真空斷路器的發(fā)展和應用修改VIP

1、真空斷路器開斷與關合不同負載時的操作過電壓第一節(jié) 真空斷路器的發(fā)展和應用一、真空斷路器的發(fā)展斷路器在電力工業(yè)上的應用和發(fā)展已有很長歷史。由在大氣中自然拉長電弧、分斷電流的斷路器開始，發(fā)展到各種形式的多油斷路器和少油斷路器、產(chǎn)氣斷路器和壓縮空氣斷路器，直到后來又出現(xiàn)真空斷路器和SF6斷路器。1893年日德赫斯(Rittenhause)就發(fā)現(xiàn)了真空對交流電弧有很強的滅弧能力，并為此獲得一項專利。1926年加里福尼亞工學院的索銳琛(Sorensen)教授發(fā)表了關于真空斷路器的試驗數(shù)據(jù)及分析結果，井預言應用真空斷路器的年代不久就會到來。由于當時的真空斷路器技術還很落后，這使真空斷路器在工業(yè)中的實際應用

2、被推遲了許久。直到1956年克銳斯(H. C. Ross)對杰寧無線電公司生產(chǎn)的用于高頻回路的真空滅弧室進行了改造，試制出用于電力系統(tǒng)的真空斷路器以后，真空斷路器才真正商品化。在真空斷路器研制過程中，GE公司一直走在前列，后來又有許多制造廠家從事真空斷路器產(chǎn)品的研制以及基礎理論的研究，從而使真空斷路器得以發(fā)展起來。真空斷路器由真空滅弧室、傳動機構及操動機構組成。真空滅弧室的結構原理圖如圖1所示。外殼由玻璃、陶瓷或微晶玻璃等無機絕緣材料做成，呈圓筒形狀，兩端用金屬蓋板封接組成一個密封容器。外殼內(nèi)部有一對觸頭，其中靜觸頭固定在靜導電桿的端頭，動觸頭固定在動導電桿的端頭。動導電桿通過波紋管和金屬板的

3、中心孔，伸出滅弧室外。動導電桿在中部與波紋管的一個端口焊接在一起，波紋管的另一個端口與金屬蓋板焊接。波紋管是一種彈性元件，其側壁呈波紋狀，它可以紋向伸縮。由于在動導電桿和金屬蓋板之間引入了一個波紋管，真空滅弧室的外殼就被完全密封，動導電桿可以左右移動，但不會破壞外殼的密封性。真空滅弧室內(nèi)部的氣壓低于1. 33 × 10-2Pa，一般為1.33×10-3Pa左右，因而動觸頭和靜觸頭始終是處在高真空狀態(tài)下。在觸頭和波紋管周圍都設有屏蔽罩，觸頭周圍的屏蔽罩稱為全屏蔽罩，由瓷柱支撐，波紋管周圍的屏蔽罩稱作輔助屏敲罩或波紋管屏蔽罩。圖1 真空斷路器滅弧室結構原理圖1靜電導桿；2支持屏

4、蔽罩；3主屏蔽罩；4外殼；5觸頭；6波紋管；7動導電桿如果真空斷路器接入圖2所示的電路中，當操動機構使動導電桿向上運動時，動觸頭和靜觸頭就會閉合，電源、與負載接通，電流就流過負載。如果這時動導電桿向相反方向動作，即向下運動，動觸頭和靜觸頭就會分離，在剛分離的瞬間，觸頭之間將會產(chǎn)生真空電弧。真空電弧是依靠觸頭上蒸發(fā)出來的金屬蒸汽來維持的，直到工頻電流接近零時，真空電弧的等離子體很快向四周擴散，電弧就被熄滅，觸頭間隙由導電體變?yōu)榻^緣體，于是電流被分斷。真空斷路器具有下列優(yōu)點:（1)熄弧過程在密封的真空容器中完成，電弧和熾熱氣體不會向外界噴濺，因此不會污染周圍環(huán)境。(2)真空的絕緣強度高，熄弧能力強

