中压真空断路器常见故障分析及对策

摘要：随着电力系统的迅猛发展，中压真空断路器在我国已经大批量地生产和使用，故障也相对增加，对于我们一线检修人员来说，加强运行维护，快速排除故障，确保电网可靠、安全运行是摆在我们面前急需解决的问题。

关键词：中压真空断路器；故障分析；对策

中图分类号：F407文献标识码： A

一、真空断路器的结构

1、基本组成

一般来讲，真空断路器由开断电流装置、绝缘支撑、操作机构、基座、电气控制等部分构成。根据灭弧室和操作机构的相对位置，真空断路器分为如下五种形式：落地式、悬挂式、综合式、支架式、全封闭组合式。操作机构分为弹簧操作机构、永磁操作机构、液压操作机构、电磁操作机构、气动操作机构等类型。

2、真空灭弧室

真空灭弧室是真空断路器中最重要的核心部件，一般来讲，真空灭弧室由动、静触头、绝缘外壳、屏蔽罩、导电杆、端盖和波纹管等部分组成。真空灭弧室的真空度可用内部压力代表,要求内部气体压力应低于1.33×10-2pa,新产品真空度至少应达到10-4pa以上,并保证使用寿命大于20年。现代真空灭弧室在结构、材料、工艺、技术性能和小型化等方面取得了明显进步，促进了真空断路器的发展。真空灭弧室外壳材料有玻璃和氧化铝陶瓷等两类,目前以陶瓷类外壳居多,更适用于批量生产。

动触头位于灭弧室下部，在与其连接的导电杆周围和外壳之间装有导向套，以保证动触头在上下方向准确的运动。一般在导电杆下方位于灭弧室外部的表面有一个圆点状标记。可以从它到灭弧室下端相对位置的变化情况观察到触头磨损程度。

静触头和动触头以及与它相连的导电杆在闭合位置时构成导电回路，而在触头分离时则形成断路，断口处即是产生真空电弧和进行熄弧过程的弧腔。

绝缘外壳的作用是支持动、静触头和屏蔽罩等金属部分。它与这些部件气密的焊接在一起，以确保灭弧室内的高真空度。

屏蔽罩位于动、静触头周围，一般由不锈钢制成。在断路器和负荷开关灭弧室中，屏蔽罩固定在小绝缘支柱式瓷瓶外壳上，其电位是悬浮的。屏蔽罩的作用是吸收弧腔中在开断电流时真空电弧的金属蒸气，使之沉淀并附着在罩内，而不至溅落在绝缘罩的内壁上，避免由此降低灭弧室内部的绝缘强度。另外屏蔽罩还有改善断口电场分布，提高断口耐压和恢复强度的作用。

二、中压真空断路器的常见故障

1、真空度降低

真空断路器需要在真空泡内进行电流开断及灭弧。而由于真空断路器缺乏相应的定量或定性检测真空度的设备，所以真空度下降引起的故障问题较难发现，且其故障危害程度要远高于其显性故障。引起真空度下降的可能原因有：在操作分体式真空断路器时，由于连杆的操纵距离过长使得开关的超行程、弹跳、同期等工作特性受到影响，进而加快了真空度下降的速率；真空泡的制作工艺或制作材料存在缺陷，使得真空泡内部存在较多细小漏点；真空泡波纹管的制作工艺或材料质量不达标，在重复操作多次后会出现漏点。真空度下降会对真空断路器的开断电流性能及运行寿命产生严重影响，情况严重时还可能引发爆炸事故。

2、绝缘故障

目前真空断路器采用复合绝缘方式还较多，其主要是将灭弧室保护在环氧树脂套筒内。由于套筒未能将高压带电部分进行全面包裹，使得此种绝缘方式受环境影响较大，真空断路器工作时形成的电场与热量都会加剧绝缘老化程度。

3、合闸触头弹跳时间过长、分合闸不同期

其故障形成原因可能是：真空断路器的支架与绝缘拉杆等部件性能不合格；真空断路器的机械性能较低；真空断路器的中心轴与触头平面的垂直度较差，在碰合时容易出现横向滑动；在生产制作断路器时，采用了不恰当的传动连扳与传动拐臂安装工艺。

4、弹簧储能不到位

断路器合闸后，其储能开关在接通电机回路后对弹簧进行储能，然而经常会发生弹簧储能不到位的故障。其形成原因可能有：储能齿轮的棘爪或齿牙出现严重磨损，在驱动过程中容易出现打滑脱扣问题，进而导致电机空转、储能不到位；储能限位开关的限位较小，导致储能回路的过早开断，引起储能不到位；储能电机出现老化，使得储能电机在标准范围内无法储能；弹簧储能后拉力大，储能轴轴承变形或不良，导致储能轴不到位。

5、误动、拒动故障

（1）真空断路器工作中出现断相。当真空断路器与高压电动机接通时，可能会发生断相问题导致电动机缺相运行而烧毁。其产生原因可能是由于断路器触头材料较软，且采用对接方式处理，当进行多次分合闸操作后触头很容易出现变形，进而使断路器超行程发生变化，影响该相接头的正常接触。

