10KV真空斷路器的原理與維修

1、10KV 真空斷路器的原理與維修2007-9-20 來源： 岳陽市合錦醫(yī)技醫(yī)療設備有限公司摘要 隨著電力系統(tǒng)的迅猛發(fā)展， 10KV 真空斷路器在我國已經(jīng)大批量地生產(chǎn)和使用。對于我們一 線檢修人員來說，提高對真空斷路器的認識，加強維護保養(yǎng)，使其安全運行，成了一個迫在眉睫的問 題。本文以 ZW27 12 為例，簡要說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，而在高強電場作用下由電極 析出的金屬質點才是引起絕緣破壞的主要因素。真空間隙中的絕緣強度不僅

2、與間隙的大小，電場的均勻程度有關，而且受電極材料的性質及表面 狀況的影響較大。真空間隙在較小的距離間隙（ 23 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。電極材料對擊穿電壓的影響主要表現(xiàn)在材料的機械強度（抗拉強度 ）和金屬材料的熔點上?？估瓘姸群腿埸c越高，電極在真空下的絕緣強度越高。實驗表明，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度，其真空度應不低于 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習的氣體電弧放電現(xiàn)象有很大的差別， 氣體的游離現(xiàn)象不是

3、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)出來的金屬蒸汽中形成的。同時，開斷電流的大小不同，電 弧表現(xiàn)的特點也不同。我們一般把它分為小電流真空電弧和大電流真空電弧。1. 小電流真空電弧觸頭在真空中開斷時， 產(chǎn)生電流和能量十分集聚的陰極斑點， 從陰極斑點上大量地蒸發(fā)金屬蒸汽， 其中的金屬原子和帶電質點的密度都很高，電弧就在其中燃燒。同時，弧柱內(nèi)的金屬蒸汽和帶電質點 不斷地向外擴散，電極也不斷的蒸發(fā)新的質點來補充。在電流過零時，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)的質點密度降低，最后，在過零時陰極斑消失，電弧熄滅。有時，蒸發(fā) 作用不能維持弧柱的擴散速度，電弧突然熄滅，發(fā)生

4、截流現(xiàn)象。2. 大電流真空電弧在觸頭斷開大的電流時，電弧的能量增大，陽極也嚴重發(fā)熱，形成很強的集聚型的弧柱。同時， 電動力的作用也明顯了，因此，對于大電流真空電弧，觸頭間的磁場分布就對電弧的穩(wěn)定性和熄弧性 能有決定性的影響。 如果電流太大， 超過了極限開斷電流， 就會造成開斷失敗。 此時， 觸頭發(fā)熱嚴重， 電流過零以后仍然蒸發(fā)，介質恢復困難，不能斷開電流。/II|0三：斷路器的結構和工作原理?斷路器本體結構如圖一圖-墨拿律緒構真空斷路器的生產(chǎn)廠家比較多，型號也較繁雜。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），和操動機構部分組成。工作原

5、理。下面以浙江華儀電器科技股份有限公司生產(chǎn)的ZW27 12型戶外高壓真空斷路器為例， 說明其結構與?操作機構如圖二斷路器本體部分由導電回路，絕緣系統(tǒng)，密封件和殼體組成。整體結構為三相共箱式。其中導電回路由進岀線導電桿，進岀線絕緣支座，導電夾，軟連接與真空滅弧室連接而成此機構為電動儲能，電動分合閘，同時具有手動功能。整個結構由合閘彈簧，儲能系統(tǒng)，過流脫扣器,分合閘線圈，手動分合閘系統(tǒng)，輔助開關，儲能指示等部件組成。fMliW ID(ln390 TBJV ?i Q - 43知AM則丄 ln34 JLPq -J6i mi *耳-訓-號-PHd1BJTBJ3. 工作原理真空斷路器利用高真空中電流流過零