5、，所以觸頭的行程很小，一般均在幾毫米以內(nèi)，因此操動機構的操作功率小，使整個斷路器小而輕。(3)熄弧時間短，電弧電壓低，電弧能量小，觸頭損耗少，因而分斷次數(shù)多，使用壽命長，適合頻繁操作。(4)斷路器操作時，振動輕微，幾乎沒有噪聲，適用于城市區(qū)域和要求安靜的場所。(5)滅弧介質(zhì)為真空，因而與海拔高度有關，同時沒有火災和爆炸的危險。(6)在真空滅弧室的使用期限內(nèi)，觸頭部分不需要維修、檢查，即使機構維修檢查，也十分簡便，所花費的時間也很短。圖2 真空斷路器設備接入負載的電路1 電源；2真空斷路器；3負載真空斷路器正向高壓、大容量方向發(fā)展。通用電器公司1980年生產(chǎn)出168kV開斷電流為40kA的雙斷口

6、真空斷路器；明電舍公司1980年開始生產(chǎn)123kV開斷電流為31.5kA的單斷口真空斷路器；東芝公司根據(jù)國內(nèi)外市場的需要，于1987年在日本首次研制出145kV、開斷電流為31.5kA的單斷口真空斷路器及168kV雙斷口真空斷路器；西屋公司研制的雙斷口121145kV真空斷路器已開始取代同等級少油斷路器。觸頭結構的改進是真空斷路器技術發(fā)展的最積極因素之一。在日本首先發(fā)明了縱磁場觸頭，開始為線圈型，后來出現(xiàn)了多種結構形式。西門子公司開發(fā)的是杯狀縱磁場觸頭。目前，所有先進的真空滅弧室都采用縱磁場觸頭，用的最多的是線圈型縱磁場觸頭和杯狀縱磁場觸頭。與橫磁場觸頭相比，縱磁場觸頭在直徑相間條件下，具有大

7、得多的開斷能力。在開斷電流相同時，縱磁場觸頭的電腐蝕速率比橫磁場觸頭小得多，因而其電壽命比橫磁場觸頭長得多，同時在開斷短路電流后，其觸頭表面比較平整光滑，所以觸頭間隙的耐壓強度高。東芝公司采用縱磁場觸頭后，開發(fā)出開斷能力100kA的真空斷路器，實驗室中已成功開斷了200kAo西門子公司已將63kA真空斷路器商品化，還用三臺63kA真空斷路器并聯(lián)作為發(fā)電機保護斷路器，其額定短路開斷電流為63kA，額定電流為12kA。真空斷路器的發(fā)展明顯趨向于大容量、高電壓、低過電壓和小型化，而其觸頭材料則是保證這種發(fā)展的一個重要因素。通常要求觸頭材料要開斷容量大、耐壓強度離、載流水平低、電磨損率小、抗熔性能好等

8、，但還沒有一種材料能同時滿足這些要求。一些公司采用銅鉻合金做觸頭材料，銅和鉻的蒸氣壓力差別極小，因此在電弧作用區(qū)域不會發(fā)生材料成分的明顯變化。銅和鉻在電弧作用下的熔化基本上具有平整形狀，它們的平滑熔化區(qū)慢慢變硬而不會由于出現(xiàn)凸出部分、陷口和裂紋而發(fā)生畸變。由于觸頭表面平整，觸頭間隙才可能足夠短，觸頭材料的容積也可能趨于最小(因為大量的觸頭蒸法材料沉積在另一個觸頭上并可重新利用)。被熔化的平整表面很快的硬化保證了開斷電流之后電氣強度的迅速增大。鉻含量增加可以防止觸頭熔焊。西屋公司和西門子公司都采用銅鉻合金做觸頭材料。西門子公司用燒結浸漬法和電弧熔煉法制造觸頭材料，西屋公司用的是棍粉法。銅鉻合金觸

9、頭加上縱磁場可大大提高真空斷路器的開斷容量，銅鉻觸頭材料的性能目前仍處于領先地位。東芝公司也早已采用了性能優(yōu)異的銅錨觸頭材料和縱磁場觸頭。從而使電弧在開斷大電流時由聚集型轉(zhuǎn)變成擴散型，大大提高了真空斷路器的開斷能力。在觸頭材料方面，外國在繼續(xù)尋求和開發(fā)新的材料。例如，三菱公司開發(fā)了Cu-Ta-a和Cu-Mo-a觸頭材料(a代表一種微量成分)，可將觸頭的有效面積減小1/2，該公司已用新觸頭材料開發(fā)出第五代小型真空滅弧室。東芝公司采用Ag-Wc觸頭材料，日立公司采用Co-Ag-Se觸頭材料，三菱公司還采用一種Cu-Cr-Bi-多元合金觸頭材料，富士公司采用CuCr中添加高蒸汽的材料。前蘇聯(lián)全蘇電工

