真空断路器的检修调试及应用

真空断路器的检修调试及应用

刘淑慧

黑龙江龙煤七台河矿业有限责任公司电力部黑龙江七台河154600

摘要：随着我国经济的发展、科技的进步和人们生活质量的提高，人们对电能的使用量越来越大，输送功率的使用也越来越大，对电能在输送中的安全性和可靠性要求越来越高。目前使用的高压断路器如果出现故障情况，维修难度比较大，在一定程度上满足不了现代供电需求，需要采用新型的高压真空断路器。真空断路器以其良好的灭弧性能、电弧不外漏、维修方便、环保等特点，得到了广泛的应用，尤其是10kV真空断路器以其良好的质量在10kV电压等级中几乎处于垄断地位。同时，近年来随着电力工业的迅猛发展，电力设备的状态检修是系统自动化水平以及对供电可靠性要求的提高而提出的一种检修策略。断路器作为输、配电网中的重点设备，使用量大面广，维修量大，且与供电可靠性密切相关，对其开展状态检修具有良好的社会和经济效益。

关键词：真空断路器；检修；调试；应用；分析

引言：电力系统的迅猛发展，真空断路器已经大批量地生产和使用。对于一线检修及运行人员来说，提高对真空断路器的认识，加强维护保养，使其安全运行，成了一个迫在眉睫的问题，分析真空断路器的原理与维修。随着用电量越来越大，高压真空断路器在我国的使用非常广泛。它是真空灭弧的一种断路器，这种断路器的优点主要有体积小、动作快、无火灾危险和寿命长等。灭弧室不需要进行全面检修，工作量比较小，一个动作可以进行连续万次的操作，利用真空断路器的这种特点，完全能够胜任配电工作，可以安装到高压配电装置中。

1.真空的绝缘特性

真空具有很强的绝缘特性，在真空断路器中，气体非常稀薄，气体分子的自由行程相对较大，发生相互碰撞的几率很小，因此，碰撞游离不是真空间隙击穿的主要原因，而在高强电场作用下由电极析出的金属质点才是引起绝缘破坏的主要因素。真空间隙中的绝缘强度不仅与间隙的大小，电场的均匀程度有关，而且受电极材料的性质及表面状况的影响较大。真空间隙在较小的距离间隙（2-3mm）情况下，有比高压力空气与SF6气体高的绝缘特性，这就是真空断路器的触头开距一般不大的原因。电极材料对击穿电压的影响主要表现在材料的机械强度（抗拉强度）和金属材料的熔点上。抗拉强度和熔点越高，电极在真空下的绝缘强度越高。

2.高压真空断路器的结构

高压真空断路器的放置位置主要是在灭弧室内，灭弧室内具有一定程度的真空度，真空室有非常强的绝缘性。真空断路器的主要组成是由操作机构、传动机构、真空灭弧室和相间隔板等部分组成，真空灭弧室由多种部分构成，触头在其中占有很大的作用，真空灭弧触头在高压真空断路器中的使用较为广泛，材料采用的是多元合金材料。设备的各个部件在真空空间内有非常高的绝缘性，很大程度上起到了灭弧的效果，电弧在一定条件下熄灭时会损坏触头。所以对触头质量要求也非常高，触头的种类有带螺旋槽型横向磁场触头、圆柱形触头和单极纵向磁场触头。圆柱形触头结构在真空断路器中使用范围不大，适用于真空负荷开关和一些小型断路器的真空灭弧室中，我国采用的基本上是圆柱形触头。

