真空斷路器常見故障原因分析及處理

一、真空斷路器工作原理

真空斷路器因其滅弧介質和滅弧後觸頭間隙的絕緣介質都是高真空而得名;其具有體積小、重量輕、適用於頻繁操作、滅弧不用檢修的優點,在配電網中應用較為普及。真空斷路器技術標準真空斷路器在我國近十年來得到了蓬勃的發展,至今方興未艾。產品從過去的ZN1~ZN5幾個品種發展到現在數十多個型號、品種,額定電流達到5000A,開斷電流達到50kA的較好水平,並已發展到電壓達35kV等級。

真空斷路器是電力系統中主要的開關設備。真空斷路器在電力系統中的作用是:當電力系統正常運行時,真空斷路器能切斷和接通線路及各種電氣設備的空栽和負載電流;當電力系統發生故障時,真空斷路器和繼電保護配合,迅速切除故障電流,防止擴大事故範圍。

二、真空斷路器主要構成

1.支架:安裝斷路器各功能組件的架體。

2..真空滅弧室:是真空斷路器的熄弧元件。

3.導電迴路:使滅弧室的動端與靜端連接構成的電流通道。

4.傳動機構:實現滅弧室的合、分閘操作。

5.絕緣支撐:絕緣支持件將各功能元件,架接起來滿足斷路器的絕緣要求。

6.操動機構:是真空斷路器的動力驅動裝置。真空斷路器對操動機構的基本要求如下:a.要有足夠的合閘輸出功;保證真空斷路器具有關合短路故障電流的能力。

b.機構的輸出特性儘量與真空斷路器的反力特性相匹配。

c.真空開關具有足夠的動穩定性。

d.要保證在65%~12既分閘電壓下能正常分閘,而在30%額定操作電壓下不得分閘。

e.操作機構應具有自由脫扣的功能。

f.具有電動或手動操作功能。

三、真空斷路器的常見故障分析及處理經驗

1.真空斷路器真空泡真空度降低

真空斷路器在真空泡內開斷電流並進行滅弧。由於真空斷路器本身沒有定性、定量監測真空度特性的裝置,所以真空度降低,故障不易被發現,其危險程度遠遠大於其它顯性故障。出現真空度降低的主要原因有:真空泡內波形管的材質或製作工藝存在問題,多次操作後出現漏點;真空泡的材質或製作工藝存在問題,真空泡本身存在微小漏點;分體式真空斷路器在操作時,由於操作連杆的距離比較大,直接影響真空斷路器的同期、彈跳、超行程等特性,使真空度降低的速度加快。真空度降低將嚴重影響真空斷路器開斷電流的能力和使用壽命,在真空度比較低時還會引起真空斷路器的爆炸,所以在進行真空斷斷路器定期檢修時,必須使用真空測試儀對真空泡進行真空度的定性測試,確保真空泡具有一定的真空度;當真空度降低時,必須更換真空泡,並做好行程、同期、彈跳等特性試驗。

2.真空斷路器合閘失靈

真空斷路器拒絕合閘,有四個方面的原因:線路上有故障;操作不當;操作、合閘電源問題或電氣二次迴路故障;斷路器本體傳動機構和操動機構的機械故障。處理斷路器拒絕合閘故障,必須善於區分故障範圍先判定是否斷路器合於預伏故障線路上引起跳閘,可從合閘操作時有無短路電流引起的表計指示衝擊擺動及有無照明燈突然變暗,電壓表指示突然下降來判斷。如判明線路有故障,隔離故障區域後再投斷路器。判明是否屬於操作不當,應檢查有無裝合閘保險,控制開關是否復位過快或未到位以及轉換開關是否位置正確等。檢查操作合閘電源電壓是否過高或過低,檢查操作合閘保險是否熔斷或接觸不良,檢查控制開關及輔助觸頭是否接觸不良,迴路是否斷線或接線錯誤。檢查操動機構是否卡死,輔助觸頭和機構調整是否不當。一般是操作機構連接部件的間隙不合格造成的,需要檢查並更換新的高硬度的合格零件。

