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真空断路器在开关柜中运用研究

发表时间：2020/12/23 来源：《基层建设》2020年第24期作者：李恩霖1 詹华栋2 袁权3 徐巧靖4

[导读] 摘要：真空断路器具有体积小、重量轻等优势特点，支持频繁操作，灭弧检修率低，当前在配电网中的应用较为广泛，其装置本身可保护变电站、发电厂中的电气设备，并支持在中置柜、双成柜、固定柜中使用，起到保护高压电气的作用。

        1.默飓电气有限公司浙江温州 325000；2.万控智造股份有限公司浙江温州 325000；
        3.默飓电气有限公司浙江温州 325000；4.浙江飞达电器有限公司浙江温州 325000；
        摘要：真空断路器具有体积小、重量轻等优势特点，支持频繁操作，灭弧检修率低，当前在配电网中的应用较为广泛，其装置本身可保护变电站、发电厂中的电气设备，并支持在中置柜、双成柜、固定柜中使用，起到保护高压电气的作用。本文就真空断路器使用特点和真空断路器在开关柜中运用进行分析探究。
        关键词：断路器；开关柜；真空
        引言
        真空断路器分为多个电压等级，额定电流可达到5000A，在现代科学技术支持下，相关研究人员不断研究开发，逐步完善真空断路器制定技术标准。因此，真空断路器技术在我国近十年来得到蓬勃发展，相关研究人员有必要进一步探究真空断路器在开关柜中的应用，促使真空断路器性能不断提升。
        一、真空断路器使用特点
        基于真空断路器原理看，当动、静触头在操作机构作用下分闸时，触头会产生电弧，触头表面在高温下挥发出蒸汽，触头本身设计较为特殊，当电流通过时，将产生一定的磁场，电弧则在磁场作用下沿触头表面切线方向快速运用，并在金属圆筒上凝结部分的金属蒸汽，当电弧自然通过时，则熄灭。真空断路器的触头开距小，10kv真空断路器的触头开距一般在10mm，操作机构的操作功率小，机械部分的行程小，机械寿命较长；同时，燃弧时间短，与开关电流大小无关，通常只有半周波；熄弧后，触头间隙介质恢复速度快，对开断近区故障性能较好[1]。基于触头在开断电流时磨损量较小，则触头电气寿命长，此种真空断路器装置适用于开断容性负荷电流。
        二、真空断路器在开关柜中运用
        “开关柜”作为一种电设备，外线进入柜内主控开关，随之进入分控开关，各分路按照需求进行设置，保证设备运行的可靠性。
        （一）真空断路器检查
        真空断路器检查范围：同期、行程、弹跳、分/合闸速度以及外部电气、绝缘性、辅助触及点等；在安装真空断路器前，相关操作人员要熟练掌握实际操作流程，按照安装说明书逐项检查螺钉是否松动、灭弧室有无损伤等，在各个转动关节上涂润滑油，做好相关的测试实验，同时，检查人员应当手动分/合闸3~5min，无异常情况下，可通电开始操作；另外，检修人员检查了真空断路器的触头开关、行程、弹跳等要素的参数，并根据真空断路器装置运行情况及时调整参数。检修人员要重点检查寿命长、老化的真空断路器装置，及时更新换代。定期巡查玻璃外壳真空灭弧室，观察弧光颜色，黄绿色为正常，呈现紫红色则表示真空灭弧室失效。一般在真空度下降严重时，弧内颜色变灰暗，开断电流后，出现暗红色弧光。按照检修要求，定期开展一次工频耐压试验，多次试验放电后，耐压值仍然不符合耐压标准的情况下，则表明真空度严重下降，必须更换装置。

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检查触头的行程，详细记录检修要点，根据行程量变化情况，分析真空灭弧室是否存在触头磨损严重的现象，并及时进行更换。
        在开关柜中实际应用真空断路器过程中，相关操作人员要注意电压超高现象，为避免重燃现象的发生，要使用装置性能较好的金属氧化物避雷器等相关装置进行预防。全面考量影响真空度下降的内外部因素，做好耐压试验，加强对超触头压力的控制，及时更换掉变形损伤的触头，一般情况下，允许触头电磨损最大值为3mm，当磨损值下降至3mm以下，则需要更换真空灭弧室；为控制好真空灭弧室触头电磨损值，做好进修和必要的维护显得尤为重要，加强对开距和超程的比较，科学计算出触头的磨损值，保证真空断路器从根本上控制电器设备正常使用。
        （二）真空断路器的维护
        一般情况下，应当就真空断路器故障制定检修周期计划，至少每年进行一次停电检查维护，检查范围包括：对管子进行端口工频耐压试验，测试真空度记录在册；对绝缘件进行工频耐压试验；测试断路器开距、接触行程和机械特性，详细记录检修情况；对各个连接件的螺栓、螺母进行调整，仔细检查辅助开关拐臂处连接的小螺钉以及真空管动导电杆连接的螺母是否松动；对各转动关节处的卡簧进行检查，确认销子是否产生松脱问题，并适当地添加润滑油膏，保证转动关节的灵活性；对使用电流＞1600A以上的真空断路器，开展直流电阻测试，并详细记录；及时更换真空管，更换后需要做好机械特性测试和耐压试验，在年检后以及投入应用前，需要连续空载操作8~10次，确保具备实际应用的可行性后，正常投入应用。
        通常，真空断路器在实际应用中，基于装置本身等因素，会产生真空度低故障，也称隐形故障，危险程度较高。相关人员针对隐形故障因素进行分析发现，真空泡内材质或制作工艺存在微小的漏点，加之真空泡制作工艺缺陷，频繁操作后则会出现漏点[2]。就分体式真空断路器来说，在实际操作过程中，操作连杆的距离较大，影响到开关同期、弹跳、超行程等，加快了真空度降低速度。此类故障隐患危害性大，影响真空断路器装置电流流通能力，缩短装置寿命，甚至引起开关爆炸现象的发生。
        针对真空度低故障，相关人员通过实践经验总结，建议在真空断路器停电状态下进行检修，利用真空测试仪测试真空泡的真空度，将真空泡的真空度控制在一定范围内；在真空度偏低的情况下，相关作业人员必须及时更换真空泡，开展通气、行程和弹跳试验；选用真空断路器期间，必须对厂商资质进行审核，保证真空断路器质量符合实际应用标准，尽量选取本体与操作机构一体的真空断路器。在电厂、发电站等实际场景应用中，相关检修人员要定期开展检修检查作业，检查真空断路器真空泡外部是否放电，若出现放电现象，则及时停电进行更换。同时，检修人员在检修过程中要做好同期、弹跳和超行程特性测试，保证真空断路器在电气设备中切实起到维护和控制作用。
        结论
        综上所述，真空断路器装置本身的优势作用显著，在开关柜使用过程中，对真空断路器性能要求较高，基于此，相关设计人员要不断优化装置结构设计，保证真空断路器装配质量，切实保证设备运行的可靠性，同时，要定期开展检修作业，加强维护，排除安全隐患，强化真空开关设备整体使用性能。
        参考文献：
        [1]张敬涛,丛艳伟,康世荣.手车式真空断路器联锁设计及优化分析[J].科学技术创新,2020(31):177-178.
        [2]洪新春,余银钢,吴喜生.真空断路器操作过电压试验分析及其防护[J].电工技术,2020(18):49-50+52.