10KV真空断路器的使用和维护

       真空断路器具有很强的绝缘特性，在真空断路器中，气体非常稀薄，气体分子的自由行程相对较大，发生相互碰撞的几率很小，因此，碰撞游离不是真空间隙击穿的主要原因，而在高强电场作用下由电极析出的金属质点才是引起绝缘破坏的主要因素。        真空间隙中的绝缘强度不仅与间隙的大小，电场的均匀程度有关，而且受电极材料的性质及表面状况的影响较大。真空间隙在较小的距离间隙（ 2—3毫米）情况下，有比高压力空气与SF6气体高的绝缘特性，这就是真空断路器的触头开距一般不大的原因。 电极材料对击穿电压的影响主要表现在材料的机械强度（抗拉强度）和金属材料的熔点上。抗拉强度和熔点越高，电极在真空下的绝缘强度越高。       实验表明，真空度越高，气体间隙的击穿电压越高，但在 10-4 Pa以上，就基本保持不变了，所以，要保持真空灭弧室的绝缘强度， 其真空度应不低于 10-4 Pa。 但是在使用和维护过程中也应注意几个问题。

一、使用和维护中应注意的问题： 1．过电压保护。 由于真空断路器开断电流较小，特别是开断空载变压器励磁电流等小感性电流时，往往会出现截流而产生截流过电压，并且截流值越大，产生的过电压越高。另外，真空断路器在开断电容器组的容性电流时，也很难达到绝对无电弧重燃，一旦出现重燃，也会产生重燃过电压。对于截流或者重燃过电压，常用的防护措施如下：     (1)降低截流值：从根本上降低截流过电压。适当加大触头开距，以抑制电弧重燃过电压。     (2)装设R—C吸收器。若电阻及电容参数选择合适，既可降低过电压幅值，又可减缓过电压的上升陡度。一般每相电容值取0 1～0 2μF，电阻值取100～200Ω，功率不小于200 W。这是常用的一种方法。     (3)采用氧化锌避雷器MOA。MOA实际上是一个非线性压敏电阻，在工作电压下呈极大电阻，漏电流为微安(μA)级，不影响电网运行。过电压时，其阻值剧降并呈稳压特性，一般可将过电压限制在2倍相电压以下，且阀片间有一定电容量，对残压的突变有抑制作用。

2、真空灭弧室真空度的检测。 真空灭弧室管内的真空度通常是在10-4～10-6Pa，随着真空灭弧室使用时间的增长和开断次数增多，以及受外界因素的作用，其真空度逐步下降，下降到一定程度将会影响它的开断能力和耐压水平。因此，真空断路器在使用过程中必须定期检查灭弧室管内的真空度。目前检查方法有：   （1）、 观察法：对玻璃外壳真空灭弧室，可以定期目测巡视检查，正常时内部的屏蔽罩等部件表面颜色应很明亮，在开断电流时发出浅蓝色弧光。当真空度下降很严重时，内部颜色就会变得灰暗，开断电流时将发出暗红色弧光。    （2）、 交流耐压法：定期(3年左右)进行一次工频耐压试验(42kV)。当动静触头保持额定开距条件下，如果耐压很低，而且经多次放电老化后，耐压值仍达不到规定耐压标准，就说明真空灭弧室真空度已严重下降，已不能继续使用。 实践表明，采用交流耐压法检测严重劣质的真空灭弧室的真空度是一种简便有效的方法 。    （3）、 火花计法： 这种方法是采用火花探漏仪检测，检测时将火花探漏仪沿灭弧室表面移动，在其高频电场作用下内部有不同的发光情况。根据发光的颜色来鉴定真空灭弧室的真空度。若管内有淡青色辉光，说明其真空度在133×10-3Pa以上；若管内呈兰红色，说明管子已经失效；若管内已处于大气状态，则不会发光。

