真空斷略器的質(zhì)量管理

1、空斷略器質(zhì)量管摘要：該文敘述了真空斷路器在訂貨、現(xiàn)場檢修時怎樣判別斷路器的質(zhì)量及運行中的注意事項，以充分發(fā)揮真 空斷路器的優(yōu)越性，保障斷路器設(shè)備安全運行，提高供電可靠性。關(guān)鍵詞：真空斷路器；陶瓷泡；質(zhì)量管理10kV真空斷路器作為新一代斷路器，在電力系統(tǒng)從 1994年開始使用以來，得到廣泛應(yīng)用。較之 10kV油斷路器，它具有開斷容量大、滅弧性能好、機械壽命長、運行維護量小、檢修周期長等特點。隨著推行斷路器無 油化的改造，各供電公司正逐步更換原有的充油斷路器。由于大量使用真空斷路器，且訂貨、安裝、檢修存在 一定的不嚴密性，造成在使用過程中出現(xiàn)了不少外部、內(nèi)部缺陷及故障，主要表現(xiàn)在真空泡慢性漏氣和機

2、構(gòu)受 阻等方面，為了提高設(shè)備運行的可靠性，這就要求加強真空斷路器在選型、安裝、運行、檢修等方面的質(zhì)量管 理工作。1 嚴把定貨質(zhì)量關(guān)斷路器的核心部件是滅弧室，而滅弧室的質(zhì)量好壞主要決定于真空泡的質(zhì)量，真空泡一般有陶瓷泡和玻璃 泡兩種。早期生產(chǎn)的真空泡均為玻璃泡，它的額定極限開斷次數(shù)一般大于20 次，隨著新技術(shù)的發(fā)展，需要有較大的極限開斷電流的斷路器，便產(chǎn)生了新一代真空泡即陶瓷泡。陶瓷泡由于采用了先進的焊接技術(shù)，密封性 能較好，機械強度高，爬距大，電壽命較長，開斷容量大，極限開斷次數(shù)一般大于30 次，但陶瓷金屬化的抗折強度是它的薄弱環(huán)節(jié)。通過對 6000 只陶瓷泡和玻璃泡的跟蹤比較，對兩者的優(yōu)劣有

3、一個全面了解，如表1 所示。從以上 3000 只真空泡跟蹤運行分析，在今后的真空斷路器選型中應(yīng)首選新一代真空泡陶瓷泡。滅弧室要經(jīng)過老練，老練工藝包括電壓老練和電流老練。電壓老練目的在于消除滅弧室內(nèi)部和外部的毛刺， 金屬和非金屬微粒、各種污穢物等。電流老練工藝專為真空滅弧室設(shè)定，電流老練用持續(xù)的擴散型電弧，在電 極表面不斷運動，以盡可能徹底地清除電極表面的毛刺、金屬氧化物、金屬和非金屬微粒以及各種污穢物等有 害物質(zhì)，并通過燃弧中產(chǎn)生的電極材料的吸氣作用，使滅弧室內(nèi)部保持良好的真空度。電流的老練是去除觸頭表面的微片和微粒，使它形成一個細晶粒層，消除吸附劑氣體和污染物，尤其是大電流老練，可有效地消除

4、微 片和微粒（因為很大的電弧能量可以直接將它熔化）。此外，細晶粒層可以降低冷焊力，增加材料韌性，而使 觸頭材料更不易產(chǎn)生脫落現(xiàn)象。只經(jīng)過高壓火花老練過的電極表層材料的晶相觀察，其晶格直徑為幾十個微米， 而經(jīng)過電流老練過的陰極表面晶粒直徑在1 微米以下。經(jīng)過電流老練的真空室重燃率大大減小，所以選真空斷路器一定要選經(jīng)過電壓和電流雙重老練的滅弧室。2 加強運行巡視真空斷路器在運行中加強巡視管理，可及時發(fā)現(xiàn)一些缺陷，避免一些設(shè)備故障，造成停電事故。在操作中 善于用眼和耳感覺器官，注意設(shè)備運行中有無異?，F(xiàn)象，如在分閘操作中，開關(guān)斷開后，檢查電纜頭的帶電顯 示裝置有無顯示帶電；拉開母線側(cè)開關(guān)時，觀察刀口有

