真空斷路器運行維護及故障分析
技術交流
作者：黃繼攀
摘要：隨著電網的發展和技術的進步，我國電網真空斷路器使用量逐年增加，為確保真空斷路器的安全可靠運行，首要的是對真空斷路器進行檢修及維護。文章通過對真空斷路器基本特性、構成要素、工作原理的闡述，詳細分析真空斷路器在運行維護中需注意的事項、故障因素及預防措施。
關鍵詞：真空斷路器；檢修維護；真空滅弧室；電網改造；動靜觸頭
中圖分類號：TM561 文獻標識碼：A 文章編號：1009—2374（2012）24—0083—03
真空斷路器在電力係統中的使用越來越廣泛，尤其是性能優越的真空斷路器，在城市電網改造、農村電網改造中發揮重要作用。真空斷路器性能的優越取決於真空滅弧室的質量及成熟的檢修維護係統。而真空滅弧室的優點在於切斷電源後能迅速熄弧並抑
製電流，避免真空斷路器事故和意外的發生。
1 真空斷路器基本特性
真空斷路器的機械操作、開斷性能、絕緣性能、二次控製、環境耐受能力是真空斷路器運行的前提，對提高真空斷路器的運行提供可靠的保障。
1.1 真空斷路器的特點
真空斷路器因滅弧介質和滅弧後觸頭間隙的絕緣介質都是高真空而得名。因滅弧介質為真空，無火災和爆炸危險，所以對環境的汙染較小。真空斷路器的熄弧過程在密封的容器中完成，電弧和熾熱的電離氣體不向外界噴濺，因此不會造成絕緣間隙閃絡或擊穿。
1.2 真空斷路器的構成要素
真空斷路器由真空滅弧室、操動機構、觸頭、操作麵板等部分組成。真空滅弧室是真空斷路器中最重要的部件，真空滅弧室是用密封在真空中的一對觸頭，來實現電力電路接通分斷功能的一種電真空器件，是利用高真空作絕緣介質。真空滅弧室的觸頭是產生電弧、熄滅電弧的部位，觸頭結構對真空滅弧室的開斷能力有很大影響。
2 真空斷路器的工作原理
真空斷路器工作原理是利用高真空中電流流過零點時，等離子體迅速擴散而熄滅電弧，完成切斷電流的目的。真空斷路器因真空中不存在導電介質，電弧會快速熄滅，所以真空斷路器的動靜觸頭之間的間距很小。其真空間隙中的絕緣強度不僅與間隙的大小、電場的均勻程度有關，而且受電極材料的性質及表麵狀況的影響較大。如果要保持真空滅弧室的絕緣強度，其真空度應不低於4～10托。真空滅弧室是真空斷路器的重要部分，動靜觸頭是真空滅弧室的重要部分。動靜觸頭的特殊構造使得觸頭的間隙在燃弧時產生的縱向磁場可提高真空滅弧室的開斷電流能力及壽命。
2.1 真空斷路器的合閘操作過程
真空斷路器的操作機構接到合閘信號後，合閘電磁鐵的鐵心向下運動，拉動定位件向逆時針方向轉動，解除開關儲能狀態。真空斷路器的合閘彈簧帶動儲能軸套逆時針方向轉動，其凸輪壓動傳動軸套，帶動連板及搖臂運動，使搖臂扣住半軸，此時真空斷路器的操作機構處於合閘狀態，合閘操作過程結束。
2.2 真空斷路器的分閘操作過程
真空斷路器合閘後，分閘電磁鐵接到信號，分閘電磁鐵的鐵芯吸合致使分閘脫扣器中的頂杆向上運動，脫扣軸轉動，頂動彎板並帶動半軸向反時針方向轉動，使搖臂與半軸解扣，在分閘彈簧的作用下，真空斷路器完成分閘操作。
2.3 真空斷路器分閘、合閘調試
真空斷路器分閘與合閘的調試主要表現在搖臂、半軸、分閘合閘彈簧上。搖臂與半軸的扣接量為1.5～2.5mm，當轉動軸套轉動最大角時，為保證傳動軸套回落到合閘位置，搖臂與半軸間要有1.5～2mm的間隙，這樣搖臂能自動扣接到半軸上。如果扣接量出現問題，可以通過螺釘的調整來解決。而分閘合閘的彈簧預拉長度，保證了真空斷路器的可靠分合。對於分閘合閘的彈簧預拉力（預拉長度），我們可以通過如下測試來計算了解。彈簧壓力F2滿足觸頭壓力所需，受機構鎖扣作用。在合閘狀態下，02點為分閘簧作用力的支點。觸頭壓力產生的反力與彈簧的作用力相對軸02平衡，則F2×02B×COS3.2=FA×02A×COS13.8。FA的大小僅滿足額定運行狀態下所需的觸頭壓力即可，取FA=3500N，已知：02B=163.9mm，02A=65.5mm，
根據F2=FA×02A×COS13.8/（02B×COS3.2），則F2=1362.5N。如圖1所示：