6kV真空開關檢修工藝規程研究

摘要：真空開關是目前最能滿足我國現代化建設要求的電力開關，也是中等電壓最有發展前途的電器開關之一。真空開關作為現代電力系統中不可缺少的重要部分，其分合閘對電力系統的正常安全運行有著極其重大的作用。文章對6kV真空開關檢修工藝規程進行了研究。

關鍵詞：6kV真空開關；斷路器；故障檢修；檢修工藝規程；電力系統 文獻標識碼：A

中圖分類號：TM307 文章編號：1009-2374（2016）18-0134-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.18.066

1 6kV真空開關概述

真空開關是目前最能滿足我國現代化建設要求的電力開關，也是中等電壓最有發展前途的電器開關之一，它具有重量小、使用壽命長、污染小、無爆炸火災危險等特點，因此得到了廣泛的應用。近年來，國內的6kV真空開關得到了前所未有的蓬勃發展。

1.1 真空電弧的產生

真空開關電極在分離一刻，電極間的電阻會急速增大，溫度也會迅速升高，這是由于電流收縮到產生分離的某點上產生的效果。直到電極金屬開始蒸發，然后產生極高的強度，直接導致強烈的間隙擊穿和場致發射，最后形成真空電弧。維系真空電弧依靠的是電極陰極局部區域的金屬持續融化和蒸發強度的升高。

1.2 真空開關的滅弧原理

在真空滅弧室將電流切斷的時候，會產生電弧。因為觸頭構造相對特殊，電極之間將會產生橫向或者是縱向的磁場，同時也將導致滅弧室內的溫度快速升高。在交流電過零的瞬間，由于受到電場的作用，器壁會吸附真空弧內正向四周高速運行的荷電粒子。特別是由于真空滅弧室內存在的氣體較為稀薄，分子與質子或者分子之間的平均自由程較長，由于碰撞所產生的載流子的幾率基本為零。由于弧內的載流子數量欠缺，當電極之間的電壓重新出現時，就將不再產生電弧，然后電流就會被切斷。

1.3 真空開關的弊端

真空開關在使用的過程中可能會產生電壓破壞電力系統以及其他的設備的絕緣性。而為了避免這種過電壓的情況發生，國內外專家已經取得了相當有成效的研究成果，防護的措施也日漸完善。

1.4 真空開關的結構特點

真空開關主要由導電部分、絕緣部分、真空滅弧室、傳動部分和操動機構等構成。

（1）真空滅弧室的結構特點。真空滅弧室主要是由導電電極、氣密絕緣系統、屏敝極、其他零部件構成；（2）氣密絕緣系統的結構特點。氣密絕緣系統主要是由微晶玻璃或陶制成由氣密絕緣筒、不銹鋼波紋管、蓋板（動端、定端）等構成；（3）導電系統是由定（動）觸頭、定（動）跑弧面、定（動）導電桿組成；（4）屏蔽系統主要是由屏蔽罩、屏蔽筒及其他零件構成。其主要的作用是對真空滅弧室中的電場分布情況進行改善；將真空滅弧室的外殼進行小形化；避免觸頭燃弧時產生大量汽液對絕緣外殼內壁造成污染；減少真空滅弧室外殼的絕緣性能下降的可能性；吸收電弧能，使電弧生成物冷凝。

2 6kV真空開關的工作原理

2.1 合閘過程

當對操動機構的合閘線圈進行通電，合閘的鐵芯會被吸住，此時通過連桿使動導電桿將斷路器合閘。

2.2 分閘過程

當操動機構的分閘線圈進行通電，分閘的鐵芯會被吸住，將鎖扣釋放后在分閘彈簧的作用下自行分斷。

2.3 滅弧過程

真空斷路器的動靜觸頭上有螺旋槽，令其在電弧的縱向磁場上加個橫向磁場，驅動電弧避免觸頭過熱會讓電弧進行高速的旋轉。因為在燃弧過程中產生的汽液會很快向四周擴散并被吸附，所以絕緣程度很快恢復，從而在電流過零時能夠迫使電弧被熄滅。

3 6kV真空開關的使用環境

周邊環境的氣溫：-15℃～40℃

相對濕度：日平均值<95%/月平均值<90%

海拔：1000m+

飽和濕氣壓：日平均值<2.2×10-3MPa/月平均值<1.8×10-3MPa

環境狀況：環境穩定，無較大震動

4 真空開關的安裝調整、維護保養與檢修

4.1 真空開關的安裝

（1）真空開關在安裝時，應該使其保持垂直，尤其是真空滅弧室的狀態，同時要安裝在干燥的室內；（2）安裝的尺寸要嚴格按照說明書上的要求；（3）真空開關的控制電源線以及其他帶電裝置與地面要保持在100mm以內的距離；（4）各個型號的產品都是經過認真裝配和檢查調整之后才出廠的，所以在安裝時不需要對產品進行拆卸和檢測，只需要檢查其各個連結的部位有沒有松動的情況，如果有就要先擰緊之后再進行安裝。

