10KV真空斷路器運行中漏氣事故分析

　　真空斷路器是近二十年興起的一種新型、高性能的開(kāi)關(guān)電器。目前在10KV及以下電壓等級配電網(wǎng)絡(luò )中，真空斷路器已基本取代油斷路器。真空斷路器具有適合頻繁操作、零件數少、檢修維護工作量小、電壽命長(cháng)、防燃、防爆、運行可靠性高等優(yōu)點(diǎn)，是一種很少需要維護的開(kāi)關(guān)設備，但在使用過(guò)程中也應注意預防故障，一旦發(fā)生故障應及時(shí)處理，使它的優(yōu)越性得到充分發(fā)揮。

一、 真空斷路器的概況

　　真空斷路器之所以得到廣泛應用，是因為具有絕緣強度較高，電壽命與機械壽命較高的特點(diǎn)。真空斷路器品種繁多，型號各異。從功能角度來(lái)說(shuō)，有作為控制和分配電能用兩種：從絕緣角度來(lái)說(shuō)，有空氣絕緣和復合絕緣：從結構角度來(lái)說(shuō)，有斷路器和機構一體式和分體式：從操動(dòng)機構角度來(lái)說(shuō)，有電磁機構和彈簧機構。本文以西林縣水利電業(yè)有限公司35kv江南變電站應用的ZN28-12/630真空斷路器為例，詳細介紹了其工作原理，然后通過(guò)分析10KV真空斷路器在實(shí)際使用過(guò)程中發(fā)生的漏氣故障分析處理，探討了相應的預防及處理措施。

1、真空斷路器的主要部件的工作原理

　　1.1、真空包內的屏敞保護層

　　在真空泡內有一層用紫銅片制成的屏敞層,主要作用是防止觸頭在燃弧過(guò)程中生產(chǎn)的大量金屬蒸汽和液滴噴濺,污染絕緣外殼的內壁,造成管內絕緣強度下降,其次,可以改善管內電場(chǎng)分布,也可吸收電弧能量,冷凝電弧生成物,提高真空弧室開(kāi)斷電流能力。

　　1.2、真空滅弧室工作原理

　　真空包內的真空滅弧室是利用高真空工作絕緣滅弧介質(zhì),靠密封在真空中的一對觸頭來(lái)實(shí)現電力電路的通斷功能的一種電真空器件。當其斷開(kāi)一定數值的電流時(shí),動(dòng)靜觸頭在分離的瞬間,電流收縮到觸頭剛分離的一點(diǎn)上,出現電極間電阻劇烈增大和溫度迅速提高,直至發(fā)生電極金屬的蒸發(fā),同時(shí)形成極高的電場(chǎng)強度,導致極強烈的發(fā)射和間隙擊穿,產(chǎn)生真空電弧,當工頻電流接近零時(shí),同時(shí)也是觸頭開(kāi)距的增大,真空電弧的等離子體很快向四周擴散,電弧電流過(guò)零后,觸頭間隙的介質(zhì)迅速由導電體變?yōu)榻^緣體,于是電流被分斷。由于觸頭的特殊構造,燃弧期間觸頭間隙會(huì )產(chǎn)適當的縱向磁場(chǎng),這個(gè)磁場(chǎng)可使電弧均勻分布在觸頭表面,維持低的電弧電壓,從而使真空滅弧室具有較高弧后介質(zhì)強度恢復速度,小的電弧能量和小的腐蝕速率。這樣,就提高了真空滅弧室開(kāi)斷電流的能力和使用壽命。

二、10 KV真空斷路器漏氣故障分析與處理

　　1、故障基本情況

　　西林縣水利電業(yè)有限公司35千伏江南變電站在2010年12月28日對10KV三廠(chǎng)線(xiàn)環(huán)網(wǎng)線(xiàn)路轉負荷的過(guò)程中，發(fā)現該線(xiàn)路斷路器已斷開(kāi)、開(kāi)環(huán)點(diǎn)未合上的情況下，10KV線(xiàn)路側仍驗有電。后經(jīng)真空技術(shù)網(wǎng)真空斷路器欄目(http://likelearn.cn/vacuum-circuit-breaker/)的有關(guān)專(zhuān)家仔細分析，發(fā)現該斷路器在分閘操作步驟完成后，斷路器未能真正斷開(kāi)。經(jīng)停10KV母線(xiàn)，拉出斷路器，發(fā)現斷路器C相極柱有過(guò)熱現象，現場(chǎng)初步判斷C相真空泡有異常。而導流部位連接螺栓緊固力正常，接觸面光潔，真空泡外導電連接系統未發(fā)現發(fā)熱故障點(diǎn)，真空泡未發(fā)現裂紋與破損。經(jīng)對機構進(jìn)行進(jìn)一步檢查發(fā)現：機構合閘后，因斷路器本體未完全合閘到位(此時(shí)開(kāi)距：12mm)，分閘彈簧未完全泄到位，分閘脫扣器未“咬合”導致無(wú)法分閘。對發(fā)熱相極柱環(huán)氧澆鑄筒及陶瓷真空膽進(jìn)行解體檢查發(fā)現以下情況：