3.真空斷路器分閘失靈

根據故障原因的不同可分為:真空斷路器遠方遙控操作分閘;但真空斷路器不能斷開。其原因有:分閘操作迴路斷線;分閘線圈斷線;操作電源電壓降低;分閘線圈短路,分閘能力降低;分閘頂杆變形,分閘時存在卡澀現象等。如果分閘失靈發生在事故時,將導致事故的擴大。所以運行人員若發現分合閘指示燈不亮,應及時檢查分合閘迴路是否斷線;檢修人員在停電檢修時應注意測量分閘線圈的電阻,檢查分閘頂杆是否變形;如果分閘頂杆的材質為銅質應更換為鋼質;必須進行低電壓分合閘試驗,以保證真空斷路器性能可靠。

4.真空斷路器彈簧操作機構合閘儲能迴路故障

彈簧操作機構合閘儲能迴路故障的現象有:合閘後無法實現分閘操作;儲能電機運轉不停止等。其原因主要是行程開關安裝位置的偏上或偏下,以及行程開關是否損壞。在合閘儲能不到位的情況下,若線路發生事故,而真空斷路器拒分閘,將會導致事故越級,擴大事故範圍;如儲能電機損壞,則真空斷路器無法實現分合閘。運行人員在倒閘操作時,應注意觀察合閘儲能指示燈,以判斷合閘儲能情況。如出現上述故障時,應調整行程開關的位置,實現電機準確斷電或更換已損壞的行程開關。檢修人員在檢修工作結束後,應就地進行2次分合閘操作,以確定真空斷路器在良好狀態。

5.真空斷路器分合閘不同期,彈跳數值大

此故障為隱性故障,必須通過特性測試儀的測量才能得出有關數據。出現這種故障的原因有:真空斷路器本體機械性能較差,多次操作後,由於機械原因導致不同期,彈跳數值偏大;分體式斷路器由於操作杆距離較大,分閘力傳到觸頭時,各相之間存在偏差,導致不同期、彈跳數值偏大。如果不同期或彈跳數值偏大,都會嚴重影響真空斷路器開斷電流能力,影響真空斷路器的使用壽命。由於分體式真空斷路器存在諸多故障隱患,在更換真空斷路器時應使用一體式真空斷路器;定期檢修工作時必須使用特性測試儀進行有關特性測試,及時發現問題。通過對真空斷路器的常見故障分析及處理經驗總結,可以更好的指導動力廠做好真空斷路器運行、維護、檢修等工作,保證真空斷路器的安全、可靠運行。

6.其它故障

斷路器機構儲能後,儲能電機不停,此時應調整行程開關安裝位置,使得搖臂在最高位置時能將行程開關常閉接點打開;斷路器直流電阻增大。此時需要調整滅弧室觸頭開距和超行程;斷路器合閘彈跳時間增大。可以適當增大觸頭彈簧的初壓力或更換觸頭彈簧;若拐臂、軸銷間隙超過0.3mm,可更換拐臂、軸銷;調整傳動機構,利用機構在合閘位置超過主動臂死點時傳動比很少的特點;將機構向靠近死點方向調整,可減小觸頭合閘彈跳;斷路器中間箱CT表面對支架放電;斷路器滅弧室不能斷開。通常是由於滅弧室真空度下降,滅弧室內絕緣下降,耐壓不合格所造成的。

四、小結

真空斷路器作為新一代先進開關設備在逐步得到廣泛應用,但隨著其應用增多,也不可避免出現缺陷率和故障率升高的現象。目前真空斷路器故障多種多樣,除了本文分析一些常見故障外在日常使用中仍可能發生一些新問題,為使真空斷路器可靠工作,運行人員應加強巡視強化日常的維護檢測,及時發現問題及時匯報解決。檢修人員應嚴格執行電氣預防性試驗,嚴格按規程要求,確保檢修質量,提高設備健康水平,避免事故發生。

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