近年來,真空開關發(fā)現缺陷和發(fā)生事故的次數有所增多,比例雖低但問題較突出,主要表現為真空泡慢性、漏氣機構卡阻等方面,這就要求切實加強真空開關在選型、安裝、運行、檢修等方面的全過程質量管理工作。
真空斷路器主要由真空滅弧室、操作機構及支撐部分組成。其滅弧原理是:在真空中由于氣體分子的平均自由行程很大,氣體不容易產生游離,真空的絕緣強度比大氣的絕緣強度要高的多。當開關分閘時,觸頭間產生電弧。觸頭表面在高溫下揮發(fā)出金屬蒸氣,由于觸頭設計為特殊形式,在電流通過時產生一磁場,電弧在此磁力的作用下沿觸頭表面切線方向快速運動,在屏蔽罩上凝結了部分金屬蒸氣,電弧在自然過零時就熄滅了,觸頭間的介質強度又迅速恢復起來。
真空斷路器的常見故障主要分電氣回路故障和機械故障兩個方面。主要表現為：真空滅弧室的漏氣、絕緣故障、拒動和誤動事故、分合閘不同期等。
一、真空滅弧室的漏氣問題
1、故障現象與原因
真空斷路器是以在真空中熄弧為特點，但不是在任何真空度下都可以，而是在某一定真空度范圍內才具有良好的絕緣和滅弧性能。真空開關中的內部真空度通常在6.5×10-1.3×10 Pa范圍內。真空滅弧室的不同、動靜觸頭結構的不同、屏蔽罩的封接不同、殼體材料的不同、波紋管材質和加工方法的不同等，都會影響真空滅弧室的性能。我國的真空技術已能保證真空開關需要的真空度，而且封接技術可保證不漏氣，保持真空度。真空斷路器的電壽命由真空滅弧室的電壽命決定。高壓真空斷路器應用或保管環(huán)境的污穢等級、濕度、鹽霧等選擇不夠合適，有害氣體、凝露造成波紋管點狀腐蝕，可導致波紋管和蓋板及封接面的漏氣。
隨著真空滅弧室使用時間的增長和開斷次數增多，其真空度也可逐步下降，下降到一定程度將會影響它的開斷能力和耐壓水平。真空斷路器的觸頭多為對接式結構，在分合操作中可能產生不同程度的反彈現象不論分閘反彈還是合閘反彈都會給運行帶來危害。分合閘時的沖擊速度及沖擊力較大發(fā)生彈跳都可能產生觸頭和導電桿的變形，甚至產生裂紋，反彈可能導致波紋管經受強迫振動可能產生裂紋，使滅弧室漏氣。
真空斷路器在真空泡內開斷電流并進行滅弧，而真空斷路器本身沒有定性、定量監(jiān)測真空度特性的裝置，所以真空度降低故障為隱性故障，其危險程度遠遠大于顯性故障。真空度降低將嚴重影響真空斷路器開斷過電流的能力，并導致斷路器的使用壽命急劇下降，嚴重時會引起開關爆炸。
2、故障預防
真空斷路器在使用過程中必須定期檢查滅弧室管內的真空度。目前檢查方法有：
①對玻璃外殼真空滅弧室可以定期目測巡視檢查，正常時內部的屏蔽罩等部件表面顏色應很明亮，在開斷電流時發(fā)出淺藍色弧光。當真空度下降很嚴重時， 內部顏色就會變得灰暗，開斷電流時將發(fā)出暗紅色弧光。
?、诙ㄆ?3年左右)進行一次工頻耐壓試驗(42 KV)。當動靜觸頭保持額定開距條件下，如果工頻耐受電壓不低于額定工頻耐受電壓，則表明真空度滿足使用要求。如果在升壓過程中，真空滅弧室內部發(fā)生持續(xù)擊穿或輝光放電，則表明真空滅弧室真空度已嚴重下降，已不能繼續(xù)使用。
3、故障處理
保證高壓真空斷路器超行程、觸頭行程在規(guī)定范圍，合理的選擇使用和儲存環(huán)境，是解決真空滅弧室漏氣問題的重要措施。
真空斷路器在安裝或檢修時，除了要嚴格地按照產品安裝說明書中要求調整測量觸頭超行程。真空滅弧室的觸頭接觸面在經過多次開斷電流后會逐漸被電磨損，觸頭行程增大，也就相當波紋管的工作行程增大，波紋管的壽命會迅速下降，通常允許觸頭電磨損最大值為3mm左右當累計磨損值達到或超過此值，真空滅弧室的開斷性能和導電性能都會下降，真空滅弧室的使用壽命已到。
為了能夠較準確地控制每個真空滅弧室觸頭的電磨損值，必須從滅弧室開始安裝使用時起，每次預防性試驗或維護時，就準確地測量開距和超行程并進行比較，當觸頭磨損后累計減小值就是觸頭累計電磨損值。
新斷路器在投運前應測量分、合閘速度，因為它不僅可以建立原始技術資料， 同時也可以及時發(fā)現產品質量上的一些問題，以便及時采取措施。
當真空度降低時，必須更換真空泡，或更換真空斷路器，并做好行程、同期、彈跳等特性試驗。
二、絕緣故障
1、故障現象與原因
