水电厂真空断路器的运行维护措施研究

陈健

摘 要： 与传统断路器（少油、吹磁断路器）比较而言，真空断路器具备分断能力大、灭弧性能好、机械以及电气使用年限长、对频繁操作适应性良好，最关键的是其需要维护的周期比较长，日常的维护工作量比较少，其运行相对其他断路器而言比较稳定且防爆性能比较好。目前真空断路器已经被普遍应用于我们国家中低压电网、水电网的建设中。

关键词： 真空断路器;故障处理;运行维护;原理

【中图分类号】TN561.2 【文献标识码】A 【DOI】10.12215/j.issn.1674-3733.2020.28.147

1 真空断路器的基本特性

真空断路器的机械操作、分断性能、绝缘性能、二次控制以及环境容差等特性对于其自身的稳定运行而言既是基础又是前提。

1.1 真空断路器的特征

灭弧介质以及后触头直接的缝隙都具备一定的绝缘性，而且其填充物质是“高真空”这种断路器被称作真空断路器。依据真空的基本特性，我们可以清楚的知道，这种断路器有效的避免了火灾以及爆炸危险，因而环境污染相对来说比较小。真空断路器的灭弧过程是从密封性比较好的容器中完成的，电弧以及热电离气体不就会飞溅到外面，因而不就会引起闪络或绝缘缝隙击穿[1]。

1.2 真空断路器的部件

真空断路器的构成可以分为五大部分，分别是真空灭弧室、操作机构、触头、操作面板等。对于真空真空断路器而言，其最关键的构成是真空灭弧室。它可以归类为电真空功能装置，其功能的实现是依靠密封从真空里面的一对触头，并将高真空作为保证其具备绝缘性的一种介质。而这对触头便是电弧产生以及熄灭的基础构件，触头构成对真空灭弧室的分断能力造成了非常大影响。

2 真空断路器的工作原理

真空断路器的工作原理是假如电流从高真空中经过零点时，等离子体快速散开并熄灭电弧，从而阻断电流[2]。因为真空中缺乏导电的介质，电弧就会非常快的熄灭，因而真空断路器动触头以及静触头二者之间的间距非常小。真空缝隙中的绝缘性的强弱既与缝隙的大小以及电场是否均匀都有一定的关联性，同时还会还受到电极材料自身的性质以及表面的条件的影响。假如要确保真空灭弧室绝缘的强弱，那么真空度就应该高于4到10托。真空灭弧室是真空断路器的关键构成部分，动、静触头是真空灭弧室的关键构成部分。因为动、静触头的特殊构成，使得电弧燃烧时触头缝隙产生的纵向磁场增强了真空灭弧室的开断电流能力以及使用寿命。

2.1 真空断路器合闸操作过程

一般情况下，首先是控制台要接收到真空断路器发出的合闸信号，然后控制合闸的电磁铁开始工作，利用其内部嵌入的铁芯下移运动所产生的力，拉动起到定位作用的定位件出现逆时针运动，改变开关的状态。

2.2 真空断路器分闸操作过程

真空断路器闭合后，开启电磁铁接接到信号，开启电磁铁的铁芯被吸引，让打开的释放功能装置中的顶杆出现移动，并且方向向上，之后释放轴开始出现转动，弯板在力的作用下被推動，并且带动半轴开始展开向逆时针方向转动，使摇臂以及半轴释放。在弹簧打开的作用力之下，真空断路器完成打开操作[3]。

3 故障分析及处理

3.1 真空泡的真空度降低

（1）故障现象。真空断路器阻断电流，真空泡中的电弧被熄灭，但是真空断路器自身缺乏对真空度特性展开定性以及定量监测的功能装置，因而真空度的降低其实是一项故障隐患，这种隐性安全隐患必须要重视，其危害比其他看得见的故障危害更大;（2）故障原因分析：之所以会出现真空度降低的现象，主要是因为：第一，材料或者工艺有问题，有可能是真空泡的制作材料不合格或者不达标，还有就是制作的工艺不合格等造成真空泡出现泄漏，但是泄露不明显，所以没有引起大家的注意;第二，因为真空泡中波纹管的材料或制造不达标，操作次数比较多的情况下，会出现泄漏点的情况;第三，真空断路器采用电磁操作机构时，操作环节二者之间的间距较大，对开关的同步、弹跳、超程等操作产生一定的影响，加速真空度的降低;（3）处理方法：必须要对断路器进行维护，而且依据其使用频率确定好维护周期，还应该对真空泡进行定期的维护检测，发现真空度下降时，一定要重视并及时找出原因，对其进行更换[4]。

3.2 真空断路器分闸失效

（1）故障现象。依据不一样的故障原因，可以将这些故障划分为：一是断路器的遥控不可以分离;其次，不可能从现场手动分离制动器;三是事故中继电保护动作，但是断路器不可以分离;（2）原因分析。首先，断开操作电路;第二，开口线圈断裂;第三，工作电源电压降低;第四，打开线圈的电阻增加，打开力减小;第五，开启机构变形，开启制动器时有卡涩现象，开启力减小。第六，打开制动器时，打开机构严重变形以及卡住;（3）故障安全隐患。假如从事故中出现分闸失效，就会导致事故越级，扩大事故范围;（4）处理方法。首先，检查断路电路是否断开;二是检查开口线圈是否断裂;三是测量开路线圈的电阻值是否合格;第四是检查开启机构是否变形;第五，检查工作电压是否正常;（5）预防措施。假如操作人员发现开关指示灯不亮，应该及时通知电气维护检修人员检查开关电路是否断开。