3．真空中电弧的形成与熄灭       真空电弧和我们以前学习的气体电弧放电现象有很大的差别，气体的游离现象不是产生电弧的主要因素，真空电弧放电是在触头电极蒸发出来的金属蒸汽中形成的。同时，开断电流的大小不同，电弧表现的特点也不同。我们一般把它分为小电流真空电弧和大电流真空电弧。    （1）小电流真空电弧 触头在真空中开断时，产生电流和能量十分集聚的阴极斑点，从阴极斑点上大量地蒸发金属蒸汽，其中的金属原子和带电质点的密度都很高，电弧就在其中燃烧。同时，弧柱内的金属蒸汽和带电质点不断地向外扩散，电极也不断的蒸发新的质点来补充。在电流过零时，电弧的能量减小，电极的温度下降，蒸发作用减少，弧柱内的质点密度降低，最后，在过零时阴极斑消失，电弧熄灭。有时，蒸发作用不能维持弧柱的扩散速度，电弧突然熄灭，发生截流现象。    （2）大电流真空电弧     在触头断开大的电流时，电弧的能量增大，阳极也严重发热，形成很强的集聚型的弧柱。同时，电动力的作用也明显了，因此，对于大电流真空电弧，触头间的磁场分布就对电弧的稳定性和熄弧性能有决定性的影响。如果电流太大，超过了极限开断电流，就会造成开断失败。此时，触头发热严重，电流过零以后仍然蒸发，介质恢复困难，不能断开电流。

4．触头超程和触头压力的控制：     （1）国产各种型号的10kV真空灭弧室的触头超程是在3mm左右，开距12mm左右。通常国产10kV真空断路器用灭弧室的额定接触压力，额定电流630～800A者为1100N左右，1250A者为1500～1700N等。     （2）真空断路器在安装或检修时，除了要严格地按照产品安装说明书中要求调整测量触头超程。另外，还应仔细检查触头弹簧，不应有变形损伤现象。

5．触头磨损值的监控。       真空灭弧室的触头接触面在经过多次开断电流后会逐渐被电磨损，触头行程增大，也就相当波纹管的工作行程增大，波纹管的寿命会迅速下降，通常允许触头电磨损最大值为3mm左右。当累计磨损值达到或超过此值，同时真空灭弧室的开断性能和导电性能都会下降，真空灭弧室的使用寿命已到。     为了能够较准确地控制每个真空灭弧室触头的电磨损值，必须从灭弧室开始安装使用时起，每次预防性试验或维护时，就准确地测量开距和超程并进行比较，当触头磨损后累计减小值就是触头累计电磨损值。   6．真空断路器反弹对灭弧室的影响。      真空断路器的触头多为对接式结构，在分合操作中可能产生不同程度的反弹现象。不论分闸反弹还是合闸反弹都会给运行带来危害。反弹可能导致：    （1）触头烧损严重，甚至熔焊。    （2）波纹管经受强迫振动可能产生裂纹，使灭弧室漏气。    （3）分合闸时的冲击速度及冲击力较大发生弹跳都可能产生触头和导电杆的变形，甚至产生裂纹。    （4）切合电容器组的真空断路器如发生合闸弹跳还会导致电容器的损坏。

7．分合闸速度的测量。 （1)分闸速度。应在规定的范围内，太低容易引起燃弧时间长。10kV真空开关分闸速度通常取值为0．8～1．2m／s，必要时还可以高于1．5m／s。    （2)合闸速度。应在规定的范围内，而且合闸速度取决于操作机构的特性，操作机构的合闸速度又受合闸电压的影响，其合闸电压对速度影响很灵敏(合闸电压通常是指加在线圈两端的电压，应扣除回路压降)。通常情况下，10kV级的真空断路器的合闸速度为0．4～0．7m／s，必要时可取为0．8～1．2m／s。    （3)分闸时间。由机构的动作特性决定，分闸时间太短，开断时系统的直流分量大，分闸时间与保护定值有关。    （4)合闸时间。与断路器的固有时间和保护有关，合闸时间取决于机构本身。     新断路器在投运前应测量分、合闸速度，因为它不仅可以建立原始技术资料，同时也可以及时发现产品质量上的一些问题，以便及时采取措施。   二． 结论       我国从20世纪80年代以来，已经研制生产了一批性能较为稳定的10kV真空断路器，并投入实际运行。目前，在10kV真空断路器已逐渐取代油断路器，成为供电的主要设备。      真空断路器已经得到广泛的使用，而各厂家的真空断路器在机构上也不尽相同，而且，真空断路器的故障，如真空度降低、分合闸不同期、弹跳大等多为隐性故障，所以，进行检修工作时必须使用有关的科学仪器进行测试、测量，用实际数据来说明问题，也用实际数据来证明和解决问题。       通过以上几个问题的分析，运行人员、检修人员及时发现隐患、消缺，避免事故发生，确保真空断路器良好运行，保证生产安全用电。