真空斷路器之所以如此輝煌，這與真空斷路器技術的不斷進步是分不開的。固封極注技術，就是真空斷路器技術巨大進步的體現。真空斷路器的極柱絕緣經歷了空氣絕緣－復合絕緣－固封絕緣。這就形成了三代真空斷路器。在第一代空氣絕緣中，帶電部分完全裸露在空氣中，它的絕緣水平隨著空氣中的濕度、灰塵以及運輸過程的磕碰而變化， 并易受小動物等異物的影響。在第二代復合絕緣中，將滅弧室保護在環(huán)氧樹脂套筒內。但這種套筒沒有完全把高壓帶電部分包起來，里面還會受灰塵、潮氣、昆蟲等影響。第三代絕緣也就是固封極柱，它通過APG工藝，利用環(huán)氧樹脂將滅弧室及上下出線端全部包封。這樣做，不僅縮小了滅弧室尺寸，而且徹底不受外界環(huán)境(灰塵、潮氣等)的影響，提高了耐氣候性，此時環(huán)氧樹脂不僅作為一次部分的主絕緣，而又是它的機械支撐，其電場分布和應力分布優(yōu)于各種形狀的絕緣隔板結構。
目前，真空開關的使用狀況是三代真空斷路器共存。其中， 由于第三代固封極柱真空斷路器的極柱固封技術是一種嶄新的技術，在國外也只有極少制造公司掌握這種技術，如ABB公司在1997年用固封極柱開發(fā)出VMl型免維護真空斷路器。2003年，我國同時研制出兩種固封極柱真空斷路器：VEP型和VSM型。第三代固封極柱真空斷路器在市場的占有量還有限，大部分真空斷路器是第二代復合絕緣，受外界環(huán)境影響較大。運行中產生的熱量和電場應力都會使絕緣產生老化。絕緣故障在真空開關設備中仍居多，其威脅是不言而喻的。
據相關文獻報道，1998年至2008年我國運行的高壓開關設備共發(fā)生絕緣故障398次，其中6-35KV絕緣故障共300次， 占總絕緣故障的75．4%。而6～35KV高壓開關設備絕緣故障中，真空開關設備的絕緣故障共1 38次，占絕緣故障的46%，仍然居多。
2、故障預防與處理
絕緣事故的預防主要從以下方面著手：一是從選擇真空斷路器時就考慮使用環(huán)境和平時維護檢修的條件，選擇質量可靠的產品。二是在安裝、調試、檢修過程中工裝工藝到位，防止操作過程中機構運動對絕緣體的外力破壞。三是在運行時的環(huán)境得到充分保證，減少灰塵、潮氣等對設備的影響；減小維護周期，定期對開關的絕緣部分包括絕緣拉桿進行必要的清掃和外觀檢查。四是定期按規(guī)程規(guī)范對絕緣進行檢測。另外，加強絕緣壽命預測對減少絕緣事故有著重要的意義。
一旦發(fā)生絕緣事故，其處理遵循找準事故原因采取相應對策的原則，對損壞的絕緣器件進行更換，并進行絕緣試驗。
三、拒動、誤動故障
1、故障現象及原因
在真空斷路器的領域，其操動機構一般為電磁機構和彈簧機構，操動機構有與斷路器主體分立，通過操作桿相連的，也有與斷路器主體構成一個整體的。目前使用廣泛的是后者。
高壓開關在運行中發(fā)生的事故很大一部分由操作機構引起的。如未接到指令會自動斷開、機械特性變壞、局部損壞、燒毀線圈、輔助開關不切斷、接到指令不動作等。集中表現為拒動和誤動。這些事故都有可能造成停地電或開關本身的損壞。
2、故障預防與處理
真空斷路器的拒動和誤動故障基本上都是由操作機構及控制回路故障所引起， 其故障預防和處理應注意以下幾個方面：
?、俜乐顾蓜优c蹩勁。機構在操作時會發(fā)生沖擊和振動，所有緊固處應有防松措施，一些受力較大的活銷，不能單用開銷定位， 防止由于操作時各連板上的力不平衡，造成活銷蹩勁，從而剪斷開口銷；
②防止銹蝕和臟污。銹蝕和臟污會顯著降低機構操作可靠性，使操作系統(tǒng)的機械特性變壞，甚至釀成分合閘拒動事故?；瑒虞S承由于銹蝕和臟污，摩擦系數可以高達0.3，即使采用了滾柱和滾子軸承，銹蝕和臟污也會使它的摩擦系數增大到0.1，這比正常條件下的數值大一個數量級，將引起肘節(jié)和脫扣機構工作的不穩(wěn)定。保持機構所處環(huán)境條件的清潔度，定期去除機構上(特別是旋轉、滑動配合)的臟污，經常注意潤滑，在軸和銷上噴涂的硫化鉬固體潤滑劑等可取得很好的效果；
?、鄯乐箼C構進水。進水會使機構的絕緣件受潮，加速金屬零件的銹蝕；
④提高控制回路的可靠性。要保持接線可靠，不致因操作一定次數后振動脫落絕緣件有足夠的絕緣；輔助開關固定要牢固，不因操作而變動或竄動，其聯動機構要調整到位，并防止變動；輔助開關的節(jié)點要防止銹蝕。
為了使真空斷路器能可靠正常工作，運行人員應加強運行巡視，強化日常的維護檢測，在操作中注意觀察有無異?，F象，發(fā)現隱患后及時消除缺陷，嚴格執(zhí)行電氣設備預防性試驗規(guī)程要求，保證檢修到位，確保修試質量，提高設備健康水平，絕不能對運行中的真空斷路器掉以輕心，避免事故發(fā)生。
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