高壓斷路器是發(fā)電廠、變電所及電力系統(tǒng)中重要的控制和保護(hù)設(shè)備，它的作用是：

　　(1)控制作用。根據(jù)電力系統(tǒng)運(yùn)行的需要，將部分或全部電氣設(shè)備，以及部分或全部線路投人或退出運(yùn)行。

　　(2)保護(hù)作用。當(dāng)電力系統(tǒng)某一部分發(fā)生故障時(shí)，它和保護(hù)裝置、自動(dòng)裝置相配合，將該故障部分從系統(tǒng)中迅速切除，減少停電范圍，防止事故擴(kuò)大，保護(hù)系統(tǒng)中各類電氣設(shè)備不受損壞，保證系統(tǒng)無(wú)故障部分安全運(yùn)行。

　　高壓斷路器的主要結(jié)構(gòu)大體分為:導(dǎo)流部分，滅弧部分，絕緣部分，操作機(jī)構(gòu)部分。高壓開關(guān)的主要類型按滅弧介質(zhì)分為:油斷路器，空氣斷路器，真空斷路器，六氟化硫斷路器，固體產(chǎn)氣斷路器，磁吹斷路器。

　　高壓斷路器的試驗(yàn)類別主要分為:設(shè)備交接試驗(yàn)，大修后試驗(yàn)，預(yù)防性試驗(yàn)，專項(xiàng)鑒定試驗(yàn)。主要試驗(yàn)項(xiàng)目為:絕緣電阻測(cè)定、測(cè)量導(dǎo)管的介質(zhì)損失率、油試驗(yàn)、交流耐壓試驗(yàn)、回路直流電阻測(cè)定等項(xiàng)目。具體項(xiàng)目及要求按《電氣設(shè)備交接預(yù)防性試驗(yàn)規(guī)定》確定。

簡(jiǎn)介：隨著電力系統(tǒng)的發(fā)展，高壓斷路器設(shè)備的裝用量將大幅度上升，了解高壓斷路器設(shè)備的故障原因，采取積極的防范措施，對(duì)提高電網(wǎng)供電的可靠性是很有幫助的。
　　關(guān)鍵字：高壓斷路器設(shè)備常見事故
　　 隨著電力系統(tǒng)的發(fā)展，高壓斷路器設(shè)備的裝用量將大幅度上升，了解高壓斷路器設(shè)備的故障原因，采取積極的防范措施，對(duì)提高電網(wǎng)供電的可靠性是很有幫助的。

真空斷路器工作原理與其他斷路器相比之是滅弧介質(zhì)不同罷了，真空不存在導(dǎo)電介質(zhì)，使電弧快速熄滅，因此該斷路器的動(dòng)靜觸頭之間的間距很少。該斷路器一般用于電壓等級(jí)相對(duì)低的廠用電配置中！隨著電力系統(tǒng)的迅猛發(fā)展，10KV真空斷路器在我國(guó)已經(jīng)大批量地生產(chǎn)和使用。對(duì)于檢修人員來(lái)說(shuō)，提高對(duì)真空斷路器的認(rèn)識(shí)，加強(qiáng)維護(hù)保養(yǎng)，使其安全運(yùn)行，成了一個(gè)迫在眉睫的問(wèn)題。本文以ZW27—12為例，簡(jiǎn)要說(shuō)明真空斷路器的原理與維修。

一、真空的絕緣特性

真空具有很強(qiáng)的絕緣特性，在真空斷路器中，氣體非常稀薄，氣體分子的自由行程相對(duì)較大，發(fā)生相互碰撞的幾率很小，因此，碰撞游離不是真空間隙擊穿的主要原因，而在高強(qiáng)電場(chǎng)作用下由電極析出的金屬質(zhì)點(diǎn)才是引起絕緣破壞的主要因素。

真空間隙中的絕緣強(qiáng)度不僅與間隙的大小，電場(chǎng)的均勻程度有關(guān)，而且受電極材料的性質(zhì)及表面狀況的影響較大。真空間隙在較小的距離間隙（2—3毫米）情況下，有比高壓力空氣與SF6氣體高的絕緣特性，這就是真空斷路器的觸頭開距一般不大的原因。

電極材料對(duì)擊穿電壓的影響主要表現(xiàn)在材料的機(jī)械強(qiáng)度（抗拉強(qiáng)度）和金屬材料的熔點(diǎn)上。抗拉強(qiáng)度和熔點(diǎn)越高，電極在真空下的絕緣強(qiáng)度越高。