　　1.1 進(jìn)一步對真空泡進(jìn)行真空度試驗，試驗結果真空度為：1.54×10^-1 Pa，證實(shí)真空泡已漏氣。

　　1.2 銅屏蔽罩已變色，動(dòng)、靜觸頭表面發(fā)熱積碳較嚴重，未見(jiàn)燒損或熔焊點(diǎn)，據此并結合泡外導電系統的檢查可判定是本極柱發(fā)熱源。

　　1.3 真空泡導向套已脆化、破碎，導向套與導流部分的接觸部位有明顯的烤焦跡象，破碎斷口為全新斷口，根據烤焦跡象可初步判定本極柱在最后一次分閘前已存在觸頭不良而發(fā)熱的可能。

　　1.4 波紋管偏移動(dòng)觸頭中心，但未發(fā)現明顯破損。

　　2、故障原因

　　從解體情況來(lái)看，事故的原因為：真空滅弧室漏氣，導致維持觸頭可靠接觸的壓力降低，引起極柱長(cháng)期發(fā)熱，加速真空泡導向套老化，在分閘操作中真空泡導向套碎裂。在此次故障中，運行人員操作過(guò)程中認真負責，避免了帶電誤合接地刀閘、帶電打開(kāi)開(kāi)關(guān)柜門(mén)等事故的發(fā)生。

　　3、故障處理

　　根據故障原因，更換了C相整體滅弧室附件(波紋管、動(dòng)觸桿、屏蔽罩、動(dòng)觸頭、靜觸桿)，調整操作機構，并試驗合格后投入運行至今正常。

　　4、預防及處理措施

　　在真空斷路器的運行維護中，平時(shí)一貫強調大小修及預防性試驗，雖然工作做了，但在預防性試驗中往往很難發(fā)現類(lèi)似真空滅弧室的故障形式。因此，在現場(chǎng)運行管理中，應重視運行巡視、操作檢查到位，運行人員借以巡視檢查判斷的有效技術(shù)措施應予以進(jìn)一步完善�？偨Y典型故障形式，應做好以下工作：

　　4.1 斷路器分閘操作后，運行人員應認真檢查本體和機構分合閘指示器，條件允許時(shí)應檢查拐臂、傳動(dòng)桿的位置，確認斷路器分閘到位。

　　4.2 斷路器分閘操作后，檢查饋電線(xiàn)路的電流表、功率表、計量表以及相關(guān)的電流回路也可作為判斷是否帶電的輔助措施。

　　4.3 進(jìn)一步完善開(kāi)關(guān)柜的帶電顯示功能。目前大多數10KV開(kāi)關(guān)柜均為封閉式開(kāi)關(guān)柜，并帶有完善的五防系統功能和接地刀閘，由于接地刀閘未合閘的情況下，開(kāi)關(guān)柜門(mén)是無(wú)法打開(kāi)的，此時(shí)無(wú)法進(jìn)行正常驗電。因此，開(kāi)關(guān)柜上的顯示裝置將成為驗電的重要手段，為避免帶電顯示裝置的本身缺陷造成誤判斷，建議在10KV饋線(xiàn)線(xiàn)路側裝設兩套要求整流回路與顯示回路均獨立的帶電顯示裝置。斷路器分閘操作后，應檢查線(xiàn)路側帶電顯示裝置是否有帶電顯示。在負荷側無(wú)反供電的情況下，可用于有效判斷是否存在某相滅弧室未分開(kāi)或真空泡漏氣的情況。

三、結語(yǔ)

　　10KV真空開(kāi)關(guān)作為新一代的、先進(jìn)的開(kāi)關(guān)設備逐步得到廣泛應用。但隨著(zhù)其應用增多，也不可避免出現了缺陷率和故障率升高的現象。目前真空斷路器的故障多種多樣，除了本文分析漏氣故障以外，在日常使用中還可能會(huì )發(fā)生一些新問(wèn)題，為了使真空斷路器能可靠正常工作，運行人員應加強運行巡視，強化日常的維護檢測，在操作中注意觀(guān)察有無(wú)異�，F象，發(fā)現隱患后及時(shí)消除缺陷，嚴格執行電氣設備預防性試驗規程要求，保證檢修到位，確保修試質(zhì)量，提高設備健康水平，絕不能對運行中的真空斷路器掉以輕心，避免事故發(fā)生。