真空断路器的常见问题及其解决措施

摘要:真空断路器是电力系统中用来接通分断电器和保护设备的执行者,因为其灭弧能力强、电气寿命长、现场维护方便、技术含量高等优点,在电力系统中广泛应用。而任何一种新产品、新技术的应用都不是万无一失的,都有一个逐步完善的过程。真空断路器的普遍应用,对某些问题仍应慎重对待、合理选择,确保电力系统的安全运行。文章主要对真空断路器结构进行了分析,对一些常见问题进行总结并提出了解决措施。

关键词:真空断路器;真空灭弧室;故障排除;屏蔽装置

中图分类号:TM561文献标识码:A文章编号:1009-2374(2009)24-0046-02

一、真空断路器的结构

(一)基本组成

真空断路器主要由操动机构、支撑用的绝缘子和真空灭弧室组成。根据灭弧室和操动机构的相对位置,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。操动机构分为电磁操动机构、弹簧操动机构、液压操动机构、气动操动机构、弹簧液压操动机构五种类型。

(二)真空灭弧室

真空灭弧室是真空断路器中最重要的部分。真空灭弧室主要由绝缘外壳,屏蔽罩,波纹管和动、静触头等组成。真空灭弧室的外壳可以用硬质玻璃、高氧化铝陶瓷和微晶玻璃制成,其作用是支持动、静触头和屏蔽罩等金属部分。在选材时要充分考虑材料的抗压强度、抗拉强度、冲击强度、空气中沿面闪络电场强度等性能。外壳两端配以密封的金属盖,以确保灭弧室内的高真空度。

真空灭弧室常用的屏蔽罩有主屏蔽罩、波纹管屏蔽罩和均压屏蔽罩。主屏蔽罩环绕着电弧间隙,其主要作用有:

1.有效防止真空灭弧室开断电流时形成的金属蒸汽喷溅到绝缘外壳的内表面,使内表面的绝缘性能下降。

2.交流电流过零时使灭弧室内剩余的金属蒸汽和导电粒子快速扩散到屏蔽罩上冷却、复合和凝结,有利于电流过零后弧隙介质强度的提高,改善了灭弧室的开断性能。

3.屏蔽罩的存在会影响动静触头间的电场分布,设计合理时有利于触头间绝缘强度的提高。

波纹管屏蔽罩包在波纹管四周,防止金属蒸汽溅落在波纹管上,妨碍波纹管工作并影响其使用寿命。均压屏蔽罩装置在触头附近,用以改善触头间电场分布。

波纹管是动触头与大气侧的动导杆相连接的部分。波纹管的一端和穿过它的动触杆相焊接,另一端则与金属端盖的中孔相焊接。触头的最大开距由波纹管允许的伸缩量来决定。波纹管能在动触头往复运动时保证真空灭弧室外壳的完全密封。从机械上讲,它是真空灭弧室中最薄弱的元件,动静触头每分和一次,波纹管的波纹状薄壁就要产生一次大的机械变形。长期频繁和剧烈的变形容易使波纹管因材料疲劳而损坏,导致灭弧室漏气而无法使用。因此真空灭弧室的机械寿命主要决定于波纹管。

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管,以保证动触头在上下方向准确地运动。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。灭弧室内为不低于10-2Pa的高真空状态。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。

二、处理故障的原则

1.值班人员在断路器运行中发现任何不正常现象时(如漏油、渗油、油位指示器油位过低,SF6气压下降或有异声、分合闸位置指示不正确等),应及时予以消除,不能及时消除的报告上级领导并相应记入运行记录簿和设备缺陷记录簿内。

2.值班人员若发现设备有威胁电网安全运行且不停电难以消除的缺陷时,应向值班调度员汇报,及时申请停电处理,并报告上级领导。

3.断路器有下列情形之一者,应申请立即停电处理:套管有严重破损和放电现象;多油断路器内部有爆裂声;少油断路器灭弧室冒烟或内部有异常声响;油断路器严重漏油,油位不见;空气断路器内部有异常声响或严重漏气,压力下降、橡胶垫吹出;SF6气室严重漏气发出操作闭锁信号;真空断路器出现真空损坏的丝丝声;液压机构突然失压到零。