實(shí)驗(yàn)表明，真空度越高，氣體間隙的擊穿電壓越高，但在10-4托以上，就基本保持不變了，所以，要保持真空滅弧室的絕緣強(qiáng)度，其真空度應(yīng)不低于10-4托。

二、真空中電弧的形成與熄滅

真空電弧和我們以前學(xué)習(xí)的氣體電弧放電現(xiàn)象有很大的差別，氣體的游離現(xiàn)象不是產(chǎn)生電弧的主要因素，真空電弧放電是在觸頭電極蒸發(fā)出來(lái)的金屬蒸汽中形成的。同時(shí)，開斷電流的大小不同，電弧表現(xiàn)的特點(diǎn)也不同。我們一般把它分為小電流真空電弧和大電流真空電弧。

概述

　　真空斷路器是指觸頭在真空中關(guān)合、開斷的斷路器。

　　真空斷路器初由英、美研究,隨后發(fā)展到日本、德國(guó)和原蘇聯(lián)等其他國(guó)家。我國(guó)從1959年起開始研究真空斷路器的理論,到20世紀(jì)70年代初正式生產(chǎn)各類真空斷路器。真空滅弧室、操動(dòng)機(jī)構(gòu)、絕緣水平等制造技術(shù)的不斷創(chuàng)新和改進(jìn),使真空斷路器的發(fā)展極為迅速,在大容量、小型化、智能化及可靠性研究方面取得了一系列重大成果。

　　真空斷路器以具備良好的滅弧特性,適宜頻繁操作,電氣壽命長(zhǎng)、運(yùn)行可靠性高、不檢修周期長(zhǎng)的優(yōu)勢(shì),在當(dāng)今我國(guó)電力工業(yè)城鄉(xiāng)電網(wǎng)改造、化工、冶金、-鐵道電氣化以及礦山等行業(yè)得到了廣泛的應(yīng)用。產(chǎn)品從過(guò)去的ZN1-ZN5幾個(gè)品種到現(xiàn)在數(shù)十個(gè)型號(hào)、品種,額定電流達(dá)到 4000A,開斷電流達(dá)到5OKA,甚至有63kA,電壓達(dá)到35kV等級(jí)。

　　下面將從真空斷路器的幾個(gè)主要方面看它的發(fā)展及特點(diǎn),分別是真空滅弧室的發(fā)展、操動(dòng)機(jī)構(gòu)的發(fā)展、絕緣結(jié)構(gòu)的發(fā)展。

真空滅弧室的發(fā)展

　　利用真空介質(zhì)來(lái)熄滅電弧的設(shè)想在19世紀(jì)末就己提出,20世紀(jì)20年代制造出了早的真空滅弧室。但是由于受真空工藝、材料等技術(shù)水平的限制,當(dāng)時(shí)并未實(shí)現(xiàn)實(shí)用化。20世紀(jì)50年代以后,隨著新技術(shù)的發(fā)展解決了真空滅弧室制造中的很多難題,使真空開關(guān)逐漸達(dá)到實(shí)用水平。20世紀(jì)50年代中期美國(guó)通用電氣公司批量生產(chǎn)了額定開斷電流為12KA的真空斷路器。隨后在20世紀(jì)50年代末由于發(fā)展了具有橫向磁場(chǎng)觸頭的真空滅弧室,使額定開斷電流提高到3OKA的水平 o20世紀(jì)70年代后,日本東芝電氣公司研制成功了具有縱向磁場(chǎng)觸頭的真空滅弧室,使額定開斷電流又進(jìn)一步提高到5OKA以上。目前真空斷路器己廣泛用于 1OKV、35kV配電系統(tǒng)中,額定開斷電流己能做到5OKA-100KAo有些國(guó)家還生產(chǎn)了72kV/84kV級(jí)的真空滅弧室,但數(shù)量不多。

　　近年來(lái),我國(guó)真空斷路器的生產(chǎn)發(fā)展也很快。目前國(guó)內(nèi)真空滅弧室的技術(shù)與國(guó)外產(chǎn)品不相上下,有采用縱向、橫向的磁場(chǎng)技術(shù)、采用中央引燃觸頭技術(shù)的真空滅弧室,Cu-Cr合金材料制成觸頭已成功地開斷5OKA、63kAo中國(guó)的真空滅弧室已達(dá)到較高的水平,真空斷路器完全可以選用國(guó)產(chǎn)的真空滅弧室。

真空滅弧室的特點(diǎn)

