浅谈真空断路器及其故障分析

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【摘要】从真空断路器结构组成、优越性、维护检修及常见故障分析处理方四个面，结合本人实际工作经验，阐述对真空断路器的一些观点。并与大家探讨，根据设备的特点有针对性地进行维护检修，使设备始终保持最佳运行状态。

【关键词】断路器结构组成 优越性维护检修故障分析处理

中图分类号： TM561 文献标识码： A

真空断路器是在变电站设备无油化改造后，开始大量装备变电站的。随着真空断路器的广泛应用，各个厂家不同型号的真空断路器可谓是种类繁多，新老设备参差不齐，在运行过程中出现故障的情况也时有发生。结合个人实际工作经验，进行以下阐述：

一、真空断路器的结构组成

我们所维护的真空断路器大多为ZN28-10、VS1型真空断路器，我就以ZN28-10型断路器为例，讲一下它的构造特点：

1.结构及特点

ZN28-10真空断路器配用中间封接式纵磁场真空灭弧室和直流电磁操动机构及CT19弹簧操动机构。操动机构与真空灭弧室导电杆相连接，带动真空灭弧室触头以规定的机械参数分合运动。为了保证触头在分合闸过程中对中良好，提高分断短路电流能力和灭弧室的机械寿命，固定灭弧室上的上支架装有辅助导向装置。

该断路器总体结构为落地式，每只灭弧室由一只落地绝缘子和一只悬挂绝缘子固定，并由两根绝缘杆落地支撑，使断路器结构稳固。该断路器既可装入手车式开关柜，也可装入固定式开关柜，操动机构简单，动作可靠，调试简便。

2.工作原理

该断路器采用中封式纵磁场真空灭弧室。当动、静触头在操动机构作用下带电分闸时，触头间隙将燃烧真空电弧，由于触头的特殊结构，燃弧期间触头间隙会产生适当的纵磁场，这个磁场可使电弧均匀分布在触头表面，维持低的电弧电压，并在电流过零时熄灭电弧。真空灭弧室具有较高的弧后介质强度恢复速度、小的电弧能量和小的电腐蚀速率。

二、优越性

1.真空断路器开断能力高，且熄弧时间短，熄弧能力强。

在真空中由于气体分子的平均自由行程很大，气体不容易产生游离，真空的绝缘强度比大气的绝缘强度高的多，当开关分闸时，触头开距间的真空耐压强度达60kV/㎜以上，触头间产生电弧，触头表面在高温作用下挥发出金属蒸气，由于触头设计为特殊形状，在电流通过时产生磁场，电弧在磁场的作用下，沿触头表面切线方向快速运动在金属圆筒（屏蔽罩）上凝结了部分金属蒸气，电弧在自然过零就熄灭了。触头间的介质强度迅速恢复，真空介质恢复速率快达25kV/μs。真空断路器在密封的容器中熄弧，电弧和炽热气体不外露，灭弧室作为独立元件，安装调试简单方便。；

2.触头电磨损小，电寿命长

在真空介质中的燃弧时间短，一般不超过半个周期；电弧电压低，通常为20~100V，所以电弧能量小，使触头的电磨损小。

开关分闸时，触头间形成金属液桥，在高温、高电流密度的作用下被溶化和蒸发，形成金属蒸气电弧。过零熄灭后，弧隙间的金属微粒大部分金属蒸气微粒溅落在触头表面上，并迅速凝结与复合，形成新的金属层，所以触头材料的损耗较小。

3.触头开距小，机械寿命长

由于触头开距小，操动机构的操作功就小，机械传动部分行程也小，其机械寿命自然就长。

4.动导杆惯性小，适用于频繁操作。

5.开关操作时动作噪音小，整机体积小，重量轻。

6.维护工作量小，维护成本低。

可以说正是由于真空断路器的以上优点，从而使真空断路器得到广泛的应用和好评。但是对于真空断路器，我们还应采取相应的过电压保护措施，因为当其开断感性小电流时，断路器灭弧能力较强的触头材料容易产生截流，继而产生过电压。