10、研究院先后開發(fā)過不少真空滅弧室觸頭材料，在其所生產(chǎn)的第二代真空滅弧室中，觸頭出Cr-Cu-W合金材料制成，以此代替了第一代滅弧室中所用的Cu-Bi-B合金。用這種材料制成的觸頭間隙具有較高的電氣強度，因而與第一代滅弧室比較，觸頭行程可平均減小30%。這種合金材料也具有較高的耐電腐蝕性，與第一代相比。其滅弧室的操作壽命和機械壽命提高1.52.5倍。據(jù)說國外還研制出一種Cu-Cr-Ne觸頭材料，其性能優(yōu)異，但造價昂貴。應該指出的是，目前在國外所開發(fā)的觸頭材料中，還沒有一種能同時滿足所有要求(開斷容量大、耐壓強度高、截流水平低、電磨損率小、抗熔性能好等)的萬能性觸頭材料。這些材料多半是加進某種成分，

11、使得某種參數(shù)改善，但其它參數(shù)卻變壞。例如，加進鉍可減少截流和熔焊程度，但同時會降低電氣強度，還會明顯降低開斷能力。加進大量的鐵和鉻，會大大增加耐電氣腐蝕性，提高開斷電梳和電氣強度，但同時增大了平均電阻，并繼而使得額定電流通過時真空滅弧室的溫升提高。真空滅弧室是真空斷路器的心臟，真空斷路器的可靠性在很大程度上取決于真空滅弧室的可靠性，因而真空滅弧室的制造技術至關重要。真空滅弧室的外殼過去多采用玻璃材料制造，造價較低。目前在國外，一般都采用陶瓷外殼，多數(shù)是高鋁陶瓷。它最大能承受1600的高溫，其熔點為2030 ，耐壓強度高。金屬封接材料采用與陶資熱膨脹系數(shù)十分接近的FeNiCo合金。陶瓷焊接面是經(jīng)

12、MoMn化學結合法形成陶瓷金屬化層，用熔化溫度為779 的AgCu28作為焊接材料，在真空中進行釬焊，也可在惰性氣體中進行焊接。德國AEG公司在制造過程中所采用的釬焊工藝，是在釬焊以前，把一種特殊的金屬鍍層應用到高純氧化鋁陶瓷上，這種鍍層要在1500以上的氫氣中經(jīng)過燒結熱處理。真空滅弧室的觸頭材料也與制造技術密切相關，現(xiàn)在銅鉻合金觸頭材料仍為真空滅弧室采用的最好的觸頭材料。真空滅弧室的屏蔽罩一般采用中封式結構，它改善了電場分布，提高了絕緣強度。波紋管的制造技術對滅弧室的機械壽命很重要。世界各公司都在不斷改進波紋管的制造工藝，提高其壽命。西門子公司對每批波紋管抽一定數(shù)量進行壽命試驗，試驗不合格就

13、不能投入生產(chǎn)線，還要檢查波紋管的壁厚，壁厚不均勻的波紋管也不能使用。波紋管一般選用不銹鋼材料，目前有成型波紋管和焊接波紋管。成型波紋管用于真空斷路器中。焊接波紋管伸縮行程大、壽命長、體積大、造價高，多用于真空接觸器中。英國對波紋管的試驗研究表明，增加波紋管的波數(shù)并不能有效地延長液紋管的壽命。波紋管的設計應滿足使波紋管的操作行程比率和波紋管的伸縮長度比率為0.30.4.西門子公司在真空斷路器滅弧技術中采用了等離子體技術，以減少觸頭表面的燒蝕和磨損，這樣使真空滅弧管發(fā)生故障的平均時間為25年。對真空滅孤室進行高壓老練，可除去觸頭表面的微粒。其機理是利用場致發(fā)射作用，蒸發(fā)除去觸頭表面細絲或針狀物。一

