真空斷路器常見(jiàn)故障原因分析及處理
一、真空斷路器工作原理
真空斷路器因其滅弧介質(zhì)和滅弧后觸頭間隙的絕緣介質(zhì)都是高真空而得名;其具有體積小、重量輕、適用于頻繁操作、滅弧不用檢修的優(yōu)點(diǎn)，在配電網(wǎng)中應(yīng)用較為普及。真空斷路器技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)真空斷路器在我國(guó)近十年來(lái)得到了蓬勃的發(fā)展，至今方興未艾。產(chǎn)品從過(guò)去的ZN1～ZN5幾個(gè)品種發(fā)展到現(xiàn)在數(shù)十多個(gè)型號(hào)、品種，額定電流達(dá)到5000A，開(kāi)斷電流達(dá)到50kA的較好水平，并已發(fā)展到電壓達(dá)35kV等級(jí)。
真空斷路器是電力系統(tǒng)中主要的開(kāi)關(guān)設(shè)備。真空斷路器在電力系統(tǒng)中的作用是：當(dāng)電力系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)，真空斷路器能切斷和接通線路及各種電氣設(shè)備的空栽和負(fù)載電流;當(dāng)電力系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，真空斷路器和繼電保護(hù)配合，迅速切除故障電流，防止擴(kuò)大事故范圍。
二、真空斷路器主要構(gòu)成
1.支架:安裝斷路器各功能組件的架體。
2..真空滅弧室:是真空斷路器的熄弧元件。
3.導(dǎo)電回路:使滅弧室的動(dòng)端與靜端連接構(gòu)成的電流通道。
4.傳動(dòng)機(jī)構(gòu):實(shí)現(xiàn)滅弧室的合、分閘操作。
5.絕緣支撐:絕緣支持件將各功能元件，架接起來(lái)滿(mǎn)足斷路器的絕緣要求。
6.操動(dòng)機(jī)構(gòu):是真空斷路器的動(dòng)力驅(qū)動(dòng)裝置。真空斷路器對(duì)操動(dòng)機(jī)構(gòu)的基本要求如下:a.要有足夠的合閘輸出功;保證真空斷路器具有關(guān)合短路故障電流的能力。
b.機(jī)構(gòu)的輸出特性盡量與真空斷路器的反力特性相匹配。
c.真空開(kāi)關(guān)具有足夠的動(dòng)穩(wěn)定性。
d.要保證在65%~12既分閘電壓下能正常分閘，而在30%額定操作電壓下不得分閘。
e.操作機(jī)構(gòu)應(yīng)具有自由脫扣的功能。
f.具有電動(dòng)或手動(dòng)操作功能。
三、真空斷路器的常見(jiàn)故障分析及處理經(jīng)驗(yàn)
1.真空斷路器真空泡真空度降低
真空斷路器在真空泡內(nèi)開(kāi)斷電流并進(jìn)行滅弧。由于真空斷路器本身沒(méi)有定性、定量監(jiān)測(cè)真空度特性的裝置，所以真空度降低，故障不易被發(fā)現(xiàn)，其危險(xiǎn)程度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于其它顯性故障。出現(xiàn)真空度降低的主要原因有：真空泡內(nèi)波形管的材質(zhì)或制作工藝存在問(wèn)題，多次操作后出現(xiàn)漏點(diǎn);真空泡的材質(zhì)或制作工藝存在問(wèn)題，真空泡本身存在微小漏點(diǎn);分體式真空斷路器在操作時(shí)，由于操作連桿的距離比較大，直接影響真空斷路器的同期、彈跳、超行程等特性，使真空度降低的速度加快。真空度降低將嚴(yán)重影響真空斷路器開(kāi)斷電流的能力和使用壽命，在真空度比較低時(shí)還會(huì)引起真空斷路器的爆炸，所以在進(jìn)行真空斷斷路器定期檢修時(shí)，必須使用真空測(cè)試儀對(duì)真空泡進(jìn)行真空度的定性測(cè)試，確保真空泡具有一定的真空度;當(dāng)真空度降低時(shí)，必須更換真空泡，并做好行程、同期、彈跳等特性試驗(yàn)。