还有一种较为典型的触头是杯状触头，它主要特征是能够增加横向磁场强度，使电弧沿着触头进行加速运动，以此降低触头的磨损。纵向磁场触头可以在很大程度上对弧电压进行有效的降低来提高集聚电流。在纵向磁场中，电极表面有不同的阴极斑点出现，但是斑点程度不同不会对局部表面造成熔化，这样的触头就是纵向磁场触头，它主要是通过触头间隙来提升开断能力，间隙通过磁场结构来具体呈现。屏蔽罩在屏蔽系统中的作用非常重要，这种屏蔽罩有多种形式，一般采用的是不锈钢或者铜作为材料进行制作。固定主屏蔽罩有悬浮和带电两种的真空功。波纹管主要负责保证动电极的运行与长时间育旨。

3.断路器的结构和工作原理

真空断路器的生产厂家比较多，型号也较繁杂。

3.1断路器本体结构

断路器本体部分由导电回路，绝缘系统，密封件和壳体组成。整体结构为三相共箱式。其中导电回路由进出线导电杆，进出线绝缘支座，导电夹，软连接与真空灭弧室连接而成。

3.2操作机构

此机构为电动储能，电动分合闸，同时具有手动功能。整个结构由合闸弹簧，储能系统，过流脱扣器，分合闸线圈，手动分合闸系统，辅助开关，储能指示等部件组成。

3.3工作原理

真空断路器利用高真空中电流流过零点时，等离子体迅速扩散而熄灭电弧，完成切断电流的目的。

3.4动作原理

一是储能过程：当储能电机接通电源时，电机带动偏心轮转动，通过紧靠在偏心轮上的滚子带动拐臂及连板摆动，推动储能棘爪摆动，使棘轮转动，当棘轮上的销与储能轴套的板靠住以后，二者一起运动，使挂在储能轴套上上的合闸弹簧拉长。储能轴套由定位销固定，维持储能状态，同时，储能轴套上的拐臂推动行程开关切断储能电机的电源，并且储能棘爪被抬起，与棘轮可靠脱离。二是合闸操作过程：当机构接到合闸信号后（开关处于断开，已储能状态），合闸电磁铁的铁心被吸向下运动，拉动定位件向逆时针方向转动，解除储能维持，合闸弹簧带动储能轴套逆时针方向转动，其凸轮压动传动轴套，带动连板及摇臂运动，使摇臂扣住半轴，使机构处于合闸状态。此时，连锁装置锁住定位件，使定位牛不能逆时针方向转动，达到机构联销的目的，保证了机构在合闸位置不能合闸操作。三是分闸操作过程：断路器合闸后，分闸电磁铁接到信号，铁芯吸合，分闸脱扣器中的顶杆向上运动，使脱扣轴转动，带动顶杆向上运动，顶动弯板并带动半轴向反时针方向转动。半轴与摇臂解扣，在分闸弹簧的作用下，断路器完成分闸操作。

4.断路器的调试

4.1开距与超行程

断路器的开距与超行程的测量是在分合闸状态测量出的X值之差为断路器的开距，Y值之差为断路器的超行程。调整的方法为放长或缩短绝缘操作杆3或机构与主轴的连杆。

4.2分合闸机构调整

一是摇臂与半轴的扣接量为1.5-2.5mm，可以通过调整螺钉来实现。二是传动轴套转动最大角时。三是摇臂与半轴间要有1.5-2mm的间隙。四是以保证传动轴套回落到合闸位置时。

5.运行维护与检修试验

真空断路器的燃弧时间短，绝缘强度高，电气寿命也较高，触头的开距与行程小，操作的能量小，因此，机械寿命也较高。在日常的运行中，维护工作量很小，主要检查机构的运动部件磨损情况，紧固件有无松动，清除绝缘表面的灰尘，在活动部位注入一些润滑脂等。

总结：由上文可以看出，真空断路器在投入运行之前需要认真的调试，工作人员应对其每个环节进行详细的检查，主要是对各闸进行详细检测。在使用真空断路器之前需要对真空灭弧室的性能进行必要检测，保证符合要求之后再进行下一步环节。日常维护人员需要对容易出现故障的地方进行巡查，对真空断路器进行各环节的检查，做到日常维护，保证断路器的运行安全。

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