真空斷路器真空下降原因的詳細(xì)分析
目前，在10kV及以下電壓等級(jí)的配電網(wǎng)絡(luò)中,真空斷路器已逐步取代油斷路器。真空斷路器具有適合頻繁操作、電壽命長、檢修維護(hù)工作量小、防燃、防爆、運(yùn)行可靠性高等優(yōu)點(diǎn)。由于生產(chǎn)廠家不同,有部分真空斷路器性能很差,特別是斷路器的特性方面,存在的問題較多。斷路器的部分缺陷容易造成重大事故,或造成事故越級(jí)導(dǎo)致大面積停電。
由于這幾年在真空斷路器的檢修、維護(hù)工作中,使用真空測試儀、特性測試儀等先進(jìn)的科學(xué)儀器進(jìn)行測試,使藏而不露的問題以科學(xué)數(shù)據(jù)的形式顯現(xiàn)出來。在處理這些問題的過程中,也積累了一些經(jīng)驗(yàn),做到了綜合性檢修,防患于未然,保證了真空斷路器的安全可靠運(yùn)行。
一、真空斷路器真空度下降的主要原因
真空斷路器就是利用消除電弧賴以持續(xù)的物理因素,使電弧不能形成或不能持續(xù)。在真空斷路器中配用的真空管保持一定的真空度——使開關(guān)的動(dòng)、靜觸頭在開斷負(fù)荷電流時(shí),因沒有或存在非常少的可電離介質(zhì)而使電弧不能產(chǎn)生或持續(xù),達(dá)到熄弧的目的。而目前國內(nèi)生產(chǎn)的真空斷路器不象現(xiàn)使用較多的sF6斷路器本身配有介質(zhì)壓力閉鎖等保護(hù),沒有定性、定量監(jiān)測真空度特性的裝置,所以斷路器配用的真空管真空度降低在實(shí)際運(yùn)行中不可能被發(fā)現(xiàn),故障為隱性故障,其危險(xiǎn)程度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于顯性故障。通過對我廠使用的真空斷路器故障性質(zhì)規(guī)類分析,同時(shí)與黑龍江省內(nèi)的幾家電廠的工程技術(shù)人進(jìn)行技術(shù)交流后，真空技術(shù)網(wǎng)真空斷路器欄目(http://genius-power.com/vacuum-circuit-breaker/)總結(jié)出了引起真空斷路器真空下降及真空管漏氣的幾種原因如下:
1、彈跳的影響
真空斷路器的觸頭多為平面對接式結(jié)構(gòu),在分合閘操作中不可避免地產(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(huì)給運(yùn)行帶來危害:波紋管經(jīng)受強(qiáng)迫振動(dòng)可能產(chǎn)生裂紋,使滅弧室漏氣;分合閘時(shí)斷路器觸頭運(yùn)動(dòng)速度較高,動(dòng)作終結(jié)時(shí)沖擊力較大,引發(fā)彈跳,可能產(chǎn)生觸頭和導(dǎo)電桿的變形,甚至產(chǎn)生裂紋;切合電容器組的真空真空斷路器如果發(fā)生合閘彈跳,還會(huì)導(dǎo)致電容器的損壞。因此目前部分真空斷路器廠家已注意到真空斷路器彈跳造成的危害,推出了所謂的“無彈跳”真空斷路器,通過機(jī)械緩沖等手段,大大減少了斷路器在分合閘時(shí)產(chǎn)生的機(jī)械沖擊。
2、分合閘速度的影響
斷路器的分合閘速度對真空斷路器的滅弧起到了一定的作用,也決定著真空斷路器的使用壽命。所以斷路器在投運(yùn)前均應(yīng)測量分合閘速度,可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)產(chǎn)品質(zhì)量和調(diào)試上的一些問題。一方面防止分合閘速度過大,斷路器觸頭動(dòng)作終了時(shí)機(jī)械撞激烈,使滅弧室產(chǎn)生更為嚴(yán)重震動(dòng)。
3、緩沖器的影響
應(yīng)仔細(xì)檢查緩沖器行程,不應(yīng)有變形損傷現(xiàn)象或壓縮超量,須留緩沖裕度。部分充油緩沖器應(yīng)定時(shí)檢查緩沖器油位情況,及時(shí)補(bǔ)油。
4、操作機(jī)構(gòu)容量的影響
真空斷路器現(xiàn)常見的操作機(jī)構(gòu)主要有CDlO型、CDl7型、VSl型以及在上述型號(hào)的基礎(chǔ)上,為適應(yīng)不同的安裝空間而改造的操作機(jī)構(gòu),近幾年國內(nèi)部分?jǐn)嗦菲饔峙溆昧?ldquo;永磁式操作機(jī)構(gòu)”。配置不同型式的操作機(jī)構(gòu),在安裝或改造時(shí),均應(yīng)著重注意操作傳動(dòng)桿的動(dòng)作距離,如果容量偏大,將對滅弧室產(chǎn)生嚴(yán)重撞擊,造成真空滅弧室波紋管損壞,直接影響真空斷路器的使用壽命,使斷路器真空度降低速度加快。
5、觸頭行程的影響