三、真空断路器的常见故障与处理方法

常见的真空断路器故障大体有以下几种情况:

(一)断路器的拒合、拒分

处理断路器拒绝合闸,有四个方面的原因:(1)线路上有故障;(2)操作不当;(3)操作、合闸电源问题或电气二次回路故障;(4)断路器本体传动机构和操动机构的机械故障。处理断路器拒绝合闸故障,必须善于区分故障范围,处理步骤为:

1.先判定是否断路器合于预伏故障线路上引起跳闸,可从合闸操作时有无短路电流引起的表计指示冲击摆动及有无照明灯突然变暗,电压表指示突然下降来判断。如判明线路有故障,隔离故障区域后再投断路器。

2.判明是否属于操作不当,应检查有无装合闸保险,控制开关是否复位过快或未到位以及转换开关是否位置正确等。

3.检查操作合闸电源电压是否过高或过低,检查操作合闸保险是否熔断或接触不良,检查控制开关及辅助触头是否接触不良,回路是否断线或接线错误。

4.检查操动机构是否卡死,辅助触头和机构调整是否不当。

一般是操作机构连接部件的间隙不合格造成的,需要检查并更换新的高硬度的合格零件。

(二)断路器误动作

断路器误跳闸的主要原因为:人员误操作、操动机构自行脱扣、电气二次回路问题。

1.在断路器误跳闸时,首先应检查是否属于人员误操作。人员误操作有两种情况:一是操作失误;二是继电保护回路上因防护措施不当而造成误动。

2.如果不是误操作,则应检查操动机构是否有故障。比如断路器的跳闸脱扣机构是否有故障,或是否由于外界振动而造成断路器自动跳闸。

3.如经检查操动机构正常,则可能是操作回路中发生两点接地而造成断路器自动跳闸,或操作回路短路,或操作回路中某些元件如防跳跃继电器等性能不良而造成断路器误跳闸。

如果经检查操作回路的绝缘状态良好,则应对继电保护装置进行检查,检查保护装置是否误动作而使断路器自动跳闸。为了保证对用户的供电,在线路断路器自动跳闸后,可用手动或自动重合闸装置进行合闸。

(三)其他故障

断路器机构储能后,储能电机不停,此时应调整行程开关安装位置,使得摇臂在最高位置时能将行程开关常闭接点打开;断路器直流电阻增大。此时需要调整灭弧室触头开距和超行程;断路器合闸弹跳时间增大。可以适当增大触头弹簧的初压力或更换触头弹簧;若拐臂、轴销间隙超过0.3mm,可更换拐臂、轴销;调整传动机构,利用机构在合闸位置超过主动臂死点时传动比很少的特点;将机构向靠近死点方向调整,可减小触头合闸弹跳;断路器中间箱CT表面对支架放电;断路器灭弧室不能断开。通常是由于灭弧室真空度下降,灭弧室内绝缘下降,耐压不合格所造成的。

总之,真空断路器利用真空作为触头间的绝缘与灭弧介质,触头间隙的绝缘强度很高,触头开距小(12kV真空断路器的开距约为10mm,40.5kV约为25mm),要求操动机构提供的能量也小;加上开距小,电弧电压低,电弧能量小,开断时触头表面烧损轻微。因此真空断路器的机械寿命和电气寿命都很高。通常机械寿命和开合负载电流的寿命都可达到1万次以上。允许开合额定开断电流的次数,少则8次,多的可达到50次或更多,特别适宜用于操作频繁的场所。而且,真空灭弧室是密封的,工作状态与外界大气条件无关,真空灭弧室开断性能既不会受外界环境条件的影响,也不会给外界带来污染。此外,真空灭弧室基本上无须检修,开断过程中不会产生很高的压力,爆炸危险性小,开断短路电流时也没有很大的噪声。由于真空断路器的独特优点,它具有广阔的发展空间和很好的应用前景。

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