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        真空斷路器在電力系統中的應用與分析發布時間:2018-12-10?|?來源:上海上碩電氣有限公司

        概述:本文簡述了真空斷路器的工作原理和主要結構以及其所具有的特點。通過對真空斷路器在變電站現場實用性的分析找出優缺點及應用中易出現的故障和處理方法,為真空斷路器的運行和檢修提供了依據。  

        關鍵詞:真空斷路器、原理結構特性、故障及處理方法 


        真空斷路器在電力系統中的應用:

        電力系統中變電站上的變壓器、線路等元件,由于檢修改變運行方式發生故障的需將它們接入或退出,因而進行一些操作。例如,在正常情況下要能可靠地接通和開斷電路,在改變運行方式時,要能靈活地進行切換操作,在電路發生故障情況下,能迅速切除故障電流,把事故限制在局部地區并使未故障部分繼續運行,以提高電力系統的可靠性。在檢修設備時停電和隔離帶電部分,保證工作人員的安全等,為完成以上這些操作在電力系統變電站上必須裝一些開關電器。它是電力系統的重要設備之一,其中斷路器的任務最為重要、地位最重要,其結構也最為復雜,特別是高壓斷路器尤為重要。 

        高壓真空斷路器概述:

        高壓斷路器是用來在正常情況下接通和斷開電路且在故障情況下能自動迅速開斷故障電流的開關設備。所以,對它的基本要求是:在各種情況下應具有足夠的開斷能力,盡可能短的動作時間和高度的工作可靠性。斷路器最重要的任務就是熄滅電弧,所以各種斷路器都有不同結構的滅弧裝置,它在很大程度上影響斷路器的滅弧性能。根據斷路器所采用的滅弧介質及作用原理,斷路器可分為以下幾種類型:油斷路器、壓縮空氣斷路器、SF6斷路器、真空斷路器、自產氣斷路器和磁吹斷路器,其中真空斷路器是近年來研制的一種新型斷路器,在10KV變電設備中廣泛應用著,真空斷路器是以真空作為滅弧介質和絕緣介質,本文對真空斷路器進行介紹和分析。 

        真空斷路器的工作原理和主要結構及特點 

        1、真空斷路器的工作原理: 

          真空斷路器的工作原理是:當動、靜觸頭在操作機構的作用下分閘時,觸頭間產生電弧,觸頭表面在高溫下揮發出蒸汽,由于觸頭設計為特殊形狀,在電流通過時產生一磁場,電弧在此磁場作用下沿觸頭表面切線方向快速運動,在金屬圓筒(屏蔽罩)上凝結了部分金屬蒸汽,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。 

        2、真空斷路器的構成: 

        真空斷路器的主要結構由真空滅弧室、操作機構和絕緣支撐件基架等組成。 

        2.2.1真空滅弧室: 

        按照開關型式不同有外屏蔽罩式陶瓷真空滅弧室、中間封接杯狀縱磁場小型化真空滅弧室、內封接式玻璃泡滅弧室,其基本結構如下: 

        (1)氣密絕緣系統(外殼): 

        由陶瓷、玻璃或微晶玻璃制成的氣密絕緣筒、動端蓋板、定端蓋板、不銹鋼波紋管組成的氣密絕緣系統是一個真空密閉容器。為了保證氣密性,除了在封接式要有嚴格的操作工藝,還要求材料本身透氣性和內部放氣量小。 

        (2)導電系統: 

        由定導電桿、定跑弧面、定觸頭、動觸頭、動跑弧面、動導電桿構成。觸頭結構大致有三種:圓柱形觸頭、帶有螺旋槽跑弧面的橫向磁場觸頭、縱向磁場觸頭。目前采用縱磁場技術,此種滅弧室具有強而穩定的電弧開斷能力。 

        (3)屏蔽系統: 

        屏蔽罩是真空滅弧室中不可缺少的元件,并且有圍繞觸頭的主屏蔽罩、波紋管屏蔽罩和均壓用屏蔽罩等多種。主屏蔽罩的作用是:a防止燃弧過程中電弧生成物噴濺到絕緣外殼的內壁,從而降低外殼的絕緣強度。b改善滅弧室內部電場分布的均勻性,有利于降低局部場強,促進真空滅弧室小型化。c冷凝電弧生成物,吸收一部分電弧能量,有助于弧后間隙介質強度的恢復。 

        2.2.2、斷路器的操作機構: 

        按照斷路器型式不同,采用的操作機構不同。常用的操作機構有彈簧操作機構、CD10電磁操作機構、CD17電磁操作機構、CT19彈簧儲能操作機構、CT8彈簧儲能操作機構。 

        2.2.3其它部件:基座、絕緣支撐件、絕緣子等 

        2.3、真空斷路器的特點有以下幾種: 

        (1)觸頭開距小,10KV真空斷路器的觸頭開距只有10mm左右,操作機構的操作功就小,機械部分行程小,其機械壽命就長。 
        (2)燃弧時間短,且與開關電流大小無關,一般只有半周波。 
        (3)熄弧后觸頭間隙介質恢復速度快,對開斷近區故障性能較好。 
        (4)由于疏通在開斷電流時磨損量較小,所以觸頭的電氣壽命長,滿容量開斷達30-50次,額定電流開斷達5000次以上,噪音小適于頻繁操作。 
        (5)體積小、重量輕。 
        (6)適用于開斷容性負荷電流。 

