中壓真空斷路器常見故障分析及對策研究

陳東，張強，盧騷，馬高海，劉大煒

（國能浙江余姚燃氣發電有限責任公司，浙江 寧波 315400）

當遇到變電系統問題時，真空斷路器能夠起到保護作用，切斷過負荷電流和短路電流，保障變電系統正常運行。人們應該加強對中壓真空斷路器的日常檢查和維護，分析常見的故障原因并制定有效的處理措施，提升變電系統運行質量，從而創造更大的經濟效益和社會效益。

1 真空斷路器的結構

1.1 基本組成

真空斷路器的基本組成組分一般包括操作機構、開斷電流裝置、電氣控制、絕緣支撐以及基座等。真空斷路器的操作結構可以分為電磁操作結構、彈簧操作結構、永磁操作結構、氣動操作結構、以及液壓操作結構等。真空斷路器以操作機構和滅弧室的相對位置差異可以進行進一步的分類，主要包括綜合式斷路器、懸掛式斷路器、全封閉組合式斷路器、支架式斷路器以及落地式真空斷路器。

1.2 真空滅弧室

真空斷路器的正常運作，離不開真空滅弧室。真空滅弧室由絕緣外殼屏蔽罩、波紋管、導電桿、動靜觸頭以及端蓋等構成，是真空斷路器的核心部件。真空滅弧室需要保證一定的真空度，一般來講，其內部壓力可以代表真空滅弧室的真空度，規定其內部氣體壓力應小于1.33×10-2pa。目前，人們對真空斷路器的真空滅弧室進行了一系列的改造和優化，在其材料、工藝、結構、大小以及性能等方面都取得了顯著的成效。真空滅弧室的外殼材料有氧化鋁陶瓷類以及玻璃類，兩者相比較而言，陶瓷類外殼優勢明顯并且已經被廣泛應用。在真空滅弧室的下面是動觸頭所在的位置，導電桿和外殼與動觸頭連接，同時為了保障動觸頭能夠靈活且精確的上下運動，在它們之間還裝有導向套。此外，人們為了觀察觸頭磨損程度，在真空滅弧室外表面設置了一個圓點狀標記。通過觀察該標記到滅弧室下端相對位置的變化情況，人們可以初步估計磨損程度。

導電回路和斷路的形成需要動、靜觸頭以及相連的導電桿共同作用，真空電弧以及進行熄弧過程的弧腔正是在斷口處產生的。真空斷路器的金屬部分需要依靠絕緣外殼的支撐作用。絕緣外殼可以與屏蔽罩、動觸頭、靜觸頭等金屬部件焊接在一起，維持真空滅弧室的真空度。屏蔽罩是由不銹鋼制成的，其電位是懸浮的，一般位于觸頭的周圍。屏蔽罩在真空斷路器中也發揮了關鍵性的作用，在開斷電流時真空電弧的金屬蒸汽可以被屏蔽掉吸收，使金屬蒸汽附著在屏蔽罩上，保障滅弧室內部的絕緣強度。

2 中壓真空斷路器的常見故障

2.1 真空度降低

中壓真空斷路器常會出現真空度降低的故障，這種故障相對來說較難發現且危害程度較高。對于真空斷路器內的真空度檢測一般缺乏定性或定量檢測設備，這也給該故障的診斷帶來了阻礙。真空斷路器真空度的降低可能會縮短斷路器的使用壽命，影響開斷電流性能，嚴重時可能會引發爆炸。分析引發真空斷路器真空度降低故障產生的原因，可以分成以下幾個方面：開關的超行程、彈跳同期等工作特性與真空度下降的速率密切相關。在對真空斷路器進行操作時，如果出現連桿的操縱距離過長等問題，便會引發真空度下降現象。此外，真空斷路器的正常運行需要依賴于真空泡，如果真空泡在制作時由于工藝不精或材料質量差，將會引起真空泡內漏點的產生，進而降低真空度。與此同時，真空泡波紋管也可能會出現漏點，引發真空斷路器故障。

2.2 絕緣故障

復合絕緣方式是很多真空斷路器采用最多的絕緣方式，是通過將滅弧室保護在環氧樹脂套筒內實現絕緣的目的。絕緣故障也是真空斷路器的常見故障之一，由于環氧樹脂套筒未能將高壓帶電部分全面包裹，因此很多環境因素都有可能給絕緣效果帶來消極影響。例如，真空斷路器運行的過程中會產生熱量，對絕緣效果不利。

2.3 合閘觸頭彈跳時間過長、分合閘不同期

引發合閘觸頭彈跳時間過長以及分合閘不同期等問題的因素主要有：真空斷路器的機械性能不符合標準、絕緣拉桿以及支架等部分性能不達標、觸頭平面和斷路器中心軸垂直度不符合標準等，都有可能造成上述故障的產生。