5、無火花和真空泡，有無閃光（玻璃泡）；在斷開變壓器 低壓側(cè)進線斷路器和母聯(lián)斷路器， 10kV 母線停電時，觀察該段母線TV 有無電壓量輸出等。 2000 年某變電站在進行 10kV 母線操作時就避免了一次斷路器爆炸事故：當時 10kVI 母進行停電操作，在斷開 100、 101 斷路器， 未拉開101上隔離開關(guān)時，運行人員發(fā)現(xiàn)I段TVA相帶電顯示燈亮，后經(jīng)試驗人員鑒定101斷路器A相真空泡搖斷口絕緣電阻為 0，證實該相斷路器嚴重漏氣，從而避免了事故發(fā)生的可能。3 嚴把預試周期、交接試驗關(guān)真空斷路器岀問題的時間主要集中在設(shè)備投運 0.52年之間，這時真空斷路器的運行狀態(tài)較不穩(wěn)定，需加強運行檢測。所

6、以濟源供電公司規(guī)定：對新投運斷路器運行一年要對機構(gòu)進行一次維護工作，重新測量斷路器 分、合閘線圈的動作電壓值，斷路器的機械及電氣特性試驗，如新測參數(shù)與投運參數(shù)相比較無明顯變化時（特 別是真空度的變化），可轉(zhuǎn)入正常檢修周期。有條件時半年后對新投運斷路器進行一次全面電氣特性試驗，進 行參數(shù)對比。3.1 絕緣測試絕緣的定義是用電阻表示的，檢測是使用承受的電壓和泄漏的電流進行的有些用戶包括供電公司經(jīng)常采用搖表（兆歐表）測絕緣電阻的方法，單個滅弧室的電阻應(yīng)在MD級。此種方法在一定范圍內(nèi)能反映一些問題，但有其局限性，測量數(shù)據(jù)受環(huán)境因素影響較大。一般產(chǎn)品的絕緣裕度較大，但是在做耐壓試驗時由于外界因素，以及各

7、相之間電場干擾，會降低絕緣水平， 從而出現(xiàn)閃絡(luò)擊穿現(xiàn)象，遇到此類問題應(yīng)對滅弧室及支撐絕緣件表面進行外絕緣處理，所以在沒有外絕緣保護 的情況下極易出現(xiàn)閃絡(luò)擊穿，嚴重的會造成滅弧室損壞。3.2 耐壓試驗最常見、最直接的判斷方法是工頻耐壓測試。原因是高壓真空電器遵循巴申定律(就是電器內(nèi)的氣體壓強 與耐受電壓能力的關(guān)系)。工頻耐壓法是真空斷路器處于開斷狀態(tài)下，在動、靜觸頭之間施加一定的工頻電壓， 檢測泄漏電流的大小及觀察滅弧室內(nèi)的放電現(xiàn)象，真空滅弧室內(nèi)部不應(yīng)有持續(xù)的放電現(xiàn)象，否則應(yīng)更換真空滅 弧室。其優(yōu)點是原理簡單，操作方便，能定性地檢測真空滅弧室的好壞。交接試驗時要注意，作工頻耐壓前， 要把真空斷路

8、器觸頭機械行程調(diào)整為要求值后，再加壓試驗。3.3 真空度測試判定這種方法是建立在管內(nèi)氣體處于分子流條件下的測量方法，在有一定真空度情況下比較有效，但在完全漏 氣的情況下容易出現(xiàn)誤判。它的測試原理與搖表比較相似，在斷口間氣體分子不是處于分子流條件下，被電離 的氣體分子不能被收集到，造成測量的真空度較高，所以測量真空度必須與工頻耐壓測試相結(jié)合進行。3.4 遵循行業(yè)標準行業(yè)標準1035kV戶內(nèi)高壓真空斷路器訂貨技術(shù)條件(DL4301991 )規(guī)定，真空斷路器滅弧室在有效期1520年，真空滅弧室真空度不得大于6.6 X 10-2Pa行業(yè)標準3.640.5kV戶內(nèi)交流高壓真空斷路器(TB3855-199