14、般老練電壓為30100V電流為幾百安。現(xiàn)在國外先進制造公司普遍采用一次封排工藝。真空滅弧室的排氣和封接過程用一次封排真空爐完成，用計算機進行操作控制。英國GEC公司用的是本國Torvac公司生產(chǎn)的電子控制一次封排真空爐。在德國，ABB集團公司采用大型橫向一次卸排真空爐，其最高工作溫度達到1300，工作效率很高，ABB公司稱他們的爐子可年產(chǎn)30萬個真空滅弧室。有一些公司采用與顯象管排氣臺類似的設備即排氣小車，在軌道上步進的長排車對真空滅弧室進行排氣。兩種工藝都具有很高的生產(chǎn)效率，旦相比而言，一次封排工藝要求嚴，不易掌握；長排車排氣的工藝靈活性大，但設備投資大。操動機構是保證真空斷路器機械可靠性的

15、重要環(huán)節(jié)，因而各制造公司不斷對操動機構進行改進。西門子、Calor Emag、日立、三菱、富士等公司都研制使用性能較好的專門配真空斷路器的電動機儲能彈簧機構(也可手動)，機械壽命達10000次操作，高的可達70000次。西門子公司生產(chǎn)的彈簧操動機構采用蝸輪蝸桿，結構緊湊、加工精度高、可靠性高。Calor Emag公司生產(chǎn)的彈簧機構是采用盤簧儲能，可調(diào)節(jié)操作功率，分二次脫扣。日本東芝公司自1962年開始生產(chǎn)真空滅弧室以來，發(fā)展速度很快，已累計生產(chǎn)真空滅弧室170萬只，36kV以下真空斷路器的生產(chǎn)量占該公司斷路器總產(chǎn)量的80%。德國西門于公司生產(chǎn)真空斷路器巳有15年的歷史，到1992年累計產(chǎn)量達1

16、0萬臺，它的產(chǎn)品包括3AF、3AG、3AH 等型號。3AF所用的真空滅弧室采用西門子公司獨立開發(fā)的杯狀縱磁場觸頭，滅弧室的小型化程度很高。3AH型的零部:嚴比山型大大減少，性能更可靠，技術經(jīng)濟指標更先我國真空斷路器研究開始于1958年，1964年研制成功國內(nèi)第-臺10kV、1.5kA三相真空斷路器。1973年正式生產(chǎn)中壓斷路器，1978年開始生產(chǎn)低壓真空接觸器。從1978年至今不論在技術上還是在生產(chǎn)的產(chǎn)量和品種上，都有很大發(fā)展。目前，我國1035kV電壓等級斷路器已趨于成熟。但是這并不能滿足電力系統(tǒng)的需要，且與世界先進水平的差距也很明顯。二、發(fā)展中存在的問題（1）真空斷路器以其很強的滅弧能力受

17、到廣泛的應用，但正因為滅孤能力太強，帶來了截流過電壓的產(chǎn)生，尤其對感性小電流更易發(fā)生截流。減小截流值是解決和杜絕截流過電壓產(chǎn)生的關鍵。對系統(tǒng)來說，進行過電壓保護也是一個必須深入研究的課題。當前從觸頭材料方面降低截流值的研究在國際各大公司有很大進展，并取得了實效，但截流值很低的觸頭材料影響開斷能力。（2）真空斷路器開斷容性負載時，由于開距很小，也時常發(fā)生重燃。重燃過電壓對電容器組的危害很大，故而這也是應深入研究的課題之一。（3）在供電系統(tǒng)中，由于電能損耗等多種原因使供電電壓不穩(wěn)定，為提高電網(wǎng)的功率因數(shù)，減少線路上的損耗，常采用無功補償?shù)姆椒▉砭S持電網(wǎng)的正常工作電壓，保證供電質(zhì)量，實現(xiàn)電網(wǎng)的經(jīng)濟運

