高压真空断路器机械特性故障诊断研究

昌立明

摘要：国家电力工程事业的不断进步与发展，极大地促进了高压真空断路器应用技术的飞跃，研究高压真空断路器机械特性故障诊断问题，对于提升其实际应用效果有着极为关键的作用。文章首先对相关内容做了概述，分析了确定高压真空断路器主要机械特性参数，并就高压真空断路器的常见问题展开了研究，望对相关工作的开展有所裨益。

关键词：高压真空断路器；机械特性；故障；诊断

1前言

随着高压真空断路器应用条件的不断变化，对其机械特性故障诊断提出了新的要求，因此有必要对其相关课题展开深入研究与探讨，以期用以指导相关工作的开展与实践，并取得理想效果。基于此，本文从概述相关内容着手本课题的研究。

2概述

高压真空断路器首先是一个挂件的开关设备，这一开关设备主要的作用就是控制整体电网的运转，在此基础上对于电网的正常运转起到一个保护的作用。在实际的工作状态下它是主要是控制断路器的开合，通过断路器的开合来改变投入和切除的线路设备，最终改变了整体电网的运行状态。如果在工作当中整体电网的某些线路设备出现了问题，那么高压断路器就可以将出现问题的线路设备和电网的联系进行切断，以此来保证电网的整体稳定以及运行的安全。但是如果在某些线路设备出现问题的时候相应的高压断路器不能正常的工作或者是进行了错误的工作，那么就会让事态的严重性恶化，最终可能会导致整体的奔溃。所以只有对于高压真空断路器进行很好的各种诊断才能够让电力系统整体保持良好的工作。

电磁、弹簧操作机构、真空灭弧室、支架以及其他的一些结构组成了高压真空断路器，在这个结构下，当结构当中的静触头和动触头通过操作机构的作用相互分离开来，动触头和静触头因为分开一段距离，在其之间就会产生电弧并且会产生高温使触头表面产生蒸汽，在电流通过触头的时候由于其结构的特殊性将会产生一个磁场，在磁场的作用电弧将会产生快速的运动，原来产生的蒸汽在金属的圆筒上凝结，电弧在此刻自然就过零熄灭了。

3确定高压真空断路器主要机械特性参数

主要机械特性参数是通过对特性曲线的合理分析，从原理上阐明系统对断路器运行参数，反映的客观性和准确性。对几个重要参数的标定方法如下。

3.1开距

真空断路器的额定电压和耐压直接决定着触头开距，如果额定电压低的话触头开距一般选择小点。但是不能太小，否则分断能力和耐压水平会受到影响。也不能太大，否则灭弧室的波纹管寿命会缩短的。在设计的时候，满足运行要求的情况下选择开距小的。一般额定电压在10kV时，开距通常在8～12mm。在35kV时，开距通常在30～40mm。

3.2接触压力

在无外力作用时，动触头在大气压作用下，对内腔产生一个闭合力使其与静触头闭合，称之为自闭力，其大小取决于波纹管的端口直径。当灭弧室在工作状态时，自闭力不能保证动静触头间良好的接触，必须施加一个外加压力。这个外加压力和自闭力之和称为触头的接触压力。接触压力作用有：保证动、静触头的良好接触；满足额定短路状态时的动稳定要求；抑制合闸弹跳；为分闸提供一个加速力。

3.3接触行程

接触行程就是触头弹簧的压缩距离，触头压弹簧施力端继续运动至终结的距离。接触行程有两方面作用，一是给触头弹簧与对接触头提供接触压力；二是在运行磨损下但是又能具有一定的接触压力。一般接触行程可取开距的20%～30%左右，如果真空断路器的额定电压在10kV则接触行程大概为3～4mm。

3.4合闸速度与分闸速度

平均合闸速度主要影响触头的电磨损。假如合闸速度太低并且电弧存在的时间过长，会增大触头表面的电磨损；合闸速度太高，可能会出现接触又弹回，产生合闸弹跳。断路器的平均合闸速度通常取0.6～1.0m/s之间的数值。