9、6 )規(guī)定，用于裝配真空斷路器的真空滅弧室內(nèi)的氣體壓力應(yīng)低于1.33 X 10-3Pa3.5 工頻耐壓法、真空度測試法及其優(yōu)缺點真空滅弧室漏氣的故障分兩種，硬故障即外殼破裂、波紋管破損而進氣，使滅弧室失去真空度，與周圍大 氣相通；軟故障即滅弧室并未與大氣相通，而是由于制造工藝、運輸、安裝及使用維護等原因，使滅弧室內(nèi)的 氣體壓力高于允許值，滅弧室不能滿足正常開斷容量，存在潛伏性故障。傳統(tǒng)的檢測方法工頻耐壓法，對真空滅弧室的 “硬故障 ”比較有效，能定性的區(qū)分真空滅弧室的好壞。但對 “軟故障 ”就無能為力，因為當真空度 在1X 10-21X 10-3Pa之間時，工頻耐壓試驗都能通過，不能分辨岀其中

10、的差別，真空度測試儀可以對1X 10- 1X 10-5Pa范圍內(nèi)的真空度進行準確測量，掌握滅弧室真空度的變化情況，了解真空滅弧室的泄漏發(fā)展情況，使 得對真空滅弧室的檢測從定性上升到定量階段，并且可以根據(jù)一定間隔時期內(nèi)真空度的變化情況推算出真空滅 弧室的使用壽命，這對保障真空斷路器運行的可靠性提供了一種技術(shù)手段。真空度測試儀受測試范圍限制 （1X 10-1Par 1X lO-5Pa，超過測試范圍，真空度測試儀所依賴的離子電流與 殘余氣體密度，即真空度近似成比例的關(guān)系有所變化，不能保證測試結(jié)果的準確性。特別是對于全漏（與大氣 相通）的 “硬故障 ”，測試值剛好與真空度良好時數(shù)值接近，容易引起錯誤判

11、斷，因此在現(xiàn)場真空滅弧室檢測中 不能省掉工頻耐壓試驗。總之，真空度測試和工頻耐壓試驗，兩種方法應(yīng)互相補充，才能對真空滅弧室作出準 確診斷。3.6 回路電阻測試一般有兩種方法：電橋法和大電流壓降法。電橋法測量誤差較大，原則上不使用這種方法；專用回路電阻 測試儀就是使用大電流壓降法。4 嚴把維護檢修質(zhì)量關(guān)真空斷路器的檢修主要針對機械檢修，斷路器本體不能檢修，但機構(gòu)大修周期不應(yīng)超過4 年，不能以臨修代替大修。4.1 漏氣判定較簡單的方法是靠肉眼觀察、靠聽覺聽等手段，如玻璃滅弧室屏蔽筒顏色變化，帶電時滅弧室內(nèi)部是否有 持續(xù)弧光，或斷口擊穿新發(fā)出的放電聲，這些現(xiàn)象一般發(fā)生在斷路器運行多年的現(xiàn)場。其次是根

12、據(jù)試驗數(shù)據(jù)做 出判定。一般對漏氣的滅弧室應(yīng)盡早更換。滅弧室產(chǎn)品制造原因：產(chǎn)品外觀無異常變化如磕碰痕跡、外力挫傷、拉 動滅弧室動桿波紋管等，在整機安裝過程中，滅弧室由于某種原因受到拆力，對于陶瓷滅弧室，陶瓷金屬化的 抗折強度就是它的薄弱環(huán)節(jié)。對于玻璃滅弧室外殼有明顯撞擊痕跡或玻殼有縱向（沿玻殼軸線方向）痕跡，則 說明滅弧室受到過外力撞擊，造成玻殼亮線或破裂。靜端螺紋孔是否完好，需檢查靜端蓋板是否被螺絲頂傷、 拉動滅弧室動導桿波紋管是否被扭傷。由于斷路器的使用場所存在一定的腐蝕性氣體，空氣濕度太大或產(chǎn)品在 存放過程中有淋雨現(xiàn)象，造成滅弧室波紋管銹蝕漏氣，需進行更換。4.2 機構(gòu)彈跳檢修斷路器合閘彈

