真空断路器运行维护及故障分析

黄继攀

摘要：随着电网的发展和技术的进步，我国电网真空断路器使用量逐年增加，为确保真空断路器的安全可靠运行，首要的是对真空断路器进行检修及维护。文章通过对真空断路器基本特性、构成要素、工作原理的阐述，详细分析真空断路器在运行维护中需注意的事项、故障因素及预防措施。

关键词：真空断路器；检修维护；真空灭弧室；电网改造；动静触头

中图分类号：TM561文献标识码：A文章编号：1009-2374（2012）24-0083-03

真空断路器在电力系统中的使用越来越广泛，尤其是性能优越的真空断路器，在城市电网改造、农村电网改造中发挥重要作用。真空断路器性能的优越取决于真空灭弧室的质量及成熟的检修维护系统。而真空灭弧室的优点在于切断电源后能迅速熄弧并抑

制电流，避免真空断路器事故和意外的发生。

1真空断路器基本特性

真空断路器的机械操作、开断性能、绝缘性能、二次控制、环境耐受能力是真空断路器运行的前提，对提高真空断路器的运行提供可靠的保障。

1.1真空断路器的特点

真空断路器因灭弧介质和灭弧后触头间隙的绝缘介质都是高真空而得名。因灭弧介质为真空，无火灾和爆炸危险，所以对环境的污染较小。真空断路器的熄弧过程在密封的容器中完成，电弧和炽热的电离气体不向外界喷溅，因此不会造成绝缘间隙闪络或击穿。

1.2真空断路器的构成要素

真空断路器由真空灭弧室、操动机构、触头、操作面板等部分组成。真空灭弧室是真空断路器中最重要的部件，真空灭弧室是用密封在真空中的一对触头，来实现电力电路接通分断功能的一种电真空器件，是利用高真空作绝缘介质。真空灭弧室的触头是产生电弧、熄灭电弧的部位，触头结构对真空灭弧室的开断能力有很大影响。

2真空断路器的工作原理

真空断路器工作原理是利用高真空中电流流过零点时，等离子体迅速扩散而熄灭电弧，完成切断电流的目的。真空断路器因真空中不存在导电介质，电弧会快速熄灭，所以真空断路器的动静触头之间的间距很小。其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。如果要保持真空灭弧室的绝缘强度，其真空度应不低于4～10托。真空灭弧室是真空断路器的重要部分，动静触头是真空灭弧室的重要部分。动静触头的特殊构造使得触头的间隙在燃弧时产生的纵向磁场可提高真空灭弧室的开断电流能力及寿命。

2.1真空断路器的合闸操作过程

真空断路器的操作机构接到合闸信号后，合闸电磁铁的铁心向下运动，拉动定位件向逆时针方向转动，解除开关储能状态。真空断路器的合闸弹簧带动储能轴套逆时针方向转动，其凸轮压动传动轴套，带动连板及摇臂运动，使摇臂扣住半轴，此时真空断路器的操作机构处于合闸状态，合闸操作过程结束。

2.2真空断路器的分闸操作过程

真空断路器合闸后，分闸电磁铁接到信号，分闸电磁铁的铁芯吸合致使分闸脱扣器中的顶杆向上运动，脱扣轴转动，顶动弯板并带动半轴向反时针方向转动，使摇臂与半轴解扣，在分闸弹簧的作用下，真空断路器完成分闸操作。

2.3真空断路器分闸、合闸调试

真空断路器分闸与合闸的调试主要表现在摇臂、半轴、分闸合闸弹簧上。摇臂与半轴的扣接量为1.5～2.5mm，当转动轴套转动最大角时，为保证传动轴套回落到合闸位置，摇臂与半轴间要有1.5～2mm的间隙，这样摇臂能自动扣接到半轴上。如果扣接量出现问题，可以通过螺钉的调整来解决。而分闸合闸的弹簧预拉长度，保证了真空断路器的可靠分合。对于分闸合闸的弹簧预拉力（预拉长度），我们可以通过如下测试来计算了解。弹簧压力F2满足触头压力所需，受机构锁扣作用。在合闸状态下，02点为分闸簧作用力的支点。触头压力产生的反力与弹簧的作用力相对轴02平衡，则F2×02B×COS3.2=FA×02A×COS13.8。FA的大小仅满足额定运行状态下所需的触头压力即可，取FA=3500N，已知：02B=163.9mm，02A=65.5mm，