　　真空滅弧室是真空斷路器的關(guān)鍵部件,它是采用玻璃或陶瓷作支撐及密封,內(nèi)部有動(dòng)、靜觸頭和屏蔽罩,室內(nèi)有負(fù)壓,真空度為133×10九133×lOJPa, 保證其開斷時(shí)的滅弧性能和絕緣水平。當(dāng)真空度降低時(shí),其開斷性能明顯降低,因此真空滅弧室不得受任何外力碰撞,嚴(yán)禁敲擊、手拍打,搬動(dòng)及維護(hù)時(shí)不得受力o 禁止把任何東西放在真空斷路器上,以防止落下時(shí)打壞真空滅弧室。出廠前真空斷路器經(jīng)過(guò)嚴(yán)格平行度檢查和裝配,維修時(shí)應(yīng)緊固滅弧室的各螺栓,以保證其受力均勻。

　　真空斷路器在真空滅弧室內(nèi)開斷電流并進(jìn)行滅弧,而真空斷路器本身沒(méi)有定性、定量監(jiān)測(cè)真空度特性的裝置,所以真空度降低故障為隱性故障,同時(shí),真空度降低將嚴(yán)重影響真空斷路器開斷過(guò)電流的能力,并導(dǎo)致斷路器的使用壽命急劇下降嚴(yán)重時(shí)會(huì)引起開關(guān)爆炸。

　　綜上所述真空滅弧室存在的主要問(wèn)題真空度降低。真空度降低的主要原因有以下幾點(diǎn)。

　　(1)真空斷路器是一個(gè)比較嬌嫩的元件,電子管廠出廠后,經(jīng)過(guò)多次運(yùn)輸顛簸、安裝震動(dòng)、意外碰撞等,都有可能產(chǎn)生玻璃或陶瓷封接的滲漏。

　　(2)真空滅弧室材質(zhì)或制作工藝存在間題,多次操作后出現(xiàn)漏點(diǎn)。

　　(3)分體式真空斷路器,如使用電磁式操作機(jī)構(gòu),在操作時(shí),由于操作連桿的距離比較大,直接影響開關(guān)的同期、彈跳、超行程等特性加快真空度降低。

真空滅弧室真空度降低的處理方法:

　　經(jīng)常觀察真空滅弧室定期使用真空開關(guān)真空度測(cè)試儀對(duì)真空滅弧室進(jìn)行真空度的測(cè)量,確保真空滅弧室的真空度在規(guī)定范圍內(nèi);當(dāng)真空度降低時(shí),必須更換真空滅弧室,并做好行程、同期、彈跳等特性試驗(yàn)。

操動(dòng)機(jī)構(gòu)的發(fā)展

　　操動(dòng)機(jī)構(gòu)是衡量真空斷路器性能優(yōu)劣的重要方面之一,影響真空斷路器可靠性的主要原因就是操動(dòng)機(jī)構(gòu)的機(jī)械特性。根據(jù)操動(dòng)機(jī)構(gòu)的發(fā)展可分為以下幾類。

手動(dòng)操動(dòng)機(jī)構(gòu)

　　靠于動(dòng)直接合閘的操動(dòng)機(jī)構(gòu)稱為手動(dòng)操動(dòng)機(jī)構(gòu),它主要用來(lái)操動(dòng)電壓等級(jí)低、額定開斷電流很小的斷路器。除工礦企業(yè)用戶外電力部門中手動(dòng)機(jī)構(gòu)已很少采用。手動(dòng)操動(dòng)機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、不要求配備復(fù)雜的輔助設(shè)備及操動(dòng)電源缺點(diǎn)是不能自動(dòng)重合閘,只能就地操作,不夠安全。因此,手動(dòng)操動(dòng)機(jī)構(gòu)已幾乎被手力儲(chǔ)能的彈簧操動(dòng)機(jī)構(gòu)所代替。

電磁操動(dòng)機(jī)構(gòu)

　　靠電磁力合閘的操動(dòng)機(jī)構(gòu)稱為電磁操動(dòng)機(jī)構(gòu)d配合國(guó)產(chǎn)ZN28-12型產(chǎn)品發(fā)展的有CD17型機(jī)構(gòu),結(jié)構(gòu)上也采用與真空滅弧室前后布置的方式。

　　電磁操動(dòng)機(jī)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)是機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)單、工作可靠、制造成本低,缺點(diǎn)是合閘線圈消耗的功率太大,需要備價(jià)格昂貴的蓄電池、合閘電流較大、結(jié)構(gòu)比較笨重、動(dòng)作時(shí)間較長(zhǎng),市場(chǎng)占有量逐漸減少。