18、行。這是一種最實用的、最經(jīng)濟的方法。眾所周知，在開斷與關合電容器組時，主要存在兩個問題，一是合閘涌流，二是分閘過電壓。在大容量分組自動開斷與關合并聯(lián)電容器組的裝置中，這些問題尤為突出。早期使用的真空斷路器由于性能不完善，在開斷與關合過程中，由于涌流和多次重燃的出現(xiàn)，產(chǎn)生了高的過電壓，給斷路器和電力設備帶來嚴重危害。有些真空斷路器在投切電容器組時重燃率竟高達11%。在以前的真空斷路器開斷與關合電容器組的實驗中，多次發(fā)生重燃現(xiàn)象。當時真空斷路器開斷電容器組的性能不穩(wěn)定，就是同一種型號，開斷性能也不一定相同，不同型號的差異就更大。第二節(jié) 不同負載下的操作過電壓電力系統(tǒng)中的電容、電感均為儲能元件，當操

19、作或故障使其工作狀態(tài)發(fā)生變化時，將有過渡過程產(chǎn)生。在過渡過程中，由于電源繼續(xù)供給能量，而且儲存在電感中的磁能會在某一瞬間轉(zhuǎn)變?yōu)橐造o電場能量的形式存儲在系統(tǒng)的電容之中，所以可產(chǎn)生數(shù)倍于電源電壓的操作過電壓，它們是在幾毫秒甚至幾十毫秒之后消失的暫態(tài)過電壓。電力系統(tǒng)中常見的操作過電壓總體分為中性點不接地電網(wǎng)中的間歇電弧接地過電壓、開斷電感性負載(空載變壓器、電抗器、電動機等)過電壓、開斷容性負載(空載線路、電容器組等)過電壓、空載線路合閘(包括重合閘)過電壓和系統(tǒng)解列過電壓等。操作過電壓的研究是與電力系統(tǒng)的發(fā)展聯(lián)系在一起的。由于電網(wǎng)運行方式、故障類型、操作過程的復雜多樣，以及其他各隨機因素的影響，往

20、往給操作過電壓的理論分析和計算帶來較多困難。目前，對操作過電壓的定量分析，大都依靠系統(tǒng)實測記錄、模擬研究和計算機計算來進行。一、間歇電弧接地過電壓在中性點不接地的電網(wǎng)中，單相接地并不改變電源變壓器三相繞組電壓的對稱性，并且接地電流一般也不大，不必立即切除線路，中斷對用戶的供電，運行人員可借接地指示裝置來發(fā)現(xiàn)故障并設法找出故障及時處理，這就大大提高了供電可靠性。當然，單相接地運行會使非故障相電壓升高，但對60kV及以下的電網(wǎng)來說，這不會對系統(tǒng)造成很大危險，因此，我國60kV及以下的電網(wǎng)采用中性點不接地的運行方式。中性點不接地電網(wǎng)發(fā)生單相接地時，通過接地點的電流I是非故障相對地電容電流的總和。對于

21、660kV架空線路，每相每公里對地電容約為50006000pF。每米的接地電流可按表1作粗略估計。三芯電纜的接地電容電流約為架空線路的25倍，單芯電纜的接地電容電流約為架空線路的50倍。由表1可知，當一個l0kV電網(wǎng)的架空線路總長度不超過l000km，一個35kV電網(wǎng)的架空線路總長度不超過l00km時，它們的單相接地電流將分別不超過30A和 l0A。運行經(jīng)驗證明此時由于電動力和發(fā)熱的作用，接地電弧被拉長，一般能在幾秒至幾十秒內(nèi)自行熄滅。當電網(wǎng)總長度更大時，進一步增大，接地電弧一般不能自熄弧。但不論接地電弧能否自熄弧，試驗證明，在接點電流為數(shù)安至數(shù)百安的范圍內(nèi)，都能產(chǎn)生電弧接地過電壓。這是因為接

