10kv真空斷路器故障分析及處理意見
目前在10KV 及以下電壓等級配電網(wǎng)絡中,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(shù)少、檢修維護工作量小、電壽命長、防燃、防爆、運行可靠性高等優(yōu)點,但在使用過程中也應注意預防故障。本文對常見的故障與原因進行了分析,提出了處理意見。
近年來,真空開關發(fā)現(xiàn)缺陷和發(fā)生事故的次數(shù)有所增多,主要表現(xiàn)為真空泡慢性、漏氣機構卡阻等方面,這就要求切實加強真空開關在選型、安裝、運行、檢修等方面的全過程質量管理工作。真空斷路器主要由真空滅弧室、操作機構及支撐部分組成。其滅弧原理是:在真空中由于氣體分子的平均自由行程很大,氣體不容易產(chǎn)生游離,真空的絕緣強度比大氣的絕緣強度要高的多。當開關分閘時,觸頭間產(chǎn)生電弧。觸頭表面在高溫下?lián)]發(fā)出金屬蒸氣,由于觸頭設計為特殊形式,在電流通過時產(chǎn)生一磁場,電弧在此磁力的作用下沿觸頭表面切線方向快速運動,在屏蔽罩上凝結了部分金屬蒸氣,電弧在自然過零時就熄滅了,觸頭間的介質強度又迅速恢復起來。真空斷路器的常見故障較多,這里真空技術網(wǎng)(http://www.mp99x.cn/)選取真空滅弧室的漏氣、絕緣故障進行分析。
一、真空滅弧室的漏氣問題
1、故障現(xiàn)象與原因
真空斷路器是以在真空中熄弧為特點,但不是在任何真空度下都可以,而是在某一定真空度范圍內才具有良好的絕緣和滅弧性能。真空開關中的內部真空度通常在6.5×10-1.3×10 Pa 范圍內。真空滅弧室的不同、動靜觸頭結構的不同、屏蔽罩的封接不同、殼體材料的不同、波紋管材質和加工方法的不同等,都會影響真空滅弧室的性能。我國的真空技術已能保證真空開關需要的真空度,而且封接技術可保證不漏氣,保持真空度。真空斷路器的電壽命由真空滅弧室的電壽命決定。高壓真空斷路器應用或保管環(huán)境的污穢等級、濕度、鹽霧等選擇不夠合適,有害氣體、凝露造成波紋管點狀腐蝕,可導致波紋管和蓋板及封接面的漏氣。隨著真空滅弧室使用時間的增長和開斷次數(shù)增多,其真空度也可逐步下降,下降到一定程度將會影響它的開斷能力和耐壓水平。真空斷路器的觸頭多為對接式結構,在分合操作中可能產(chǎn)生不同程度的反彈現(xiàn)象,不論分閘反彈還是合閘反彈都會給運行帶來危害。分合閘時的沖擊速度及沖擊力較大發(fā)生彈跳都可能產(chǎn)生觸頭和導電桿的變形,甚至產(chǎn)生裂紋。反彈可能導致波紋管經(jīng)受強迫振動可能產(chǎn)生裂紋,使滅弧室漏氣。真空斷路器在真空泡內開斷電流并進行滅弧,而真空斷路器本身沒有定性、定量監(jiān)測真空度特性的裝置,所以真空度降低故障為隱性故障,其危險程度遠遠大于顯性故障。真空度降低將嚴重影響真空斷路器開斷過電流的能力,并導致斷路器的使用壽命急劇下降,嚴重時會引起開關爆炸。
2、故障處理
保證高壓真空斷路器超行程、觸頭行程在規(guī)定范圍,合理的選擇使用和儲存環(huán)境,是解決真空滅弧室漏氣問題的重要措施。真空斷路器在安裝或檢修時,除了要嚴格地按照產(chǎn)品安裝說明書中要求調整測量觸頭超行程。真空滅弧室的觸頭接觸面在經(jīng)過多次開斷電流后會逐漸被電磨損,觸頭行程增大,也就相當波紋管的工作行程增大,波紋管的壽命會迅速下降,通常允許觸頭電磨損最大值為3mm 左右當累計磨損值達到或超過此值,真空滅弧室的開斷性能和導電性能都會下降,真空滅弧室的使用壽命已到。