4.2 真空開關的調整

（1）調整行程開距。調節限位螺絲釘高度，可以調節導電桿的總行程使其達到標準值。導電桿的實際行程可以測得觸頭的具體開距，也可以通過總行程減掉接觸行程推算出來；（2）調整接觸行程。各個型號產品在接觸行程的測量中都有準確的標準，一般可以通過調節絕緣拉桿的連接和真空滅弧室的動導電桿螺旋頭達到標準。調整的方法：用操作手柄操作斷路器，拔掉絕緣端面的插銷，就可以通過旋轉連接頭來進行調整；（3）調整三相同步性。在分合閘操作時，真空開關的三相要求真空滅弧室的觸頭做到同時接觸和分離，誤差不得超過1毫秒。調節方法和調整接觸行程的方法一樣，要用三相指示燈等儀器進行檢查；（4）調整分合閘的速度。用戶一般不需要調整分合閘速度，因為對操動機構的分合閘速度的限制主要是為了方便設計制造。分合閘的速度和分閘彈簧的強度成正比，分閘的彈簧強度越大，分閘的速度就會隨之變快。相反，分閘彈簧強度越小，合閘的速度就會相應變慢。

4.3 真空滅弧室的性能以及安裝要求

第一，利用真空滅弧室進行滅弧，是因為滅弧室具有絕緣性能好、滅弧能力強等特點。真空度為1.3×10-4Pa以上的滅弧室中包含的氣體分子極少，絕緣強度高，產生游離碰撞的可能性較低。在小間隙時，間隙擊穿的電壓強度為10～45kV/mm，較高于空氣、SF6和變壓器油。真空電弧弧柱的壓力差很大，是因為滅弧室內的電弧是由觸頭電極蒸發的金屬蒸氣游離而形成的。當電流過零時，弧在燃弧過程中產生的汽液會很快向四周擴散并被吸附，絕緣性變強，

電弧立即被熄滅。由此可見，真空滅弧室的性能良好。

第二，在整機裝配過程中，要遵循滅弧室的安裝要求，保證安裝質量。要明確如下五點：（1）波紋管在開關時，避免和任何部分發生摩擦；（2）滅弧室軸線與動導電桿要在同水平；（3）動導電桿的運動要保持平直，避免在波紋管周圍制造出火花，同時在進行調整時要對波紋管進行全面的保護，波紋管的拉伸距離不允許超出觸頭開距；（4）滅弧室的壓環各個方向都要受力均勻；（5）應該選用聚四氟乙烯或者是尼龍材質制作金屬導向套。當使用導向套時，要避免在波紋管和導電套之間發生摩擦火花，控制好導向套和波紋管之間的距離。

4.4 真空滅弧室的真空度檢查

（1）在兩種情況下會造成真空滅弧室的真空度降低，一種是機械使用時間過長，老化失修導致的波紋管破裂等其他事故造成了真空滅弧室的外殼損壞，令真空滅弧室內變為大氣狀態。另一種是真空滅弧柱內依然處于真空狀態，但由于各種原因造成滅弧室內的壓強高于既定的范圍，使滅弧室無法正常進行工作；（2）陶瓷的開關一般會采用工頻耐壓的方法來檢查真空室的壓力。首先將真空滅弧室外的兩觸頭拉開至標準開距，然后調節使觸頭之間的電壓逐漸增大，如果真空滅弧室無法耐受工頻電壓一分鐘，就可以判定真空滅弧室的真空度不合格，反之則表示合格。

4.5 真空開關的維護與檢查

第一，真空開關只需按照安裝要求進行安裝和調整后就可以使用，在使用之前要對真空度進行檢查，平時維護檢查的內容主要有：（1）應當時刻保持真空開關的清潔程度，尤其要經常清理絕緣桿等其他絕緣部件。應該用干凈、干燥的棉布對真空滅弧室的外殼進行擦拭；（2）要使用潤滑油對需要經常進行摩擦活動的部位和零件進行潤滑，這樣能夠有效減少其磨損；（3）要即時更換摩擦嚴重的易耗零件；（4）不可以發生松動的零件要時常檢查，防治松脫掉落；（5）要經常地觀察、及時地調整接觸行程。行程量反應的是真空滅弧室的使用程度，所以當磨損到一定程度的時候要及時地更換真空滅弧室。

4.6 真空開關常見故障的分析與排除

真空開關常見故障的分析與排除如表1所示：

2.滅弧室漏氣

操動機構無法手動儲能 更換掉手柄 手柄內的單向軸承失去作用

操動機構無法電動分合閘 重新更換線圈

重新連接好接頭 1.合閘或者是分閘的線圈被燒壞

2.二控回路接線松動

4.7 真空開關的試驗

真空開關的試驗如表2所示：

5 結語

真空開關的技術發展涉及到許多方面的問題，比如真空室的真空度、觸頭的材料、觸頭的結構、波紋管的制造工藝等。而我國目前做真空開關的廠家往往不同時生產真空滅弧室，生產真空滅弧室的廠家又往往不注重觸頭材料的研究。如此看來，我國的真空開關生產產業還存在著真空技術發展不協調和制造工藝不匹配問題，因此，我國真空開關的推廣和應用與國外相比還存在著很大的差異。現今在國外的真空開關在配電系統中已占有絕對的比重，反觀我國卻仍在大范圍應用少油斷路器。這就使得真空滅弧室的推廣活動得不到發展，技術得不到創新，這對于真空開關的未來具有重大的現實意義。我們也有理由相信，在不久的將來，隨著真空開關技術的創新與發展，質量的穩定與生產制造業的成熟，真空開關將會有更加美好遠大的前景。

參考文獻

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[3] 周寧州，李宏宇，陳令貴.真空開關的觸頭材料和結構[J].低壓電器，2012，（5）.

作者簡介：宋雷（1989-），男，安徽合肥人，廣東拓奇電力技術發展有限公司電力電氣工程助理工程師，研究方向：電氣工程。

（責任編輯：秦遜玉）