1、小電流真空電弧

觸頭在真空中開斷時(shí)，產(chǎn)生電流和能量十分集聚的陰極斑點(diǎn)，從陰極斑點(diǎn)上大量地蒸發(fā)金屬蒸汽，其中的金屬原子和帶電質(zhì)點(diǎn)的密度都很高，電弧就在其中燃燒。同時(shí)，弧柱內(nèi)的金屬蒸汽和帶電質(zhì)點(diǎn)不斷地向外擴(kuò)散，電極也不斷的蒸發(fā)新的質(zhì)點(diǎn)來(lái)補(bǔ)充。在電流過(guò)零時(shí)，電弧的能量減小，電極的溫度下降，蒸發(fā)作用減少，弧柱內(nèi)的質(zhì)點(diǎn)密度降低，后，在過(guò)零時(shí)陰極斑消失，電弧熄滅。

有時(shí)，蒸發(fā)作用不能維持弧柱的擴(kuò)散速度，電弧突然熄滅，發(fā)生截流現(xiàn)象。

2、大電流真空電弧

在觸頭斷開大的電流時(shí)，電弧的能量增大，陽(yáng)極也嚴(yán)重發(fā)熱，形成很強(qiáng)的集聚型的弧柱。同時(shí)，電動(dòng)力的作用也明顯了，因此，對(duì)于大電流真空電弧，觸頭間的磁場(chǎng)分布就對(duì)電弧的穩(wěn)定性和熄弧性能有決定性的影響。如果電流太大，超過(guò)了極限開斷電流，就會(huì)造成開斷失敗。此時(shí)，觸頭發(fā)熱嚴(yán)重，電流過(guò)零以后仍然蒸發(fā)，介質(zhì)恢復(fù)困難，不能斷開電流。

三、斷路器的結(jié)構(gòu)和工作原理

真空斷路器的生產(chǎn)廠家比較多，型號(hào)也較繁雜。按使用條件分為戶內(nèi)（ZNx—**）和戶外（ZWx—**）兩種類型。主要由框架部分，滅弧室部分(真空泡)，和操動(dòng)機(jī)構(gòu)部分組成。

斷路器本體部分由導(dǎo)電回路，絕緣系統(tǒng)，密封件和殼體組成。整體結(jié)構(gòu)為三相共箱式。其中導(dǎo)電回路由進(jìn)出線導(dǎo)電桿，進(jìn)出線絕緣支座，導(dǎo)電夾，軟連接與真空滅弧室連接而成。

機(jī)構(gòu)為電動(dòng)儲(chǔ)能，電動(dòng)分合閘，同時(shí)具有手動(dòng)功能。整個(gè)結(jié)構(gòu)由合閘彈簧，儲(chǔ)能系統(tǒng)，過(guò)流脫扣器，分合閘線圈，手動(dòng)分合閘系統(tǒng)，輔助開關(guān)，儲(chǔ)能指示等部件組成。

工作原理

真空斷路器利用高真空中電流流過(guò)零點(diǎn)時(shí)，等離子體迅速擴(kuò)散而熄滅電弧，完成切斷電流的目的。

動(dòng)作原理

儲(chǔ)能過(guò)程：當(dāng)儲(chǔ)能電機(jī)14接通電源時(shí)，電機(jī)帶動(dòng)偏心輪轉(zhuǎn)動(dòng)，通過(guò)緊靠在偏心輪上的滾子10帶動(dòng)拐臂9及連板7擺動(dòng)，推動(dòng)儲(chǔ)能棘爪6擺動(dòng)，使棘輪11轉(zhuǎn)動(dòng)，當(dāng)棘輪11上的銷與儲(chǔ)能軸套32的板靠住以后，二者一起運(yùn)動(dòng)，使掛在儲(chǔ)能軸套上32上的合閘彈簧21拉長(zhǎng)。儲(chǔ)能軸套32由定位銷13固定，維持儲(chǔ)能狀態(tài)，同時(shí)，儲(chǔ)能軸套32上的拐臂推動(dòng)行程開關(guān)5切斷儲(chǔ)能電機(jī)14的電源，并且儲(chǔ)能棘爪被抬起，與棘輪可靠脫離。