目前國內(nèi)生產(chǎn)的各種型號(hào)的10kv真空斷路器滅弧室,其觸頭超行程按規(guī)程規(guī)定在4mm左右,開距11mm左右。真空斷路器在安裝或檢修時(shí),應(yīng)嚴(yán)格按照產(chǎn)品安裝說明書中觸頭行程要求準(zhǔn)確測量,調(diào)整拉桿,防止行程超越,且真空斷路器在每年大檢修中,都應(yīng)仔細(xì)復(fù)查斷路器的行程、超行程及觸頭的開距。在實(shí)際運(yùn)行中不乏因斷路器超行程調(diào)整不當(dāng),造成斷路器合閘過程中機(jī)械沖擊引起滅弧室破裂、導(dǎo)電桿變形的事故。
二、真空斷路器真空度下降的判斷與確定
真空度降低將嚴(yán)重影響真空斷路器開斷過電流的能力,并導(dǎo)致斷路器的使用壽命急劇下降,嚴(yán)重時(shí)會(huì)引起開關(guān)爆炸。真空滅弧室管內(nèi)的真空度通常須保持在10—4~10—6Pa,隨著真空滅弧室使用時(shí)間的增長和開斷次數(shù)增多,以及受外界因素的影響,其真空度逐步下降,下降到一定程度,將會(huì)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,在實(shí)際運(yùn)行中注隨時(shí)對斷路器的動(dòng)作情況進(jìn)行檢查、觀測。
對玻璃外殼真空滅弧室,巡視檢查時(shí)可以定期目測。正常時(shí)內(nèi)部的屏蔽罩等部件表面顏色應(yīng)很明亮,在開斷電流時(shí)發(fā)出淺藍(lán)色弧光;當(dāng)真空度下降很嚴(yán)重時(shí),內(nèi)部顏色就會(huì)變得灰暗,開斷電流時(shí)將發(fā)出暗紅色弧光。當(dāng)運(yùn)行中出現(xiàn)上述情況時(shí),則可初步判斷真空斷路器滅弧室真空度已下降,應(yīng)及時(shí)通過試驗(yàn)手段加以確定。運(yùn)行人員巡視時(shí),應(yīng)注意斷路器真空滅弧室外部是否有放電現(xiàn)象,如存在放電現(xiàn)象,則真空泡的真空度測試結(jié)果基本上為不合格,應(yīng)及時(shí)停電更換。為確保電氣設(shè)備的安全性,電力設(shè)備必須保證進(jìn)行定期檢修,試驗(yàn)制。通過一系列的試驗(yàn)手段,通過檢測斷路器的整體工況,可以及時(shí)準(zhǔn)確地發(fā)現(xiàn)真空斷路器真空度下降這一隱患。對于真空斷路器的真空度一般可通過如下試驗(yàn)進(jìn)行檢測:
1、工頻耐壓試驗(yàn):按《電力設(shè)備預(yù)防性試驗(yàn)規(guī)程》的規(guī)定,對于12Kv及以下的真空斷路器應(yīng)在1~3年左右至少進(jìn)行一次工頻耐壓試驗(yàn),其試驗(yàn)范圍包括斷路器相間、斷路器相對地、斷路器斷口。其中斷路器斷口耐壓試驗(yàn)一方面可以檢測斷路器動(dòng)靜觸頭開距是否合格,另一方面則可在真空儀測試后,判斷真空斷路器真空是否下降的輔助依據(jù)。當(dāng)真空斷路器動(dòng)靜觸頭滿足額定開距條件時(shí),如果耐壓很低,達(dá)不到規(guī)定耐壓標(biāo)準(zhǔn),就說明真空滅弧室真空度已嚴(yán)重下降,不能繼續(xù)使用。
2、真空度測試儀檢查:利用真空度測試儀測量滅弧室真空度，確保真空滅弧室的真空度保持在10—4~10-6Pa的范圍內(nèi);如果真空度下降超過上述或產(chǎn)品說明書中規(guī)定的數(shù)值,進(jìn)一步通過真空滅弧室開斷情況下的斷路器斷口工頻耐壓試驗(yàn),進(jìn)行再次確認(rèn);
三、真空斷路器檢修維護(hù)的重點(diǎn)
真空斷路器在一定程度上廣義地被稱為“免維護(hù)斷路器”,但實(shí)際上檢查維護(hù)是必須開展的,“免維護(hù)”只應(yīng)理解為“真空斷路器不需要進(jìn)行周期性解體大修”。真空斷路器在實(shí)際運(yùn)行中,除定期的預(yù)防性試驗(yàn)外,還必須定期對斷路器整體的各項(xiàng)性能指標(biāo)進(jìn)行檢測,以判斷其傳動(dòng)系統(tǒng)的狀況,消除影響真空斷路器運(yùn)行壽命的不利因素。
1、操作機(jī)構(gòu)連桿動(dòng)作行程的檢測;防止動(dòng)作距離過大對真空滅弧室進(jìn)行劇烈的撞擊;
2、檢測真空斷路器的動(dòng)觸頭行程;
3、檢測斷路器的分、合閘速度;
4、檢測斷路的分、合閘同期;
5、測量真空斷路的分、合閘彈跳值;
6、斷路器真空滅弧室真空度的檢測;
7、斷路器的工頻耐壓試驗(yàn)。
真空斷路器雖然不必定期進(jìn)行解體大修,但通過定期對真空斷路器的技術(shù)特性進(jìn)行檢測,可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)斷路器存在的隱患,試驗(yàn)中出現(xiàn)的不合格數(shù)據(jù)不允許忽視,應(yīng)認(rèn)真分析原因,及時(shí)消除斷路器運(yùn)行的不利因素。列于經(jīng)測試不合格的滅弧室必須及時(shí)更換,確保電力系統(tǒng)及供電的可靠性及安全。
