10KV真空斷路器的使用和維護

       真空斷路器具有很強的絕緣特性，在真空斷路器中，氣體非常稀薄，氣體分子的自由行程相對較大，發(fā)生相互碰撞的幾率很小，因此，碰撞游離不是真空間隙擊穿的主要原因，而在高強電場作用下由電極析出的金屬質(zhì)點才是引起絕緣破壞的主要因素。        真空間隙中的絕緣強度不僅與間隙的大小，電場的均勻程度有關，而且受電極材料的性質(zhì)及表面狀況的影響較大。真空間隙在較小的距離間隙（ 2—3毫米）情況下，有比高壓力空氣與SF6氣體高的絕緣特性，這就是真空斷路器的觸頭開距一般不大的原因。 電極材料對擊穿電壓的影響主要表現(xiàn)在材料的機械強度（抗拉強度）和金屬材料的熔點上?？估瓘姸群腿埸c越高，電極在真空下的絕緣強度越高。       實驗表明，真空度越高，氣體間隙的擊穿電壓越高，但在 10-4 Pa以上，就基本保持不變了，所以，要保持真空滅弧室的絕緣強度， 其真空度應不低于 10-4 Pa。 但是在使用和維護過程中也應注意幾個問題。

一、使用和維護中應注意的問題： 1．過電壓保護。 由于真空斷路器開斷電流較小，特別是開斷空載變壓器勵磁電流等小感性電流時，往往會出現(xiàn)截流而產(chǎn)生截流過電壓，并且截流值越大，產(chǎn)生的過電壓越高。另外，真空斷路器在開斷電容器組的容性電流時，也很難達到絕對無電弧重燃，一旦出現(xiàn)重燃，也會產(chǎn)生重燃過電壓。對于截流或者重燃過電壓，常用的防護措施如下：     (1)降低截流值：從根本上降低截流過電壓。適當加大觸頭開距，以抑制電弧重燃過電壓。     (2)裝設R—C吸收器。若電阻及電容參數(shù)選擇合適，既可降低過電壓幅值，又可減緩過電壓的上升陡度。一般每相電容值取0 1～0 2μF，電阻值取100～200Ω，功率不小于200 W。這是常用的一種方法。     (3)采用氧化鋅避雷器MOA。MOA實際上是一個非線性壓敏電阻，在工作電壓下呈極大電阻，漏電流為微安(μA)級，不影響電網(wǎng)運行。過電壓時，其阻值劇降并呈穩(wěn)壓特性，一般可將過電壓限制在2倍相電壓以下，且閥片間有一定電容量，對殘壓的突變有抑制作用。

2、真空滅弧室真空度的檢測。 真空滅弧室管內(nèi)的真空度通常是在10-4～10-6Pa，隨著真空滅弧室使用時間的增長和開斷次數(shù)增多，以及受外界因素的作用，其真空度逐步下降，下降到一定程度將會影響它的開斷能力和耐壓水平。因此，真空斷路器在使用過程中必須定期檢查滅弧室管內(nèi)的真空度。目前檢查方法有：   （1）、 觀察法：對玻璃外殼真空滅弧室，可以定期目測巡視檢查，正常時內(nèi)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(nèi)部顏色就會變得灰暗，開斷電流時將發(fā)出暗紅色弧光。    （2）、 交流耐壓法：定期(3年左右)進行一次工頻耐壓試驗(42kV)。當動靜觸頭保持額定開距條件下，如果耐壓很低，而且經(jīng)多次放電老化后，耐壓值仍達不到規(guī)定耐壓標準，就說明真空滅弧室真空度已嚴重下降，已不能繼續(xù)使用。 實踐表明，采用交流耐壓法檢測嚴重劣質(zhì)的真空滅弧室的真空度是一種簡便有效的方法 。    （3）、 火花計法： 這種方法是采用火花探漏儀檢測，檢測時將火花探漏儀沿滅弧室表面移動，在其高頻電場作用下內(nèi)部有不同的發(fā)光情況。根據(jù)發(fā)光的顏色來鑒定真空滅弧室的真空度。若管內(nèi)有淡青色輝光，說明其真空度在133×10-3Pa以上；若管內(nèi)呈蘭紅色，說明管子已經(jīng)失效；若管內(nèi)已處于大氣狀態(tài)，則不會發(fā)光。