三、维护检修

几年来，真空断路器在安装及使用上来看，确实是一种理想的断路器。但其受安装环境、使用条件等因素的影响，因此为了更有效地发挥其应有的功能，保证电网安全、稳定、经济的运行，主要应对真空断路器以下五个方面进行维护检修。

1.定期巡检

（1）在运行状态下应随时加强巡视检查，定期记录断路器开距电流大小及计数器的工作数字，累计真空断路器的开断次数，当断路器动作次数达到10000次，或满容量开断短路电流30次时一定要及时更换真空灭弧室。

（2）在停运状态下进行检修时，确认断路器在分闸位置，弹簧能量处于释放状态。然后检查各紧固件有无松动，导电回路有无锈蚀变色现象。断路器有无裂纹、破碎痕迹；支柱绝缘子表面有无裂纹及电弧外闪痕迹；拉杆有无断裂现象。弹簧有无疲劳和变形；给转动部分加油。检查机构各轴销、销针是否齐全完整，销针是否掰开。

2.电极触头耗损量的测量

真空断路器的触头通常都是采用对接式接触，在遮断负荷电流或短路电流时，触头会受到磨损或烧损，使缓冲间隙缩小，因此需要对内部进行检查。缓冲间隙值的测量，可以用塞尺，也可测量压缩行程有无明显变化，当触头电磨损达3mm及以上时，要及时更换灭弧室。

3.接触电阻的测量

断路器在开断故障电流后，由于接触面变粗糙，触头烧损，弹簧压力变化，接触压力下降，接触电阻增加。因此，应检查触头是否有烧损、氧化。用细砂纸磨光接触面。检查固定螺丝是否松动，保证可靠接触，然后检测回路电阻。

4.真空度的检查

真空灭弧室内部压力应始终保持在规定压力之内，判断真空度的方法是拆下拉杆与拐臂的连接轴销，用手拉动动触杆检查其是否自动返回，使真空灭弧室动触头始终自保持在闭合状态，当自闭力很小或不返回时，说明真空度减少。也可利用工频耐压法，确定断路器处于分闸位置，在断口间加42kV/min工频电压应能承受，否则应更换真空管。

5.操作特性试验

真空断路器的操作特性试验与其它类型的断路器，没有太大区别，对机构分、合闸时间、速度、行程及超行程、同期性、低电压进行测量。

四、真空断路器常见故障分析及处理

1.断路器分闸不可靠

此时应调整扣板与半轴的扣接深度。1.5~2.5㎜。

2.无法合闸且出现跳跃

可能是支架存在卡滞现象，或者滚轮与支架之间的间隙不符合（2+0.5）mm的要求，这时应卸下底座取出铁芯，并调整铁芯拉杆长度；另外，也可能是辅助开关动作时间调整不当，应调整辅助开关拉杆长度，使其在断路器动、静触头闭合后再断开。

3.真空灭弧室漏气

定期检查真空灭弧室的真空度。若断口耐压不合格，应更换灭弧室。新的真空泡必须经检测合格。注意三相上出线座的垂直位置和水平位置相差不应超过1mm，特别应注意紧固好导电夹的螺钉。安装后用综合测试仪进行测试。分合闸速度、时间三相同期性、重合闸时间等都要符合要求。

4.拒分拒合

分清是二次回路还是机械故障。在实际处理的故障中，大多是二次回路故障。有少数是机械部件变形造成的拒分拒合。

5.机构储能回路出现问题

一是不储能，弹簧机构首先应查明储能电气回路是否有问题，电机是否烧损。而是储能不停止，主要原因一是行程开关接点位置是否正确。另外还有一种情况是机构半轴未到位，机构储能到位后出现类似机构跳跃的现象。应根据具体情况进行处理。

真空断路器更换时新的真空泡必须经检测合格。安装时要严格遵守工艺要求。安装后用综合测试仪进行测试。分合闸速度、时间三相同期性、重合闸时间等都要符合要求。