根据F2=FA×02A×COS13.8/(02B×COS3.2)，则F2=1362.5N。如图1所示：

3真空断路器的运行维护注意问题

真空断路器在运行过程中，要定期检查灭弧室的真空度。定期进行工频耐压试验和冲击耐压试验。严格控制真空断路器中的机械参数。不仅要对真空灭弧室触头磨损程度进行监控，还要对分、合闸速度进行控制，真空断路器的开断操作情况进行统计，如此才能保

证真空断路器的在运行过程中的安全性、稳定性。

真空断路器在运行维护中，需注意真空断路器的基本参数。真空断路器的基本参数必须满足装设地点的运行工况，尤其要重视基本参数中的机械参数调整。真空断路器机械参数的合理配置，直接关系其技术性能及寿命。因此，严格按照机械参数指标要求，规范管理，保证技术性能指标和质量的可靠性。

3.1严格控制真空断路器的合、分闸速度

真空断路器需要严格控制开关的合闸、分闸速度。合闸速度过低，击穿时间加长，增大触头磨损量。合闸速度过高，波纹管冲击大，降低波纹管寿命。分闸速度过快，分闸反弹大，容易产生重燃。因此真空断路器的合闸、分闸速度，要严格控制。合闸、分闸的缓冲器要具备良好特性，这

样能减轻冲击力，保证真空灭弧室的使用寿命。

3.2合理安排真空断路器的检修周期

真空断路器的状态检修对保障电力系统的安全生产、减少检修成本有着重要的意义。因此对真空断路器的检修维护应足够重视，增加运行检修次数，调整预示周期，在线监测合、分闸电压电流。当合、分负荷电流次数达到2000次，开断额定电流10次后，应立即按照真空断路器的检修要求检查各部位的螺栓有无松动。合理安排真空断路器的检修项目及操作周期。

4真空断路器的故障分析、处理方法、预防措施

4.1故障分析

真空断路器故障的原因包括分合闸线圈、回路接触、连接件损坏的机构和传动件故障，其故障比例占总故障的67.6%。真空度下降的真空灭弧室故障占18.1%。电气控制、辅助回路损坏的控制和辅助回路故障占9.5%、连接处、绝缘部件、缓冲器损坏的其他故障占4.8%。无论是机械故障还是其他故障均应引起重视。

4.2处理方法

真空断路器在遇到故障之前应利用现有成熟的在线监测技术，对真空断路器的机构、传动件、电气控制、辅助回路电压、分合闸线圈电压、电流等参数进行监控。建立健全设备损坏数据、缺陷统计分析制度，定期采集运行状态数据，制定完善的状态检修流程。

4.3预防措施

真空断路器在运行过程出现故障之前应做好预防措施。首先在选用真空断路器时，要选择本体与操作机构一体及信誉良好的成熟产品。其次定期检修真空断路器运行状态，监测真空断路器的真空泡外部放电现象，遥控分闸现象，继电保护现象。对真空断路器进行定期工频耐压试验（42kV）及定期检查灭弧室的真空度。制定出真空断路器的工频耐压试验周期，检查测量每相主导电回路的电阻值。再次对触头接触电阻与触头间的压力，合闸弹跳，分闸同期，开距，压缩行程，合、分闸速度，合、分闸时间，直流接触电阻，断口绝缘水平，传动验收试验的参数进行测试和复核，确保真空断路器的设备处于良好的工作状态。

5结语

随着真空断路器设计、制造水平的提高和检测手段的不断提高，原有的维护检修制度已不适应电网的发展。因此，对真空断路器进行定期检修及维护是至关重要的。充分利用准确的在线监测手段，及时准确掌握设备的状态。在线监测数据的准确性，直接影响对断路器运行状态的判断。断路器的状态检修，不仅是一种检修策略，还是一种检修管理制度,充分发挥检测设备和检修人员的作用，规范状态检修

管理，使状态检修工作不断完善和深入。

参考文献

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（责任编辑：秦逊玉）