分析真空断路器的故障原因和解决途径

分析真空断路器的故障原因和解决途径

张磊

（国网山西省电力公司晋城供电公司山西晋城048000）

摘要：随着我国社会经济的飞速发展，人们的生活质量得到提高，而电能质量有直接影响着人们的日常生活和工作，所以，电力系统的安全稳定运行就更加重要。高压真空断路器是一个比较关键的开关设备，在配电系统中，高压真空断路器可以满足电网的正常和各种操作需求。本文就针对真空断路器的故障原因进行分析，同时提出相应的解决方法。

关键词：真空；断路器；故障原因；解决

真空断路器在变电系统中占据着重要地位，对于控制和保护变电系统发挥着至关重要的作用。真空断路器又被称之为高压开关，能实现对空载、负荷电流的主动切断，遇到变电系统问题，真空断路器会发挥保护作用，将短路电流以及过负荷电流切断，实现对变电设备和系统的有效保护。为有效保障变电系统的正常运行，有必要加强对真空断路器故障的原因分析，并采取有效的解决途径处理真空断路器故障，以减少变电系统故障，提高变电系统运行质量和稳定性。

1、真空断路器概述

1.1真空断路器的基本特性

真空断路器运行的前提是真空断路器的机械操作、开端性能、绝缘性能、环境耐受能力，这些前提为真空断路器提供有力的保障。由于灭弧介质和灭弧后触头间隙的绝缘介质都是绝对真空的，因此不会面临火灾及爆炸的危险，对环境的破坏力不是很强。由于在密闭的容器中完成熄弧过程，所造成的电离气体并不会喷溅出来，所以不会存在绝缘间隙闪络或被击穿的现象。真空灭弧室、操动机构、触头、操作面板等共同组成真空断路器。真空断路器中的最重要的一部分是真空灭弧室。密封在真空中的一对触头构成真空灭弧室，是为了实现电离电路接通分段功能，是一种电真空器件。产生电弧并且熄灭电弧的部位就是真空灭弧室的触头，因此，触头的结构对真空灭弧室的开断功能影响很大。

1.2真空断路器的工作原理

真空断路器的工作原理就是利用真空中电流经过零点时，等离子体便会迅速进行扩散，从而将电弧熄灭，进而切断电流。真空断路器由于处于真空环境中，不存在导电介质，在这种情况下，电弧便会很快熄灭，因此真空断路器的动静触头间的间距不大。真空间隙中的绝缘性能受到间隙的大小、电场的均匀度以及电机材料性质的影响。只有真空度处于4-10托的情况下，才能保证真空灭弧室的绝缘强度。真空灭弧室作为真空断路器的重要一部分，在真空断路器中发挥着重要的作用。动静触头是真空灭弧室的重要一部分，其构造使得触头的间隙在燃弧的过程中产生相应的磁场，从而提高真空灭弧室的开断电流的能力。真空断路器的具体工作如下：真空断路器接到发出的合闸信号后，合闸电磁铁的铁心便会向下运动，运动的过程中便会拉动定位件朝着逆时针的方向转动，开关的储能状态便会被解除。真空断路器的合闸弹簧便会带着储能轴套进行逆时针方向转动，连板以及摇臂就会在轴套的带动下，使得摇臂扣住半轴，此时，真空断路器的操作机构是处于合闸的状态中，合闸过程便结束了。真空断路器的合闸过程结束后，信号便会传送到分闸电磁铁中，分闸电磁铁的铁芯吸合便会导致分闸脱扣器中的顶杆向上运动，此时便会导致脱扣轴转动，摇臂与半轴会在顶动弯板的带动下发生分离，分闸工作就此结束。摇臂、半轴、分闸合闸弹簧是真空断路器分闸与合闸测试的主要方面。摇臂与半轴的扣接量控制在1.5-2.5mm之间，当转动轴套转动到最大角时，为了使传动轴套回到起初的合闸位置上，摇臂与半轴之间要留足间隙。分闸合闸的弹簧预拉长度能保证真空断路器的分合正常。