6、點時，等離子體迅速擴散而熄滅電弧，完成切斷電流的目的。4動作原理儲能過程：當儲能電機 14接通電源時，電機帶動偏心輪轉動，通過緊靠在偏心輪上的滾子10帶動拐臂9及連板7擺動，推動儲能棘爪 6擺動，使棘輪11轉動，當棘輪11上的銷與儲能軸套32的板靠住以 后，二者一起運動，使掛在儲能軸套上32上的合閘彈簧21拉長。儲能軸套32由定位銷13固定，維持儲能狀態(tài)，同時，儲能軸套 32上的拐臂推動行程開關 5切斷儲能電機14的電源，并且儲能棘爪被抬起，與 棘輪可靠脫離。合閘操作過程：當機構接到合閘信號后（開關處于斷開，已儲能狀態(tài)），合閘電磁鐵15的鐵心被吸向下 運動，拉動定位件13向逆時針方向轉動，解除

7、儲能維持，合閘彈簧21帶動儲能軸套32逆時針方向轉動，其凸輪壓動傳動軸套30，帶動連板29及搖臂27運動，使搖臂27扣住半軸25，使機構處 于合閘狀態(tài)。此時，連鎖裝置 28鎖住定位件，使定位牛不能逆時針方向轉動，達到機構聯(lián)銷的目的，保證 了機構在合閘位置不能合閘操作。分閘操作過程：斷路器合閘后，分閘電磁鐵接到信號，鐵芯吸合，分閘脫扣器19中的頂桿向上運動，使脫扣軸16轉動，帶動頂桿18向上運動，頂動彎板 26并帶動半軸25向反時針方向轉動。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量可以根據(jù)圖三所示，在分合閘狀態(tài)測

8、量岀的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)整的方法為放長或縮短絕緣操作桿3或機構與主軸的連桿。分合閘機構調(diào)整1. 搖臂27與半軸25的扣接量為1.52.5mm,可以通過調(diào)整螺釘 24來實現(xiàn)。2. 傳動軸套30轉動最大角時，搖臂 27與半軸間要有1.52mm的間隙，以保證傳動軸套回落到合閘位置時，搖臂27能自動扣接到半軸25上，可以通過螺釘31的調(diào)節(jié)來實現(xiàn)。3. 輔助開關2的轉換應準確可靠，可以通過調(diào)整輔助開關2的拐臂3位置及位桿4的長短來實現(xiàn)。4. 在儲能過程中，當棘爪到達最后一個齒的最高點時，應能保證儲能軸套32上的拐臂使行程開關的觸點可靠切換，切斷電機電源，可以通過調(diào)整行程

9、開關5的上下前后位置來實現(xiàn)。5. 調(diào)整分閘合閘彈簧的預拉長度，保證斷路器的可靠分合，且分合閘速度達到規(guī)定值。五. 斷路器的控制回路在我省的農(nóng)網(wǎng)35KV標準化變電站中，采用了控制母線和合閘母線分開的原則。在這里，我建議把控制回路做一點小改進。如圖 3:在短路器的輔助常閉接點與合閘線圈之間，把斷路器儲能行程開關的一對常開接點串聯(lián)進控制回路。這樣，在斷路器未儲能的情況下，將不能進行合閘操作。防止了在斷路器未儲能的情況下合閘，合閘回路保持，燒毀合閘線圈同時，在接線的過程中，要注意儲能行程開關接點中合閘母線與控制母線的極性要一致，防止岀現(xiàn)在 開關蓄能時，合閘回路的電弧擊穿行程開關，造成控制保險的熔斷或控制空氣開關的掉閘。這一點在綜合 自動化變電站上要特別注意。圖4六. 運行維護與檢修試驗真空斷路器的燃弧時間短，絕緣強度高，電氣壽命也較高，觸頭的開距與行程小，操作的能量小，因 此，機械壽命也較高。在日常的運行中，維護工作量很小，主要檢查機構的運動部件磨損情況，緊固件有 無松動，清除絕緣表面的灰塵，在活動部位注入一些潤滑脂等。在春檢預防性試驗中，對開關的直流電阻測試要與歷史數(shù)據(jù)進行比較，發(fā)現(xiàn)問題及時