22、地電流每一次通過零點時，電弧都要有一個暫時性熄滅，當恢復電壓超過其介質(zhì)恢復強度時，又將再一次發(fā)生對地擊穿。當恢復電壓超過其介質(zhì)恢復強度時，又將再一次發(fā)生對地擊穿。當接地電流太大時，這一暫時性熄弧的時間微不足道，可認為電弧是穩(wěn)定的燃燒。當接地電流太小時，由于絕緣強度恢復很快，難以再一次擊穿，所以暫時性熄弧可以轉(zhuǎn)為永久性熄弧。而當接地電流為數(shù)安至數(shù)百安時，電弧暫時性熄滅約為10ms左右。表1 單相接地電流的估計值額定電壓（kV）單相接地電流（mA/m）無避雷線有避雷線60.02100.03200.06350.100.12600.20圖3 單相接地電路圖及矢量圖伴隨著每次的再度擊穿，都會引起電網(wǎng)中電

23、磁能的強烈振蕩，使非故障相、系統(tǒng)中性點甚至故障相產(chǎn)生過渡過程過電壓。在實際電網(wǎng)發(fā)生間歇性電弧接地時，熄弧和重燃過程是極復雜的。另外，尚應考慮線路相間電容的影響、絕緣子串泄漏電荷的影響以及網(wǎng)絡損耗電阻對過渡過程振蕩的衰減作用等。如前所述，實際的過電壓倍數(shù)最大為3.5.絕大部分均小于3.1。間歇電弧接地過電壓幅值并不太高，對于現(xiàn)代中性點不接地電網(wǎng)中的一般設備，因為它們具有較大的絕緣裕度，是能承受這種過電壓的。但因這種過電壓持續(xù)時間長，過電壓遍及全網(wǎng)，對電網(wǎng)內(nèi)裝設的絕緣較差的老設備、線路上存在的絕緣弱點，尤其是直配電網(wǎng)中絕緣強度很低的旋轉(zhuǎn)電機等，都將存在較大威脅，在一定程度上影響電網(wǎng)的安全運行。我國

24、曾多次發(fā)生間歇電弧過電壓造成的停電事故，因此，仍應對電弧接地過電壓予以重視。防止電弧接地過電壓的危害，要保證電氣設備絕緣良好，為此應做好定期預防性試驗和檢修工作，運行中應注意監(jiān)視和維修工作(例如清除嚴重污垢等。二、開斷電感性負載時的過電壓在電力系統(tǒng)中常有開斷電感性負載的操作，例如開斷空載變壓器、電抗器及電動機等，在這些操作過程中可能出現(xiàn)幅值較高的過電壓。1 開斷空載變壓器過電壓（見技術問答）2 開斷電動機過電壓開斷高壓感應電動機時，斷路器也要切斷電感性電流，產(chǎn)生與開斷空載變壓器相似的過電壓。但電動機的參數(shù)隨轉(zhuǎn)差率的變化而變化，開斷空載電動機與開斷制動狀態(tài)的電動機，其過電壓值相差很大。使用的斷路

25、器類型不同，過電壓也不一樣，一般采用少油斷路器開斷，這主要是由于截流產(chǎn)生的截流過電壓，當用真空斷路器開斷時，除截流過電壓外，還產(chǎn)生三相同時開斷過電壓和高頻重燃過電壓。3開斷電容器組過電壓開斷三相中性點不接地的電容器時，會在電容器及其中性點上出現(xiàn)較高的過電壓。三、真空斷路器開斷與關合感性負載操作過電壓的抑制1截流過電壓的抑制方法（1）采用新型觸頭結構和低涌流觸頭材料。（2）改進真空斷路器的速度特性。（3）采用“二級提前分離”真空斷路器。2限制截流過電壓保護（識圖書）第三節(jié) 10kV真空開關柜的常見故障開關柜的故障可分成電氣絕緣故障和機械故障，真氣開關柜故障較多的有以下四種類型:（1）真空開關柜裝

26、配的隔離開關支柱絕緣子爬距不夠造成的表面閃絡短路。（2）真空滅弧空真空度泄漏導致的絕緣擊穿。（3）電纜出線柜避雷器安裝地點的不恰當導致雷電季節(jié)的三相對地放電短路。（4）梅雨季節(jié)真空開關柜絕緣支撐桿受潮劣化造成開關整體絕緣電阻下降。一、故障及原因1.隔離開關支柱絕緣于爬距不夠造成的表面閃絡短路真空開關柜屬于全密封壓縮式的設計模式，隔離開關在其分閘時帶電部分對地絕緣距離實際為l2.5cm，其支柱絕緣子的對地垂直距離為13cm，爬距凈值經(jīng)測試為18cm，均處于10kV要求的安全距離的下限。實際運行情況表明，在干燥的運行環(huán)境下，這樣的爬距凈值并不會造成閃絡；但南方潮濕氣候類型，在春夏兩季，雨水較多，空