        由于其優點很多,所以廣泛應用于變電站中,目前型號主要有:ZN12-10型、ZN28A-10型、ZN65A-12型、ZN12A-12型、VS1型、ZN30型等。 

        真空斷路器應用中常發生的故障及處理方法:  

        真空斷路器具有很多優點,所以在變電站上應用很多。由于采用了特殊的真空元件,隨著近年來制造水平的提高,滅弧室部分的故障明顯降低。真空滅弧室無需檢修處理,當其損壞時,只能采取更換。真空斷路器運行中發生的故障以操作機構部分所占比重較大,其次為一次導電部分,觸頭導電桿等。下面對真空斷路器常發生的故障進行分析和處理,有如下幾個方面: 

        3.1、真空度降低: 

        運行中真空斷路器滅弧室的真空度低于6.6x10-2pa,新出廠的真空滅弧室低于7.5x10-4pa,即為不合格,造成真空度降低的原因有:真空滅弧室漏氣,主要是焊縫不嚴密或密封部位存在微小漏孔造成。 

        真空滅弧室內部金屬材料含氣釋放,這種情況是在真空滅弧室最初幾次放電過程中使真空度在一段時間內下降,微量氣體排盡后,真空度就維持在一定水平上。 

        常用檢查真空度的方法: 

        (1)火花計法:這種方法簡單,只可做定性檢查,讓火花計觸絲在開關管表面移動,觀察管內發光情況,若是淡青色,可判定真空度合格,若為紅藍色,可判斷滅弧室已失效,此種方法不適用于陶瓷外殼滅弧室。 
        (2)觀察開斷電流時的弧光,正常應為淡青色,若弧光為紫紅色可判斷滅弧室已失效。 
        (3)工頻耐壓法:對于10KV真空開關管在斷口加42KV1min工頻電壓應合格。 
        (4)真空度測試儀法處理方法:真空度降低后應更換真空滅弧室。 

        滅弧室觸頭電磨損: 

        真空滅弧室觸頭接觸面經過多次開斷電流后,會逐漸被磨損燒灼(通常稱為電磨損),觸頭厚度減小波紋管行程變大,接觸電阻增大,這對開關的滅弧性能和導電性能會產生不利影響,在檢修中開關超行程的變化就是觸頭的電磨損。當電磨損值達到廠家規定時,滅弧室就不能繼續使用。電磨損可用檢查滅弧室動導電桿伸出導相板長度的變化情況,如果變化量超出了3mm,即磨損嚴重,也可用定性的方法即測量接觸電阻,一般要求測量值不大于出廠值的1.2倍。處理方法:觸頭電磨損嚴重,達到或超過規定值時,必須更換真空管,并三相一同更換。如未超規定或接觸電阻明顯增大但未超規定值時,可對觸頭間隙進行調整后繼續使用。但應測滅弧室的真空度,如滅弧室不滿足要求,也應該更換。 

        真空斷路器拒分的原因及查找方法: 

        3.3.1電氣回路故障 

        (1)直流電壓過低;

        (2)操作保險及掉閘回路元件接觸不良或短線; 

        (3)掉閘線圈斷線;

        (4)開關低電壓不合格;

        (5)小車或開關連鎖接點接觸不良。 

        3.3.2、機械回路故障: 

        (1)三連板三點過低;

        (2)掉閘頂桿卡勁或脫落;

        (3)合閘緩沖偏移、滾輪及緩沖桿卡勁。

        查找方法:電動掉閘失靈時,應先判斷是電氣回路故障還是機械回路故障,當頂桿鐵心不動,則說明是掉閘回路,否則是機械回路故障,然后再進一步找出原因。當發現開關掉閘失靈時應以手動托開。 

        3.4真空斷路器拒合且出現跳躍的原因及處理方法 

        3.4.1電磁操作機構的合閘鐵心頂桿長度不夠,應調整鐵心頂桿長度使其滾輪和托架之間間隙符合2±0.5mm的要求。 
        3.4.2輔助開關斷開過早,此時調整輔助開關拉桿長度使其在斷路器觸頭閉合之后再斷開。 
        3.4.3彈簧儲能操作機構合閘彈簧限位不可靠、合閘不到位,合閘彈簧儲能結束,但電機電位不能切斷。 
        3.5彈簧儲能開關合不上閘 
        3.5.1合閘簧功率不夠,更換合閘簧。 
        3.5.2開關合閘時處于半分半合狀態,調整凸輪與滾輪間隙使之增大,調整超程使之減小。 

        本文分析了真空斷路器的特性和主要結構,由于真空斷路器具有分斷能力高、熄弧能力強、壽命長、結構簡單維修方便的優點,所以在電力系統中應用非常廣泛,顯示了其巨大的優越性,在10KV電壓等級的高壓斷路器中真空斷路器占絕對優勢,我們的變電站中都采用此種開關。但從本文介紹中知道,真空斷路器還易出現一些故障,檢修人員應掌握這些處理方法,以保證安全生產、可靠供電。 

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