3．真空中電弧的形成與熄滅       真空電弧和我們以前學習的氣體電弧放電現(xiàn)象有很大的差別，氣體的游離現(xiàn)象不是產(chǎn)生電弧的主要因素，真空電弧放電是在觸頭電極蒸發(fā)出來的金屬蒸汽中形成的。同時，開斷電流的大小不同，電弧表現(xiàn)的特點也不同。我們一般把它分為小電流真空電弧和大電流真空電弧。    （1）小電流真空電弧 觸頭在真空中開斷時，產(chǎn)生電流和能量十分集聚的陰極斑點，從陰極斑點上大量地蒸發(fā)金屬蒸汽，其中的金屬原子和帶電質(zhì)點的密度都很高，電弧就在其中燃燒。同時，弧柱內(nèi)的金屬蒸汽和帶電質(zhì)點不斷地向外擴散，電極也不斷的蒸發(fā)新的質(zhì)點來補充。在電流過零時，電弧的能量減小，電極的溫度下降，蒸發(fā)作用減少，弧柱內(nèi)的質(zhì)點密度降低，最后，在過零時陰極斑消失，電弧熄滅。有時，蒸發(fā)作用不能維持弧柱的擴散速度，電弧突然熄滅，發(fā)生截流現(xiàn)象。    （2）大電流真空電弧     在觸頭斷開大的電流時，電弧的能量增大，陽極也嚴重發(fā)熱，形成很強的集聚型的弧柱。同時，電動力的作用也明顯了，因此，對于大電流真空電弧，觸頭間的磁場分布就對電弧的穩(wěn)定性和熄弧性能有決定性的影響。如果電流太大，超過了極限開斷電流，就會造成開斷失敗。此時，觸頭發(fā)熱嚴重，電流過零以后仍然蒸發(fā)，介質(zhì)恢復困難，不能斷開電流。

4．觸頭超程和觸頭壓力的控制：     （1）國產(chǎn)各種型號的10kV真空滅弧室的觸頭超程是在3mm左右，開距12mm左右。通常國產(chǎn)10kV真空斷路器用滅弧室的額定接觸壓力，額定電流630～800A者為1100N左右，1250A者為1500～1700N等。     （2）真空斷路器在安裝或檢修時，除了要嚴格地按照產(chǎn)品安裝說明書中要求調(diào)整測量觸頭超程。另外，還應仔細檢查觸頭彈簧，不應有變形損傷現(xiàn)象。

5．觸頭磨損值的監(jiān)控。       真空滅弧室的觸頭接觸面在經(jīng)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，同時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。   6．真空斷路器反彈對滅弧室的影響。      真空斷路器的觸頭多為對接式結(jié)構(gòu)，在分合操作中可能產(chǎn)生不同程度的反彈現(xiàn)象。不論分閘反彈還是合閘反彈都會給運行帶來危害。反彈可能導致：    （1）觸頭燒損嚴重，甚至熔焊。    （2）波紋管經(jīng)受強迫振動可能產(chǎn)生裂紋，使滅弧室漏氣。    （3）分合閘時的沖擊速度及沖擊力較大發(fā)生彈跳都可能產(chǎn)生觸頭和導電桿的變形，甚至產(chǎn)生裂紋。    （4）切合電容器組的真空斷路器如發(fā)生合閘彈跳還會導致電容器的損壞。

7．分合閘速度的測量。 （1)分閘速度。應在規(guī)定的范圍內(nèi)，太低容易引起燃弧時間長。10kV真空開關分閘速度通常取值為0．8～1．2m／s，必要時還可以高于1．5m／s。    （2)合閘速度。應在規(guī)定的范圍內(nèi)，而且合閘速度取決于操作機構(gòu)的特性，操作機構(gòu)的合閘速度又受合閘電壓的影響，其合閘電壓對速度影響很靈敏(合閘電壓通常是指加在線圈兩端的電壓，應扣除回路壓降)。通常情況下，10kV級的真空斷路器的合閘速度為0．4～0．7m／s，必要時可取為0．8～1．2m／s。    （3)分閘時間。由機構(gòu)的動作特性決定，分閘時間太短，開斷時系統(tǒng)的直流分量大，分閘時間與保護定值有關。    （4)合閘時間。與斷路器的固有時間和保護有關，合閘時間取決于機構(gòu)本身。     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(shù)資料，同時也可以及時發(fā)現(xiàn)產(chǎn)品質(zhì)量上的一些問題，以便及時采取措施。   二． 結(jié)論       我國從20世紀80年代以來，已經(jīng)研制生產(chǎn)了一批性能較為穩(wěn)定的10kV真空斷路器，并投入實際運行。目前，在10kV真空斷路器已逐漸取代油斷路器，成為供電的主要設備。      真空斷路器已經(jīng)得到廣泛的使用，而各廠家的真空斷路器在機構(gòu)上也不盡相同，而且，真空斷路器的故障，如真空度降低、分合閘不同期、彈跳大等多為隱性故障，所以，進行檢修工作時必須使用有關的科學儀器進行測試、測量，用實際數(shù)據(jù)來說明問題，也用實際數(shù)據(jù)來證明和解決問題。       通過以上幾個問題的分析，運行人員、檢修人員及時發(fā)現(xiàn)隱患、消缺，避免事故發(fā)生，確保真空斷路器良好運行，保證生產(chǎn)安全用電。