浅论10kV真空断路器的运行维护

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【摘要】随着电力系统的迅猛发展，10kv真空断路器在我国已经大批量地生产和使用。现在配电网中真空断路器已基本完全取代油断路器，成为配电网的主力设备。简单探讨一下10kv真空断路器日程运维中应注意的一些问题。

【关键词】真空断路器；结构；运行维护

一、真空断路器的结构

真空断路器的生产厂家比较多，型号也较繁杂。按使用条件分为户内和户外两种类型。主要由框架部分、灭弧室部分和操动机构部分组成。

1、断路器本体结构

断路器本体部分由导电回路、绝缘系统、密封件和壳体组成。整体结构为三相共箱式。其中导电回路由进出线导电杆、进出线绝缘支座、导电夹、软连接与真空灭弧室连接而成。

2、操作机构

此机构为电动储能、电动分合闸，同时具有手动功能。整个结构由合闸弹簧、储能系统、过流脱扣器、分合闸线圈、手动分合闸系统、辅助开关和储能指示等部件组成。

二、真空断路器的特性

1、真空的绝缘特性

真空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。

2、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。

三、真空断路器日程运维中应注意的问题

1、定期检查真空灭弧室的真空。真空灭弧室是真空断路器的关键部件，它是采用玻璃或陶瓷作支撑及密封，内部有动、静触头和屏蔽罩，室内真空为符合标准的负压，保证其开断时的灭弧性能和绝缘水平。随着真空灭弧室使用时间的增长和开断次数的增多，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的真空。

主要应做到如下两点：

（1）、定期测试真空灭弧室的真空度，进行工频耐压试验。最好也进行冲击耐压试验。

（2）、运行人员应对真空断路器定期巡视。特别对玻璃外壳真空灭弧室，可以对其内部部件表面颜色和开断电流时弧光的颜色进行目测判断。当内部部件表面颜色变暗或开断电流时弧光为暗红色时，可以初步判断真空已严重下降。这时，应马上通知检测人员进行停电检测。

2、防止过电压。真空断路器具有良好的开断性能，有时在切除电感电路并在电流过零前使电弧熄灭而产生截流过电压，这点必须引起注意。对于油浸变压器不仅耐受冲击电压值较高，而且杂散电容大，不需要专门加装保护；而对于耐受冲击电压值不高的干式变压器或频繁操作的滞后的电炉变压器，就应采取安装金属氧化物避雷器或装设电容等措施来防止过电压。

3、严格控制触头行程和超程。严格按照产品安装说明书要求进行调整。在大修后一定要进行测试，并且与出厂记录进行比较。不能误以为开距大对灭弧有利，而随意增加真空断路器的触头行程。因为过多地增加触头的行程，会使得断路器合闸后在波纹管产生过大的应力，引起波纹管损坏，破坏断路器密封，使真空度降低。

4、严格控制分、合闸速度。真空断路器的合闸速度过低时，会由于预击穿时间加长，而增大触头的磨损量。又由于真空断路器机械强度不高，耐振性差，如果断路器合闸速度过高会造成较大的振动，还会对波纹管产生较大冲击力，降低波纹管寿命。对一定结构的真空断路器有着最佳分合闸速度，可以按照产品说明书要求进行调节。

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磨损，触头行程增大，也就相当波纹管的工作行程增大，因而波纹管的寿命会迅速下降，通常允许触头磨损最大值为3mm左右。当累计磨损值达到或超过此值，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即已到期。为了能够准确地控制每个真空灭弧室触头的磨损值，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磨损值。当然，当触头磨损使动、静触头接触不良时，通过回路电阻的测试也可以发现问题。

6、做好极限开断电流值的统计。在日常运行中，应对真空断路器的正常开断操作和短路开断情况进行记录。当发现极限开断电流值ΣI达到厂家给出的极限值时，应更换真空灭弧室。

四、结语

真空断路器优越的技术应用特性，得到了广大用户尤其是电力部门的普遍认可。日常运行维护中，相关人员只要坚持以上工作，及时发现隐患，消除缺陷，就会降低设备故障率。要提高真空断路器的可靠性，更好地发挥真空断路器优越的技术性能，需要在理论创新、研发、运行维护等几方面做更多的努力。