2.真空斷路器合閘失靈
真空斷路器拒絕合閘，有四個(gè)方面的原因：線路上有故障;操作不當(dāng);操作、合閘電源問(wèn)題或電氣二次回路故障;斷路器本體傳動(dòng)機(jī)構(gòu)和操動(dòng)機(jī)構(gòu)的機(jī)械故障。處理斷路器拒絕合閘故障，必須善于區(qū)分故障范圍先判定是否斷路器合于預(yù)伏故障線路上引起跳閘，可從合閘操作時(shí)有無(wú)短路電流引起的表計(jì)指示沖擊擺動(dòng)及有無(wú)照明燈突然變暗，電壓表指示突然下降來(lái)判斷。如判明線路有故障，隔離故障區(qū)域后再投斷路器。判明是否屬于操作不當(dāng)，應(yīng)檢查有無(wú)裝合閘保險(xiǎn)，控制開(kāi)關(guān)是否復(fù)位過(guò)快或未到位以及轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)是否位置正確等。檢查操作合閘電源電壓是否過(guò)高或過(guò)低，檢查操作合閘保險(xiǎn)是否熔斷或接觸不良，檢查控制開(kāi)關(guān)及輔助觸頭是否接觸不良，回路是否斷線或接線錯(cuò)誤。檢查操動(dòng)機(jī)構(gòu)是否卡死，輔助觸頭和機(jī)構(gòu)調(diào)整是否不當(dāng)。一般是操作機(jī)構(gòu)連接部件的間隙不合格造成的，需要檢查并更換新的高硬度的合格零件。
3.真空斷路器分閘失靈
根據(jù)故障原因的不同可分為：真空斷路器遠(yuǎn)方遙控操作分閘;但真空斷路器不能斷開(kāi)。其原因有：分閘操作回路斷線;分閘線圈斷線;操作電源電壓降低;分閘線圈短路，分閘能力降低;分閘頂桿變形，分閘時(shí)存在卡澀現(xiàn)象等。如果分閘失靈發(fā)生在事故時(shí)，將導(dǎo)致事故的擴(kuò)大。所以運(yùn)行人員若發(fā)現(xiàn)分合閘指示燈不亮，應(yīng)及時(shí)檢查分合閘回路是否斷線;檢修人員在停電檢修時(shí)應(yīng)注意測(cè)量分閘線圈的電阻，檢查分閘頂桿是否變形;如果分閘頂桿的材質(zhì)為銅質(zhì)應(yīng)更換為鋼質(zhì);必須進(jìn)行低電壓分合閘試驗(yàn)，以保證真空斷路器性能可靠。
4.真空斷路器彈簧操作機(jī)構(gòu)合閘儲(chǔ)能回路故障
彈簧操作機(jī)構(gòu)合閘儲(chǔ)能回路故障的現(xiàn)象有：合閘后無(wú)法實(shí)現(xiàn)分閘操作;儲(chǔ)能電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)不停止等。其原因主要是行程開(kāi)關(guān)安裝位置的偏上或偏下，以及行程開(kāi)關(guān)是否損壞。在合閘儲(chǔ)能不到位的情況下，若線路發(fā)生事故，而真空斷路器拒分閘，將會(huì)導(dǎo)致事故越級(jí)，擴(kuò)大事故范圍;如儲(chǔ)能電機(jī)損壞，則真空斷路器無(wú)法實(shí)現(xiàn)分合閘。運(yùn)行人員在倒閘操作時(shí)，應(yīng)注意觀察合閘儲(chǔ)能指示燈，以判斷合閘儲(chǔ)能情況。如出現(xiàn)上述故障時(shí)，應(yīng)調(diào)整行程開(kāi)關(guān)的位置，實(shí)現(xiàn)電機(jī)準(zhǔn)確斷電或更換已損壞的行程開(kāi)關(guān)。檢修人員在檢修工作結(jié)束后，應(yīng)就地進(jìn)行2次分合閘操作，以確定真空斷路器在良好狀態(tài)。