2、真空断路器故障原因分析

2.1真空断路器真空泡内真空度降低故障

在真空断路器的实际工作中，由于在真空泡内开断电流要进行灭弧，而专门用于监测定性、测试真空度特性的装置是真空断路器本身所没有的，所以真空度降低导致的故障大部分是隐性故障，这使得此类故障的后果和影响较为严重。总结真空度降低的原因，主要有：真空泡选材和制作工艺上存在缺陷，或者是其本身遗留的微小缺陷；内部波形管的制作和选材出现问题，导致多次使用后留下漏点等等。真空度降低会对真空断路器承受开断电流的能力产生强烈影响，并大幅减短断路器的使用寿命，更为严重时会造成开关爆炸。

2.2真空断路器分闸失灵故障

真空断路器分闸失灵故障也有很大的损害力，它能使事故扩大升级，产生极为严重的后果。分闸失灵的主要表现是：断路器远方遥控，但分闸分不下来，就地手动分闸也分不下来；事故时虽有继电保护动作，但断路器还是没有分下来。分析原因可能有：在分闸时内部回路发生断线现象；操作使用的电源电压出现降低的现象；线圈的电流冲击过大导致电阻增加，分闸力迅速降低；分闸结构严重变形，导致分闸时出现卡涩或卡死现象，降低分闸保护能力。

2.3真空断路器弹簧操作机构合闸储能回路故障

弹簧操作机构合闸储能回路故障主要表现为：合闸之后分闸操作不能进行，导致储能电机不能停止运转，致使电机线圈过热而严重损坏。这类故障出现的原因主要是行程开关的安装部位不正确。如果行程开关的安装部位偏下，就会使合闸弹簧储能蓄积量不够，达不到进行分闸操作的要求；而如果行程开关安装位置太靠上，即便可以使合闸弹簧完成储能，但由于行程开关触点还没有得到转换，储能电机依然处于工作状态，就会对电机和行程开关造成损害。在合闸储能不够的情况下，如果线路发生事故，一旦断路器出现拒分闸现象，将会导致事故越级，范围扩大。

3、运行维护与检修试验

（1）在检修维护试验中，要测试开关的导电回路电阻、开关的机械特性、断口间的工频耐压试验，真空度试验，试验数据要满足厂家规定。断口间的工频耐压试验、真空度检验是检验真空管是否漏气的有效方法。（2）在保护定检时，应对断路器做跳合闸试验，以检验开关在有故障时，断路器动作是否可靠。（3）对断路器机构、传动轴等传动部位应注入一些润滑油，对紧固件要进行紧固确认等，以确保断路器传动灵活。（4）开展真空度的测试工作。真空灭弧室真空度的测定主要有以下几种方法：第一，观察法。如果真空灭弧室的外壳是玻璃的，则可根据涂在玻璃内壁表面上的钡吸气剂薄膜颜色的变化来判断真空度：真空度良好时，吸气剂薄膜呈镜面状态；真空度变差时，吸气剂薄膜呈乳白色。这种用肉眼观察真空度的方法不太准确，只能作为参考。第二，工频耐压法。将真空断路器置于分闸状态下，在真空灭弧室的触头间加工频电压来判定真空度。如果真空灭弧室能耐受工频电压10秒以上，可认为真空度满足要求。如果随着电压升高，电流也增大，且超过5A，则认为真空度不合格。这种方法简单易行，现场使用方便。第三，磁控放电法。磁控真空度测试仪通常在触头之间施加一次或数次高压脉冲，脉冲宽度为数十到上百毫秒，磁场线圈中则通以同步脉冲电流，产生与高压同步的脉冲磁场来测量真空度。对于真空度不满足要求，已接近或低于国家标准6.6×10-2Pa时，应及时进行真空灭弧室的更换，对于真空度有较大幅度降低，但仍在合格范围内的真空断路器，应适当缩短测试周期，并结合历次测量情况进行分析，判断真空度下降的趋势，据此决定真空断路器是否继续进行。

4、结语

高压真空断路器是一个较为关键的开关设备，它能够在电气设备或者电气线路发生故障的时候，及时将运行中的电网与出现问题的部分切断，清除故障，纠正不规范的动作。本文分析了高压真空断路器的特点，对其常见故障进行了分析，并提出了相应的解决方法，具有一定的参考价值。

参考文献

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