主要故障表现为：

a断路器空合：当断路器接收到闭合命令时，铁芯柱塞将闭合锁闩推开，闭合弹簧被推开以自动释放能量并驱动断路器闭合。然而，有时，在断路器到达闭合位置之后，它受到打开弹簧力的影响，这导致断路器跳下并恢复，并再次返回到打开位置，导致断路器空闭合。打开制动器的故障是这种现象的主要原因。断路器闭合后，应确保合闸分闸不会卡住断路器，导致断路器不能有效闭合。这意味着打开制动器磨损和破裂，导致钩子没有被牢固地钩住，或者由于力度不够而不能被钩住。出现这种故障时，应及时调整棘爪的钩角，棘爪之间的咬合程度也可根据技术要求进行调整。在调整过程中要注意。调整后，需要判断开启过程中的最低开启电压，并将电压控制在标准范围内。如果出现相关故障，我们可以从关闭闩锁开始，然后分析故障是否与储能有关。

b断路器未有效合闸就分闸：这个问题主要表现为：断路器在接到合闸命令后合闸，但当断路器断开时，它到达合闸位置。简而言之，当闭合棘爪没有到达钩位置时，整个闭合过程停止。造成该故障的主要原因是合闸能量不足，可能是由于：①合闸弹簧因长期使用而释放的能量减少，应及时更换弹簧;②凸轮与主曲柄臂的输出杆之间存在较大间隙，应控制它们之间的间隙，并适当控制间隙大小;③断路器和输出杆之间有许多曲柄臂，通过轴销连接。在这种情况下，长时间运行后，轴销卡死的频率增加，在关闭过程中会消耗一些力来克服这种卡死，导致关闭不充分。解决此问题时，应在旋转部件上涂抹润滑油，以减少部件之间的摩擦，并确保轴销的灵活运动。同时，在日常维护过程中，也应增加更换润滑油的频率，以防问题发生。

4 运行维护与检修实验

（1）在维护检修的实验中，应该对开关的导电回路进行电阻测试，并且对其机械性能进行严格的测试。实验所有的数据都应该达到制造商的标准。还需要开展工频耐压实验以及断口间真空度实验，对这二者进行实验室为了检测真空管是不是有泄露故障。

（2）当预定检查保护时，应该测试断路器的跳闸以及闭合，以检查假如开关有故障时断路器是否可靠。

（3）对机械部件应该加入规定量的润滑油，并紧固以及确认紧固件，确保断路器传动灵活。

（4）测试真空度。

真空度测量方法有：一是观察法。假如真空灭弧室的外壳是玻璃，真空度的好坏可以依据钡吸气剂薄膜的颜色变化来判断：镜面状态，表明真空度比较好，否则真空度变差。此种方法仅供参考使用，其具体的好坏还需要进行专业的测试。第二，工频耐压法。把真空断路器先断开，测试触头间的电压频率，对空度进行判断。假如其可以接受10秒之上的工频电压，就说明真空度可以达到标准。第三，磁控放電方法。一般情况下，磁控真空测试仪从触头二者之间增加一个或几个高压脉冲，脉冲宽度为几十到几百毫秒，从磁场线圈中传导同步脉冲电流，产生与高压同步的脉冲磁场，测量真空度。假如真空度没有达到高于6.6×10-2pa的国家标准时，应该及时更换真空灭火系统。对于真空度大大降低但是仍从可接受范围内的真空断路器，实验周期应该适当缩短，真空度下降的趋势应该依据对以往测量结果的分析来判断。

5 结束语

伴着真空断路器设计制造水平的增强以及检测手段的不断改进，传统的维护检修体系阻碍了水电厂的发展。因而，对真空断路器进行定期的检查维护十分重要。在信息化技术快速发展的今天，好好利用并发挥线监测的作用，对设备的运行状态随时准确把握。依据数据分析，找出影响断路器运行状态的因素。并制定相应的检查维护管理制度，将检测设备融入到检修人员的日常检修工作中，将数字化设备的作用与人的作用充分结合，做到及时发现问题，及时维修。

参考文献

[1] 邹积岩，梁德世，黄翀阳，刘芮彤.110 kV直流真空断路器模块串联开断的同步控制[J].高电压技术，2020，46（08）：2627-2634.

[2] 丁璨，袁召，何俊佳.机械式真空直流断路器反向电流频率的选择方法[J].高电压技术，2020，46（08）：2670-2676.

[3] 汪妮.500kV真空断路器的常见故障分析[J].电子测试，2020（17）：111-112+108.

[4] 何保营，韩国辉，耿英三，王潇，丛士博，闫飞越，刘宇，何大伟.新型126 kV电机直驱高压真空断路器伺服

控制系统研究[J].高压电器，2020，56（08）：92-99.