27、氣濕度很大，加上10kV開關柜又安裝在一樓，支柱絕緣子表面的凝露潮濕降低了爬距凈值。當發(fā)生瞬間的操作過電壓或雷擊感應過電壓時，絕緣子表面的閃絡隨之發(fā)生。一旦發(fā)生多相支柱絕緣子嚴重的對地閃絡放電，即形成兩相或三相接地短路。由于短路范圍屬于開關柜本體保護出口，本柜保護無法動作跳閘，需由后備保護經(jīng)一定延時才可將故障切除。在繼電保護延時的時間里，灼熱高溫的電弧已將開關柜毀壞，如連接鋁排燒熔，支柱絕緣子裙套削平，真空滅弧室燒裂等。2.真空滅孤室真空度泄漏導致的絕緣擊穿 真空滅弧室是真空斷路器正常運行時切斷負荷電流和在線路發(fā)生故障時切斷故障電流的主要元件，它的工作原理是依靠真空滅弧室內(nèi)部的高度真空在電流過

28、零時對分合閘產(chǎn)生的電弧進行滅弧，從而達到切斷電流的目的，因此真空滅弧室的真空度是真空斷路器工作的關鍵所在。由于真空滅弧室是依靠機械手段安裝在斷路器的上下支架之間，上下支架由兩條絕緣支撐桿連接以加強應力強度，加上支柱絕緣子、拉合絕緣桿、主軸以及動作拐臂等元件組成一相真空斷路器。真空斷路器的分合動作與其軸向的裝配緊密程度是影響真空滅弧室真空度的主要原因。如果真空斷路器動作較為頻繁(如電容器柜)，加上真空斷路器軸向裝配上下偏移度較大，則真空滅弧室泄漏就會很明顯。一旦真空度泄漏至無法在拉合電流時做到滅弧，該真空滅弧室即報廢需予以更換。否則因電弧不能熄滅將在真空滅弧室里產(chǎn)生高溫高壓氣體，導致真空滅弧室爆

29、裂的嚴重后果。3.避雷器安裝地點不恰當導致三相對地放電短路故障 lOkV開關柜出線，分架空出線和電纜出線兩種方式。從運行情況來看，電纜出線的開關柜故障率遠高于架空出線開關柜，在南方69月雷雨季節(jié)期間特別明顯。經(jīng)過認真分析，發(fā)現(xiàn)故障的發(fā)生均由出線避雷器引起。開關柜為全封閉壓縮式，其機械尺寸及電氣安全距離均采用最低限度尺寸，對于架空出線而言，不存在這種問題，因其出線避雷器安裝在出線構架上。而電纜出線開關柜則不同，由于開關柜空間狹小，電纜頭與鋁排、出線避雷器一起安裝在開關柜后，帶電點與開關柜后門距離只有1516cm ,當雷電波沿線路侵入時，由于避雷器安裝于開關柜內(nèi)，無法將雷電波隔絕于開關柜外，只能在

30、開關柜內(nèi)消除，瞬間強大的雷電流在開關柜內(nèi)引起三相接地短路。由于短路是本開關柜出口短路，本柜繼電保護無法動作將故障切除，經(jīng)一定延時后由上一級保護動作將故障切除，在保護動作時間內(nèi)三相短路電弧足可將整個開關柜燒毀。4.絕緣支撐桿受潮導致整體絕緣電阻值下降故障 ZN28-lOA型真空斷路器的上下支架由兩條絕緣支撐桿支撐以加強應力強度，而上下支架是導電體，要實現(xiàn)真空斷路器的拉合閘以切斷電流就要求與其并聯(lián)的絕緣支撐桿必須是完全絕緣的。實踐表明正是由于絕緣支撐桿的受潮劣化(該支撐桿是由環(huán)氧樹脂澆鑄而成)造成真空斷路器整體絕緣的劣化，導致對真空滅弧室品質(zhì)好壞的誤判。此類故障在南方潮濕的運行環(huán)境下常會發(fā)生，并且