2.4 彈簧儲能不到位

真空斷路器合閘后，可能會出現彈簧儲能不達標的故障。例如，如果儲能限位開關的限位較小，容易使得儲能回路提前開斷；或者在驅動過程中由于儲能齒輪磨損較為嚴重而引發了打滑脫口現象；儲能電機老化；或彈簧儲能后拉力較大，儲能軸不到位等原因都有可能引發真空斷路器的彈簧儲能不達標的問題。

2.5 誤動、拒動故障

首先，真空斷路器觸頭材料較軟，且隨著斷路器分合閘操作次數的增加，觸頭變形現象嚴重，影響該相接頭的正常接觸，從而引發真空斷路器斷相問題。其次，當真空斷路器的操動結構出現故障時可能引發斷路器分閘失靈。例如分閘鎖扣扣住過量、鎖扣銷子滑落、分閘電壓不足以及輔助開關接觸質量差等都是故障產生的源頭。與此同時，真空斷路器還可能出現合閘失靈的問題。合閘電壓不足、輔助開關連板變形、分閘鎖扣尺寸不合適、二次接線失誤、輔助開關接觸點接觸不良等原因都有可能引發合閘失靈現象。

3 中壓真空斷路器的故障處理措施

3.1 真空度下降處理

為了保障真空斷路器真空泡內的真空度符合標準，應該全面檢查斷路器真空泡。工作人員應該定期檢查斷路器真空泡是否存在放電問題，并采用真空測試儀測試真空度，或利用耐壓試驗對真空泡內的真空度進行定性測驗，及時發現問題及時處理。例如，如果發現真空度降低，應該及時更換真空泡，隨后再測試其行程、同期以及彈跳特性等，保障真空度復合斷路器要求。

3.2 絕緣故障預防與處理

斷路器滅弧室以及出線端可以用APG工藝進行處理，利用固封極柱技術進行絕緣，減少真空斷路器絕緣故障的發生。固封極柱技術能夠有效縮小滅弧室的尺寸，降低外界環境變化給斷路器帶來的不利影響。與此同時，工作人員還需要定期檢測斷路器的絕緣性能，用專用設備預測和評估絕緣裝置的使用壽命。其次，為了降低因為工作人員操作失誤帶來的絕緣體損害問題，需要嚴格按照既定操作規范進行安裝、調試和檢修工作。需要注意的是，工作人員還需要對開關絕緣裝置、絕緣拉桿等進行定期清掃和檢查，避免灰塵影響設備正常運行。

3.3 合閘觸頭彈跳時間過長與分合閘不同期故障處理

工作人員可以在絕緣拉桿和傳動拐臂之間放置一個平墊片，避免出現合閘觸頭彈跳時間過長的問題。之后，可以再對滅弧室觸頭端面進行垂直度的調整，降低彈跳問題的發生概率。此外，針對真空斷路器分合閘不同期的故障，可以通過對分合閘機械特性進行測試，例如可以利用開關特性測試儀測試合閘觸頭彈跳時間、三相分合閘時間以及三相分合閘不同期時間等，在獲得測試數據后，再在斷路器觸頭開距標準和超行程標準的基礎上，對絕緣拉桿的長度進行合理的調整，最終降低三相觸頭分合閘不同期的時間。

3.4 彈簧儲能不到位處理

很多因素都有可能引發彈簧儲能不標準的問題。例如，針對儲能機老化的問題，需要工作人員及時進行電機更換；針對儲能機構提早脫扣的問題，工作人員需要對脫扣連鎖部件的裝配質量和精度進行優化；提升儲能齒輪的熱處理性能。

3.5 誤動、拒動故障預防與處理

針對誤動、拒動故障的預防和處理工作，工作人員應該重視提升回路工作的可靠性、避免臟污和銹蝕，利用萬用表對二次插頭狀況進行檢測等。

首先，為了改善控制回路工作的可靠性，工作人員需要在輔助開關節點做好防腐處理。合理調整聯動機構，避免出現變形或竄動問題，確保接線的可靠性。與此同時，操作機構作用的發揮會收到銹蝕和臟污的影響，進而引發分合閘拒動故障。工作人員應該保證操作機構運行環境的清潔度，并做好潤滑處理。此外，

針對合閘控制回路故障，工作人員應該判斷底盤輔助開關的基本情況，利用萬用表檢測二次插頭接通情況。如果二次插頭經過檢測證明其處于斷開狀態，則應該繼續測試輔助開關內部接線端子和二次插頭之間的連通狀況，從而判斷故障源頭。

4 結語

綜上所述，針對真空斷路器的故障，相關企業和工作人員應該針對常見故障的引發原因進行調整，做好故障預防和處理工作，從而減少誤動和拒動故障、彈簧儲能不到位的故障、真空度下降以及合閘觸頭彈跳時間過長與分合閘不同期等故障。