合閘操作過(guò)程：當(dāng)機(jī)構(gòu)接到合閘信號(hào)后（開關(guān)處于斷開，已儲(chǔ)能狀態(tài)），合閘電磁鐵15的鐵心被吸向下運(yùn)動(dòng)，拉動(dòng)定位件13向逆時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng)，解除儲(chǔ)能維持，合閘彈簧21帶動(dòng)儲(chǔ)能軸套32逆時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng)，其凸輪壓動(dòng)傳動(dòng)軸套30，帶動(dòng)連板29及搖臂27運(yùn)動(dòng)，使搖臂27扣住半軸25，使機(jī)構(gòu)處于合閘狀態(tài)。此時(shí)，連鎖裝置28鎖住定位件，使定位牛不能逆時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng)，達(dá)到機(jī)構(gòu)聯(lián)銷的目的，保證了機(jī)構(gòu)在合閘位置不能合閘操作。

分閘操作過(guò)程：斷路器合閘后，分閘電磁鐵接到信號(hào)，鐵芯吸合，分閘脫扣器19中的頂桿向上運(yùn)動(dòng)，使脫扣軸16轉(zhuǎn)動(dòng)，帶動(dòng)頂桿18向上運(yùn)動(dòng)，頂動(dòng)彎板26并帶動(dòng)半軸25向反時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng)。

半軸25與搖臂27解扣，在分閘彈簧的作用下，斷路器完成分閘操作。

四、斷路器的調(diào)試

開距與超行程斷路器的開距與超行程的測(cè)量可以根據(jù)圖三所示，在分合閘狀態(tài)測(cè)量出的X值之差為斷路器的開距，Y值之差為斷路器的超行程。調(diào)整的方法為放長(zhǎng)或縮短絕緣操作桿3或機(jī)構(gòu)與主軸的連桿。

分合閘機(jī)構(gòu)調(diào)整

1、搖臂27與半軸25的扣接量為1.5~2.5mm,可以通過(guò)調(diào)整螺釘24來(lái)實(shí)現(xiàn)。

2、傳動(dòng)軸套30轉(zhuǎn)動(dòng)大角時(shí)，搖臂27與半軸間要有1.5~2mm的間隙，以保證傳動(dòng)軸套回落到合閘位置時(shí)，搖臂27能自動(dòng)扣接到半軸25上，可以通過(guò)螺釘31的調(diào)節(jié)來(lái)實(shí)現(xiàn)。

3、輔助開關(guān)2的轉(zhuǎn)換應(yīng)準(zhǔn)確可靠，可以通過(guò)調(diào)整輔助開關(guān)2的拐臂3位置及位桿4的長(zhǎng)短來(lái)實(shí)現(xiàn)。

4、在儲(chǔ)能過(guò)程中，當(dāng)棘爪到達(dá)后一個(gè)齒的高點(diǎn)時(shí)，應(yīng)能保證儲(chǔ)能軸套32上的拐臂使行程開關(guān)的觸點(diǎn)可靠切換，切斷電機(jī)電源，可以通過(guò)調(diào)整行程開關(guān)5的上下前后位置來(lái)實(shí)現(xiàn)。

5、調(diào)整分閘合閘彈簧的預(yù)拉長(zhǎng)度，保證斷路器的可靠分合，且分合閘速度達(dá)到規(guī)定值。

五、斷路器的控制回路

在我國(guó)的農(nóng)網(wǎng)35KV標(biāo)準(zhǔn)化變電站中，采用了控制母線和合閘母線分開的原則。

在短路器的輔助常閉接點(diǎn)與合閘線圈之間，把斷路器儲(chǔ)能行程開關(guān)的一對(duì)常開接點(diǎn)串聯(lián)進(jìn)控制回路。這樣，在斷路器未儲(chǔ)能的情況下，將不能進(jìn)行合閘操作。防止了在斷路器未儲(chǔ)能的情況下合閘，合閘回路保持，燒毀合閘線圈。

同時(shí)，在接線的過(guò)程中，要注意儲(chǔ)能行程開關(guān)接點(diǎn)中合閘母線與控制母線的極性要一致，防止出現(xiàn)在開關(guān)蓄能時(shí)，合閘回路的電弧擊穿行程開關(guān)，造成控制保險(xiǎn)的熔斷或控制空氣開關(guān)的掉閘。

這一點(diǎn)在綜合自動(dòng)化變電站上要特別注意。

六、運(yùn)行維護(hù)與檢修試驗(yàn)

真空斷路器的燃弧時(shí)間短，絕緣強(qiáng)度高，電氣壽命也較高，觸頭的開距與行程小，操作的能量小，因此，機(jī)械壽命也較高。在日常的運(yùn)行中，維護(hù)工作量很小，主要檢查機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)部件磨損情況，緊固件有無(wú)松動(dòng)，清除絕緣表面的灰塵，在活動(dòng)部位注入一些潤(rùn)滑脂等。