31、在每次的年檢中均可發(fā)現(xiàn)。按電氣預防性試驗規(guī)程規(guī)定，判斷真空斷路器好壞的標準就是對lOkV真空斷路器斷口加42kV交流電壓持續(xù)lmin時間，若不會擊穿且前后絕緣電阻值變化不大，則表明該真空滅弧室沒有問題。當發(fā)生以上兩種現(xiàn)象時則懷疑真空滅弧室已出現(xiàn)泄漏才導致絕緣下降甚而擊穿，一般都會將整相斷路器換掉，以保證運行的安全。將換下的真空斷路器進行解體測試，發(fā)現(xiàn)不是真空滅弧室絕緣損壞，而是絕緣支撐桿受潮劣化引起。經(jīng)詢問廠家技術人員得以證實，該批真空斷路器絕緣支撐桿是以北方氣候環(huán)境為基礎設計的，只適用北方干燥的天氣，對于南方潮溫天氣而言，卻是一個較為嚴重的絕緣隱患。二、故障的處理措施針對lOkV真空開關柜投

32、運后故障率居高不下的現(xiàn)象，有關技術人員進行了認真系統(tǒng)的分析，將這些故障進行分類，根據(jù)不同的故障采取了積極有效的改進措施，在實際運行中取得了良好的效果。1.隔離開關支柱絕緣子爬距不夠為了增大爬距，技術人員在絕緣子表面首先噴涂絕緣漆，在短時間內(nèi)收到了一定的效果，降低了該類故障的發(fā)生，但是由于絕緣漆受溫度等因素的影響無法從根本上解決問題。后經(jīng)與廠家協(xié)商，更換為由廠家提供高爬距支柱絕緣子裝配而成的隔離開關全部予以更換，實際運行結果表明，經(jīng)過改造杜絕了該類故障的發(fā)生。2.真空滅弧室真空度發(fā)生泄漏問題 對于真空滅弧室真空度發(fā)生泄漏問題，因牽涉的技術難度較高，因素也較多，首先必須從源頭抓起，即要求在采購真空

33、滅弧室時要選用知名廠家提供的質(zhì)量可靠的真空滅弧室。其次，在裝配真空滅弧室時要求廠家技術人員給予技術上的支持，提高真空斷路器整組的裝配質(zhì)量，避免因機械原因造成真空滅弧室的泄漏。第三，對于年檢和日常運行中發(fā)現(xiàn)的有故障預兆的真空斷路器加強巡視，縮短預防性試驗周期，一旦試驗發(fā)現(xiàn)問題，如絕緣電阻急劇下降馬上予以更換。由于以上措施得力，此類故障的發(fā)生勢頭得到了遏制。3.電纜出線柜避雷器安裝問題 此類問題屬于較為簡單但不易發(fā)現(xiàn)的問題，經(jīng)屢次發(fā)生故障后(此類故障造成的后果十分嚴重，往往是整個開關柜的毀壞)才引起對避雷器安裝地點的重視。解決的方法是將裝在開關柜內(nèi)的避雷器移裝于lOkV出線構架上，與出線構架共用同一接地體，這樣既消除了雷電侵入時不會直接引入開關柜，不會在開關柜里對地放電造成三相短路，也消除了開關柜空間狹小和安裝避雷器、電纜頭、出線鋁排等諸多設備造成的電氣安全距離不夠的隱患，取得了良好的效果。4.真空斷路器絕緣支撐桿問題 絕緣支撐桿是由環(huán)氧樹脂澆鑄而成的固體件，在斷路器帶電時要承受10kV額定電壓，異常情況下要承受操作過電壓等高于額定電壓的高壓值，要求澆鑄時不可有氣泡和雜質(zhì)存在。一旦有氣泡和雜質(zhì)存在，支撐桿的整體絕緣品質(zhì)馬上下降。在年檢預防性試驗時，按規(guī)程規(guī)定，對斷路器斷口加壓42kV lmin后測試斷路器斷口絕緣電阻，此時斷路器絕緣電阻值下降即是絕緣支撐桿劣化引起的，這種現(xiàn)象在潮