处理时，可以直接对断路器底盘辅助开关予以更换。

4 10kV真空断路器的运行维护

真空断路器操作和维护的一般要求:断路器连接板连接或静态接触必须附加试验温度蜡。新的断路器必须使用机构和断路器主体整体产品，机构必须选择弹簧操作机构，机构必须有计数器，计数器必须易于在设备操作状态下监控。开关齿轮(包括手柜)必须在适当的位置放置足够大小的观察孔，以便在设备操作过程中使用刀具栅(或手车)导电接触的插入和红外设备测试接触和断路器主体的温度状态。开关柜(包括手柜)必须在机柜中配置照明，允许操作者在设备操作过程中开灯和更换灯泡。绝缘子、套管、绝缘和接触盖等开关设备的绝缘部件禁止使用酚醛树脂、聚氯乙烯和聚碳酸酯等有机物质，使用环氧树脂等阻燃绝缘材料，选择新的绝缘材料时，必须经过严格的测试，并在制造厂提供一年以上的试验操作报告。

结语：

综上所述，作为一代先进、新型的开关，10kV真空开关得到了广泛应用。但仍会有一些故障率和缺陷率在应用的逐渐增多下升高。现阶段，真空断路器故障类型众多，在日常使用过程中，除了本文中提到的故障，还会有新的问题产生。因此，操作人员必须强化日常维护检测，加强操作检查，时刻关注异常现象，这样才能及时消除隐患，从而保证真空断路器的正常工作。

参考文献：

[1]邢修武.一起10kV真空断路器漏气故障分析与处理[J].大众用电，2009（1）：39.

[2]黄旭鹏，刁敏，兀鹏越，等.6kV真空断路器运行中漏气事故分析[J].电工技术，2013（3）.

[3]田宇,许家源,王永兴,董恩源,田可新.配126kV单断口选相真空断路器长行程磁力机构设计及性能试验[J/OL].电网技术，2020，01（17）:1-9.

[4]刘航,陈嵩,孙晓勇,魏钢,杨庆,冉军德.真空断路器合闸10kV并联电抗器过电压抑制的仿真研究[J].高压电器,2019,55(12):32-37.

[5]陈晓明.10kV断路器真空灭弧室模拟测试装置的研发[J].机电信息,2018(36):148-149.