断路器的分闸速度一般而言速度越快越好，这样可以提前几个毫秒断开故障电路，反弹太大震动过剧亦容易产生燃弧重燃。分闸速度如果太慢，则首开相延续至下一相，燃弧时间加长了，增加了开断的难度。速度快慢主要取决于合闸时动触头弹簧和分闸弹簧的贮能大小。我公司生产的10kV真空断路器，平均分闸速度在1.2～1.6m/s范围。

4高压真空断路器的常见问题

4.1真空灭弧室的温升问题

高压真空断路器的回路电阻是影响温升的主要热源，导致真空灭弧室的温升增大的关键因素。触头间隙接触电阻是真空灭弧室回路电阻的主要组成部分，断路器触头电磨损和断路器触头开距的变化引起断路器接触电阻增大。接触电阻值的出现持续升高的情况也是在一定程度上反应着出触头电磨损度。

所以要定期检测检验断路器的直流电阻，在测量之前更要仔细的检查超行程是不是满足要求，另外更换新真空灭弧室时，要特别注意在安装时要垂直，注意动导电杆和灭弧室同轴度，操作时不应受到扭力。

4.2真空灭弧室的漏气问题

真空灭弧室漏气原因有（1）导电杆同心度调整不当，使触头强度不够稳定，致使真空灭弧室漏气。（2）高压真空断路器应用环境的污秽等级、湿度、盐雾等选择不够合适，有害气体、凝露造成波纹管点状腐蚀，导致波纹管和盖板及封接面的漏气。

采取的措施有：（1）调整高压真空断路器同心度的；（2）合理的选择真空断路器使之与使用和储存环境相匹配。

4.3真空灭弧室的真空度降低问题

真空度降低的主要原因有：（1）真空灭弧室内波形管的材质或制作装配工艺出现故障，常常导致本身也出现的细小的漏点。（2）真空灭弧室使用时期不断的加长和开断的次数增加真空度就会慢慢的减少，当真空度下降到无法维持规定的度数的时候就会使得它自身的开断能力减弱和耐压水平降低。（3）使用分体式真空断路器也存在一定的不利因素。

真空灭弧室真空度无法满足要求的话常常会促成灭弧室内出现电离，这必然会导致电离子出现，电离子无疑将减弱灭弧室内绝缘作用。采取的措施有（1）在断路器停电检修时务必对断路器进行真空度测试，进行42kV的工频耐压试验是检测灭弧室最合理有效的方法；（2）当真空度受到不利因素的影响出现下降的时候要及时的用新的合格的真空管进行更换，与此同时及时的对行程、同期、弹跳等进行试验；（3）分析统计极限开断电流值。在通常的运行状态下要针对真空断路器的开断操作和短路开断状况做好实时的记录以便及时的发现问题，解决问题。（4）此外，还要做好高压真空断路器的选型工作，如购买主流厂家的产品、选用本体与操作机构一体的真空断路器；（5）运行人员务必要严格的监控真空断路器的工作状况，特别要将注意点放在断路器真空管外部上，看它是不是出现放电；另外还要注意检查玻璃外壳真空管，仔细观看它的内部表面和开断电流时弧光的颜色变化情况，通常情况下该外壳真空管内部表面颜色不再明亮或者是开断电流时弧光的颜色变化为暗红色时常常表明了该真空管的真空度已经下降，务必要及时的断开电源进行更换；（6）在停电检修的过程中要注意断路器的特性测试，这样才能保证断路器正常运转。

5结束语

通过对高压真空断路器机械特性故障诊断问题的研究，我们可以发现，该项工作良好实践效果的取得，有赖于对其多项影响因素与关键环节的充分掌控，有关人员应该从高压真空断路器应用的客观实际出发，研究制定最为符合实际的故障诊断实施策略。

参考文献

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