浅析真空断路器故障处理及运行维护

沈纹冰

【摘 要】真空断路器与以往的少油断路器、磁吹断路器等相比，具有开断容量大、灭弧性能好、机械电寿命长、适合频繁操作、运行维护量小、检修周期长、防烯、防爆、运行可靠性高等优点。目前，真空断路器已广泛应用于我国的中、低压电网。文章分析了真空断路器基本特性及工作原理，阐述了真空断路器常见故障及处理措施，并对真空断路器的运行维护与检修试验提出了自己的建议。

【关键词】真空断路器；故障处理；运行维护；原理

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F 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0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。

3.故障分析及处理

3.1真空泡真空度降低

（1）故障现象。真空断路器在真空泡内开断电流并进行灭弧，而真空断路器本身没有定性、定量监测真空度特性的装置，所以真空度降低故障为隐性故障，其危险程度远远大于显性故障；（2）原因分析。真空度降低的主要原因有以下几点：一是真空泡的材质或制作工艺存在问题，真空泡本身存在微小漏点；二是真空泡内波形管的材质或制作工艺存在问题，多次操作后出现漏点；三是真空断路器如使用电磁式操作机构的真空断路器，在操作时，由于操作连杆的距离比较大，直接影响开关的同期、弹跳、超行程等特性，使真空度降低的速度加快；（3）故障危害。真空度降低将严重影响真空断路器开断过电流的能力，并导致断路器的使用寿命急剧下降，严重时会引起开关爆炸；（4）处理方法。一是在进行断路器定期停电检修时，须使用真空测试仪对真空泡进行真空度的定性测试，确保真空泡具有一定的真空度；二是当真空度降低时，必须更换真空泡，或更换真空断路器，并做好行程、同期、弹跳等特性试验。

3.2真空断路器分闸失灵

（1）故障现象。根据故障原因的不同，存在如下故障现象：一是断路器远方遥控分闸分不下来；二是就地手动分闸分不下来；三是事故时继电保护动作，但断路器分不下来；（2）原因分析。一是分闸操作回路断线；二是分闸线圈断线；三是操作电源电压降低；四是分闸线圈电阻增加，分闸力降低；五是分闸机构变形，分闸时存在卡涩现象，分闸力降低：六是分闸机构变形严重，分闸时卡死；（3）故障危害。如果分闸失灵发生在事故时，将会导致事故越级，扩大事故范围；（4）处理方法。一是检查分闸回路是否断线；二是检查分闸线圈是否断线；三是测量分闸线圈电阻值是否合格；四是检查分闸机构是否变形；五是检查操作电压是否正常；（5）预防措施。运行人员若发现分合闸指示灯不亮，应及时通知电气检修人员检查分合闸回路是否断线；检修人员在停电检修时应注意测量分闸线圈的电阻；必须进行低电压分合闸试验，以保证断路器性能可靠。

4.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、断口问的工频耐压试验，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×l0-2Pa时，应及时进行真空灭弧窒的更换，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。

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】

[1]燕东园.真空断路器的运行[J].建筑电气，1983，（2）.

[2]黄谋甫.真空断路器的维护与检修[J].农村电气化，2009，（11）.