為了能夠較準確地控制每個真空滅弧室觸頭的電磨損值,必須從滅弧室開始安裝使用時起,每次預防性試驗或維護時,就準確地測量開距和超行程并進行比較,當觸頭磨損后累計減小值就是觸頭累計電磨損值。新斷路器在投運前應測量分、合閘速度,因為它不僅可以建立原始技術資料,同時也可以及時發(fā)現(xiàn)產(chǎn)品質量上的一些問題,以便及時采取措施。當真空度降低時,必須更換真空泡或更換真空斷路器,并做好行程、同期、彈跳等特性試驗。
二、絕緣故障
1、故障現(xiàn)象與原因
真空斷路器之所以如此輝煌,這與真空斷路器技術的不斷進步是分不開的。固封極注技術,就是真空斷路器技術巨大進步的體現(xiàn)。真空斷路器的極柱絕緣經(jīng)歷了空氣絕緣- 復合絕緣- 固封絕緣。這就形成了三代真空斷路器。在第一代空氣絕緣中,帶電部分完全裸露在空氣中,它的絕緣水平隨著空氣中的濕度、灰塵以及運輸過程的磕碰而變化,并易受小動物等異物的影響。在第二代復合絕緣中,將滅弧室保護在環(huán)氧樹脂套筒內。但這種套筒沒有完全把高壓帶電部分包起來,里面還會灰塵、潮氣、昆蟲等影響。第三代絕緣也就是固封極柱,通過APG 工藝,利用環(huán)氧樹脂將滅弧室及上下出線端全部包封。這樣做不僅縮小了滅弧室尺寸,而且徹底不受外界環(huán)境(灰塵、潮氣等)的影響,提高了耐氣候性,此時環(huán)氧樹脂不僅作為一次部分的主絕緣,而又是它的機械支撐,其電場分布和應力分布優(yōu)于各種形狀的絕緣隔板結構。
目前,真空開關的使用狀況是三代真空斷路器共存。其中,由于第三代固封極柱真空斷路器的極柱固封技術是一種嶄新的技術,在國外也只有極少制造公司掌握這種技術。2003 年,我國同時研制出兩種固封極柱真空斷路器:VEP 型和VSM型。第三代固封極柱真空斷路器在市場的占有量還有限,大部分真空斷路器是第二代復合絕緣,受外界環(huán)境影響較大。運行中產(chǎn)生的熱量和電場應力都會使絕緣產(chǎn)生老化。絕緣故障在真空開關設備中仍居多,其威脅是不言而喻。
2、故障預防與處理
絕緣事故的預防主要從以下方面著手,一是從選擇真空斷路器時就考慮使用環(huán)境和平時維護檢修的條件,選擇質量可靠的產(chǎn)品。二是在安裝、調試、檢修過程中工裝工藝到位,防止操作過程中機構運動對絕緣體的外力破壞。三是在運行時的環(huán)境得到充分保證減少灰塵、潮氣等對設備的影響。減小維護周期,定期對開關的絕緣部分包括絕緣拉桿進行必要的清掃和外觀檢查。四是定期按規(guī)程規(guī)范對絕緣進行檢測。另外,加強絕緣壽命預測對減少絕緣事故有著重要的意義。一旦發(fā)生絕緣事故,其處理遵循找準事故原因采取相應對策的原則,對損壞的絕緣器件進行更換,并進行絕緣試驗。
三、一些建議
在現(xiàn)場運行管理中,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措施應予以進一步完善?偨Y以上典型故障形式,應做好以下工作
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,條件允許時應檢查拐臂、傳動桿的位置,確認斷路器分閘到位。
2、斷路器分閘操作后,檢查饋電線路的電流表、功率表、計量表以及相關的電流回路也可作為判斷是否帶電的輔助措施。
3、完善開關小車示溫貼片的設置和檢查制度。可增設開關極柱上接線端子處(打開防塵罩后可見)的示溫貼片。并結合停電進行檢查,發(fā)現(xiàn)異常及時處理。
真空斷路器的故障多種多樣,運行人員應加強運行巡視,強化日常的維護檢測,在操作中注意觀察有無異,F(xiàn)象,發(fā)現(xiàn)隱患后及時消除缺陷,嚴格執(zhí)行電氣設備預防性試驗規(guī)程要求,保證檢修到位,確保修試質量,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。