13、跳是不可避免的，絕對無彈跳的產(chǎn)品是只可遇不可求的，所以說只是大小的區(qū)別。零彈跳只 是小到斷路器特性測試儀沒有檢測出來的彈跳。引起彈跳的因素包括兩方面：滅弧室方面，根據(jù)產(chǎn)品多年的使用、安裝和調(diào)試的情況分析，可以發(fā)現(xiàn)，滅 弧室的電極結(jié)構(gòu)、觸頭平面狀態(tài)、運動部分質(zhì)量等均是影響彈跳的因素，必要時進行更換。斷路器機構(gòu)方面， 機構(gòu)連接件之間配合間隙、合閘速度、機構(gòu)運動同軸性等因素也影響彈跳。速度過大易產(chǎn)生彈跳或彈振，開斷 速度過大還將使彈簧力加大，操作機構(gòu)負擔過重，首開斷相開斷后，后兩相熄弧距離長，觸頭燒損嚴重，易產(chǎn) 生重燃或擊穿，同時使開斷運動特性變壞，不易開斷短路電流，因此應(yīng)充分重視關(guān)合與開斷運動特性

14、。彈跳對電路的影響：對觸頭燒損有一定影響，但從真空斷路器發(fā)展來看，還未發(fā)現(xiàn)由于因真空斷路器彈跳 而造成觸頭熔焊?，F(xiàn)在采用的 Cu-Cr 觸頭材料，其觸頭燒損基本不影響其斷路器壽命。根據(jù)真空斷路器開斷試 驗報告，燃弧時間，短的 8ms ，長的達 20ms ，表明燃弧時間（電弧能量）在很大范圍都未影響開斷成功。波紋 管經(jīng)過強迫震動有可能產(chǎn)生裂紋，造成滅弧室漏氣，降低滅弧室使用壽命。4.3 導向套熔化檢修導向套的軟化溫度一般在 150C以上，導向套在受熱后熔化。使導向套受熱的原因主要是導電桿溫度升高而造成導電桿溫度升高的原因主要是電邊接觸部位，如導電夾松動接觸電阻增大或觸頭壓力減小、觸頭間接觸 電阻

15、增大，也有可能是較長時間通過超過滅弧室標準要求的電流，使導電桿溫度升高。觸頭間隙對大電流開斷 后的觸頭表面變化的影響很大，因為在觸頭分離小，開距時電弧比較集中，這將損壞電極表面，在電極表面的 熔橋?qū)⒚黠@上升，這一熔橋?qū)⒂|頭間連接起來，然后被氣化形成真空電弧，此時一般需更換滅弧室。4.4 靜端傾斜檢修靜端蓋板變形，螺釘板傾斜。出現(xiàn)這種現(xiàn)象一般有兩種可能：一是新投運設(shè)備，入廠檢驗時發(fā)現(xiàn)，這種情況主要發(fā)生在體積較大的滅弧室上，問題在于運輸中的野蠻裝 卸，需返廠。另一種情況是安裝過程中用錯螺絲，螺絲過長或安裝方法不當，致使靜端蓋板變形，能夠發(fā)現(xiàn)明顯螺絲頂 傷痕跡，需更換。4.5 導電桿彎曲檢修導電桿受力折彎。主要是由于裝配中沒有保證導電桿的同軸度或運行過程中合閘功過大造成，需更換。5 結(jié)束語基于上述斷路器的質(zhì)量分析，為了使真空斷路器設(shè)備能夠在額定壽命內(nèi)安全可靠無