10 kV真空断路器的试验及维护

曾豪

摘 要：真空断路器具有结构简单、故障少的特点，且具备强大的绝缘性能和灭弧能力，得到了广泛应用。为了阐述10 kV真空断路器的试验和维护问题，以我公司发电站1#发电机出口断路器为例，对10 kV真空断路器的试验和维护内容进行了分析和探究。

关键词：10 kV；真空断路器；绝缘电阻；免维护电器

中图分类号：TM561.2 文献标识码：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2015.06.085

真空断路器是由真空管与相关附件组成的，以其优越的性能在目前的变电设备中得到了广泛应用。虽然真空断路器很少出现故障，但也需要重视其试验和维护，以确保其具有稳定性和安全性。在本文中，笔者结合自身工作实际，从10 kV真空断路器的接触电阻、绝缘电阻、真空管真空度测试和三相同期性检测等方面对其试验和维护进行了分析。

1 真空断路器概况

真空断路器由2部分组合而成，即真空管和相关附件。由于真空断路器操作机构的动作行程短、零部件少和结构简单，很少发生故障，所以，被称为免维护电器。该电器的绝缘介质为触头完全封闭的真空，具备很强的熄弧能力和较高的弧后介质强度，因此，具有强大的灭弧能力和绝缘性能。其中，10 kV真空断路器的触头开距仅有8～12 mm，且合闸速度、分闸速度慢，操作能耗较小，很少出现振动和噪声。

真空断路器与油断路器相比，具有防燃、防爆、维护工作量少和寿命长等优点，在10 kV及以下电压电网中得到了广泛应用。虽然真空灭弧室不需要维修，但真空断路器需要维修。一般情况下，待额定短路开断电流开断次数或操作次数达到规定后，均需进行试验和维护，主要为预防性试验和日常性巡检。通过预防性试验和维护，可确保其运行的稳定性和安全性。

10 kV真空断路器的试验和维护内容包括断路器接触电阻、绝缘电阻和三相同期性检测等。笔者将在下文详细分析试验和维护的内容。

2 10 kV真空断路器的试验和维护

为了便于讨论，笔者以我公司发电站1#发电机出口断路器试验为例（ZN28-10/630-20型户内高压真空断路器，额定电压为10 kV，电流为630 A，断开电流为20 kV）。

2.1 接触电阻

真空灭弧室的触头为对接式触头，由于接触电阻过大，在载流过程中易发热，会对开断电路和导电均造成不良影响。因此，接触电阻值不应大于说明书中的规定值。断路器上有100 A的电流通过时，可利用欧姆定律计算接触电阻，并用HLY-II回路电阻测试仪检测三相电阻值。通常情况下，接触电阻值<120 μΩ即合格。因此，1#发电机真空断路器的接触电阻符合要求。

但是，如果出现电阻超标状况，则需观察插头是否烧损。如果无法修复，则能更换；如果无严重烧损，则可调整弹簧压力和紧固等。其中，弹簧压力对接触电阻值的影响较大，应在行程合格的条件下测量。

此外，逐渐增加接触电阻值特可反映触头的磨损情况。10 kV真空断路器的开距为（11±1）mm，允许的磨损厚度累积不得超过3 mm。如果超过3 mm，则会影响真空灭弧室的导电和开断性能。其诊断方法为，在真空断路器处于合闸状态下，检查动导电杆渗出导向板的长度变化，超出标准即为损坏，应停止使用。

2.2 真空度测试

大量试验表明，真空度越高，气体间隙击穿电压越高，两者关系如图1所示。从图1中可以看到，真空度超过10-2 Pa时，随着气体压力的下降，击穿电压不再呈现上升趋势，这是因为气体分子因碰撞游离而失去了作用；气体压力超从10-2 Pa逐步升高时，电压会随着气压的升高而快速增高。由此可见，在正常情况下，真空灭弧室的真空度为10-2 Pa时即可满足需要，其出厂时的真空度必须控制在1.3×10-5 Pa以上。

利用KSN-385真空度测试仪测试3个真空管的真空度，均<10-2 Pa，真空度值在标准要求范围内。

在日常的维护中，为了保证真空管的安全性，应注意检查真空管外部是否存在放电现象。如果存在放电现象，则意味着真空包测试不合格，必须及时更换。同时，注意观察屏蔽罩的颜色是否异常，尤其注意观察断路器分闸时的弧光颜色，正常情况下为微蓝色，当真空度降低时，会变为橙红色。如果屏蔽罩变为橙红色，则应更换真空灭弧室。断路器的过电流能力受真空度降低的影响较大，且会明显缩短其寿命，情况严重时，甚至会引发开关爆炸。因此，当真空度降低时，必须及时更换真空管。

2.3 三相同期性检测

10 kV真空断路器三相同期性可表示三相不同时分离或闭合的程度。如果同期性较差，可能会对开关的分断能力造成严重的影响，易增大和延长高倍操作电压和燃弧时间，进而导致触头烧损或断路器爆炸。断路器分合闸应具备速度快、开距小的特点。三相分合闸通气性不得超过2 ms，如果不满足这一要求，则可通过调节绝缘拉杆连接头或真空灭弧室导电杆的带螺纹导向杆调整。具体如表1所示。

检测对技术的要求比较高，如果真空管上存在各种短接线，可将整个开关柜摇出并接上控制线和合闸电源，实现分合闸，确保万无一失。

2.4 操作机构的检查和维护

对于真空断路器而言，操作部分通常使用电磁操作机构、手动弹簧储能或电动弹簧储能结构。对于这一部分的检查维护，通常从以下2个方面入手：①检查紧固元件是否松动、损伤、变形或生锈，并涂上防锈油，保持转动部件润滑良好；②进行重复分合闸试验、通电合闸试验和自由脱扣试验，综合判断断路器是否存在异常。

2.5 过电压保护部分的检查和维护

当真空断路器的真空开关开断性能良好，且在开断感性负载时，由于回路电流的急剧变化，在电感两端会产生较高的过电压，尤其是在开断大电感量、小电流负载时，很容易造成高压电机绝缘击穿、回路变压器故障等状况。为了避免出现上述现象，常规的防护措施为：将电阻与铁芯电感并联，并串接于开关与电缆间；适当增加大触头的开距，对电弧重燃过电压进行抑制；设置保护器，并使用氧化锌避雷器。

我公司并没有采用上述方式，而采用了TPB型三相组合式过电压保护器，主要用以限制大气过电压和各种真空开关所造成的操作过电压。通过采用TPB型过电压保护，不仅能为过电压提供保护，而且能为相间过电压提供保护。

3 结束语

与油断路器相比，真空断路器具有技术上的优越性，因此，得到了电力部门的普遍认可。在经济发展进入新常态的形势下，真空断路器的应用范围将持续扩大。但在实际应用过程中，为了确保其具有可靠性，需测试其绝缘电阻、真空度、接触电阻和三相同期性等，从而保证各项指标正常。只有通过开展预防性试验和维护，才能避免真空断路器在运行中出现故障，才能充分发挥其性能优势，确保供电的安全性，从而促进我国电网装备水平的提高。

参考文献

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[3]王剑波.10 kV真空断路器常见故障处理与日常维护[J].科技致富向导，2008（22）：88.

〔编辑：张思楠〕