5.真空斷路器分合閘不同期，彈跳數(shù)值大
此故障為隱性故障，必須通過(guò)特性測(cè)試儀的測(cè)量才能得出有關(guān)數(shù)據(jù)。出現(xiàn)這種故障的原因有：真空斷路器本體機(jī)械性能較差，多次操作后，由于機(jī)械原因?qū)е虏煌冢瑥椞鴶?shù)值偏大;分體式斷路器由于操作桿距離較大，分閘力傳到觸頭時(shí)，各相之間存在偏差，導(dǎo)致不同期、彈跳數(shù)值偏大。如果不同期或彈跳數(shù)值偏大，都會(huì)嚴(yán)重影響真空斷路器開(kāi)斷電流能力，影響真空斷路器的使用壽命。由于分體式真空斷路器存在諸多故障隱患，在更換真空斷路器時(shí)應(yīng)使用一體式真空斷路器;定期檢修工作時(shí)必須使用特性測(cè)試儀進(jìn)行有關(guān)特性測(cè)試，及時(shí)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題。通過(guò)對(duì)真空斷路器的常見(jiàn)故障分析及處理經(jīng)驗(yàn)總結(jié)，可以更好的指導(dǎo)動(dòng)力廠做好真空斷路器運(yùn)行、維護(hù)、檢修等工作，保證真空斷路器的安全、可靠運(yùn)行。
6.其它故障
斷路器機(jī)構(gòu)儲(chǔ)能后，儲(chǔ)能電機(jī)不停，此時(shí)應(yīng)調(diào)整行程開(kāi)關(guān)安裝位置，使得搖臂在zui高位置時(shí)能將行程開(kāi)關(guān)常閉接點(diǎn)打開(kāi);斷路器直流電阻增大。此時(shí)需要調(diào)整滅弧室觸頭開(kāi)距和超行程;斷路器合閘彈跳時(shí)間增大。可以適當(dāng)增大觸頭彈簧的初壓力或更換觸頭彈簧;若拐臂、軸銷(xiāo)間隙超過(guò)0.3mm，可更換拐臂、軸銷(xiāo);調(diào)整傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，利用機(jī)構(gòu)在合閘位置超過(guò)主動(dòng)臂死點(diǎn)時(shí)傳動(dòng)比很少的特點(diǎn);將機(jī)構(gòu)向靠近死點(diǎn)方向調(diào)整，可減小觸頭合閘彈跳;斷路器中間箱CT表面對(duì)支架放電;斷路器滅弧室不能斷開(kāi)。通常是由于滅弧室真空度下降，滅弧室內(nèi)絕緣下降，耐壓不合格所造成的。
四、小結(jié)
真空斷路器作為新一代先進(jìn)開(kāi)關(guān)設(shè)備在逐步得到廣泛應(yīng)用，但隨著其應(yīng)用增多，也不可避免出現(xiàn)缺陷率和故障率升高的現(xiàn)象。目前真空斷路器故障多種多樣，除了本文分析一些常見(jiàn)故障外在日常使用中仍可能發(fā)生一些新問(wèn)題，為使真空斷路器可靠工作，運(yùn)行人員應(yīng)加強(qiáng)巡視強(qiáng)化日常的維護(hù)檢測(cè)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題及時(shí)匯報(bào)解決。檢修人員應(yīng)嚴(yán)格執(zhí)行電氣預(yù)防性試驗(yàn)，嚴(yán)格按規(guī)程要求，確保檢修質(zhì)量，提高設(shè)備健康水平，避免事故發(fā)生。
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