（2）真空断路器分闸失灵。其操动机构的故障表现主要有分闸锁扣销子滑脱、分闸锁扣扣住过量、分闸铁芯的行程调控不合理等；电气方面的故障表现有辅助开关接触质量较差、分闸电压不足、分闸线圈出现断线等。

（3）真空断路器合闸失灵。其操动机构的故障表现为弹簧储能不到位；辅助开关连板变形，使得触片发生弯曲变形，辅助开关触点接触不良，导致合闸回路断线；合闸时分闸锁扣出现脱落，分闸锁扣的尺寸不合理；其电气方面的故障表现有合闸线圈匝间短路，二次接线出现失误或合闸线圈发生断线；合闸电源整流部分发生故障、合闸电压不足等。

三、中压真空断路器的故障处理措施

1、真空度下降处理

在日常巡视检查的过程中要对断路器的真空泡外部进行全面检查，观察是否存在放电问题，若存在放电现象则表明真空泡的真空度不达标，应当立即进行断电更换；在定期检修过程中，应采用真空测试仪对真空泡的真空度进行定量定性测试，也可进行工频耐压试验进行定性测试，保证真空泡内的真空度值正常合理，若真空度出现降低，则更换真空泡，并进行弹跳、同期及行程等特性试验。

2、绝缘故障预防与处理

首先，采用固封极柱技术进行绝缘处理，其主要利用APG工艺使用环氧树脂包封住断路器的灭弧室及出线端；此种绝缘方式不仅能减少潮气、灰尘等外界环境影响，还能缩小灭弧室尺寸，提高设备耐气候性。其次，定期进行绝缘检测，并做好绝缘装置寿命预测分析。再次，在检修、调试与安装过程中要严格按照规范进行操作，避免由于操作失误引起绝缘体的破坏。最后，缩短维护周期，要定期检查和清扫绝缘拉杆、开关绝缘装置等部位；控制绝缘设备工作环境，减少潮气、灰尘等对设备的干扰。

3、合闸触头弹跳时间过长与分合闸不同期故障处理

（1）对于合闸触头弹跳时间过长故障，可先将一平垫片安置在传动拐臂与绝缘拉杆之间，然后调整灭弧室触头端面的垂直度，以降低弹跳问题的发生；若故障问题仍存在，则应当在满足灭弧室参数的基础上尽可能提高触头簧压力。

（2）对于分合闸不同期故障，采用开关特性测试仪对断路器的三相分合闸不同期时间、三相分合闸时间、合闸触头弹跳时间等机械特性进行测试，在满足超行程与触头开距标准的基础上，调整相关相绝缘拉杆的长度，从而将三相触头分合闸的不同期时间降低到设计要求以内。

4、弹簧储能不到位处理

对于储能齿轮的磨损应该提高其热处理性能；对于储能机构的过早脱扣，应对开关机构进行检查，并合理调整脱扣连锁部件精度和装配质量；对于储能电机出现老化的问题，应进行电机更换。对于轴承不良导致储能轴不到位的，应改善方式，如采用石墨。

5、误动、拒动故障预防与处理

（1）改善控制回路工作的可靠性。要确保接线可靠，不会因为重复操作一定次数后出现振动滑脱；辅助开关的节点要做防腐处理，且固定牢固，避免出现窜动问题，要恰当调整联动机构，防止出现变形。

（2）避免脏污与锈蚀。脏污与锈蚀问题会严重影响操作机构的可靠性，降低操作系统的机械特性，严重时会造成分合闸拒动故障。因此在日常维护中应做好处理；保证机构工作环境的清洁，要定时清扫滑动配合与旋转机构上的脏污。

（3）对于断路器的行程要求问题，可通过调整分闸定位件的垫片，使三相行程能够符合设计标准，保证三相同步。

（4）在处理合闸控制回路故障时，应采用万用表对二次插头接通状况进行检测，以判断底盘辅助开关状况；当确定二次插头接线连通断开时，则应采用万用表测试二次插头与辅助开关内部接线端子之间是否正常连通，若连通则表明底盘辅助开关出现故障，若不连通则表明是两者之间的二次线出现故障；故障处理时将断路器的底盘辅助开关更换即可。

6、其他运行维护措施

（1）在断路器进行分闸操作后，可全面检查馈电线路的功率表与电流表，通过相关电流回路的检测来辅助诊断设备是否带电。

（2）工作人员应对断路器的机构分闸指示器进行检查，并观察传动杆与拐臂的位置是否正确，以判断断路器是否分闸到位。

（3）应将显示回路与整流回路相互独立的带电显示设备安装在中压馈线线路的两侧，待断路器分闸操作后，对线路附带的显示装置是否存在带电显示进行检查；此种方式在负荷侧无反供电的条件下，能够有效诊断真空泡的漏气情况及灭弧室分断状况。

结束语

我国电力系统的发展和真空断路器的广泛运用息息相关，它的广泛运用加速了我国高压开关发展的步伐，促使智能化水平不断提高。所以，我们应当格外重视真空断路器在实际使用过程中出现的故障，并且想方设法解决这些问题，不断完善产品的结构，保证其产品质量，减少事故发生的次数，这样，才能为电力系统的发展提供一个安全稳定的运行环境。

参考文献

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