10k V真空断路器常见故障的原因运行分析
10kV真空断路器常见故障的原因运行分析
摘要：对张家口供电公司目前运行的几种10 kV真空断路器常见故障的原因进行了深入地分析，针对性地提出了改进建议。
关键词：真空断路器；故障；运行
真空断路器以其结构简单、机电寿命长、维护量小、无火灾危害和适宜频繁操作等优异特性在中压系统中得到广泛应用。张家口供电公司自1996年10 kV开关无油化改造以来，至今已全部更换为真空断路器，型号有ZN28A12、ZN2812T、ZN1210T、ZN6312（VS1）。目前存在以下问题：
a. 真空灭弧室的损坏。
b. SN1010II型断路器改造为ZN28A12型后，辅助开关转换不到位或控制回路断线。
c. VS1型断路器（ZN63A和ZN63C）控制回路断线，开关合不上闸。
d. ZN1210T型断路器出现拒合故障。
1真空灭弧室的运行分析
1.1运行分析
真空灭弧室是真空断路器的核心部件，它主要由动静触头、屏蔽罩、波纹管、波壳及上下法兰组成。真空断路器开断时，在动静触头分断的瞬间要产生电弧，而真空断路器的灭弧介质正是真空。因此，灭弧室的真空度在使用寿命中必须保持在一定水平之上，灭弧室真空度与试验电压曲线图见图1。试验证明，在高真空状态下，当真空度达到10-2Pa以下时，真空间隙的击穿电压不再随真空度的继续提高而升高。通常情况下真空灭弧室内真空度在10-5~10-7 Pa 之间。这对于确保熄弧和开关的可靠工作有重要意义。
真空灭弧室内的真空度可用磁控真空度测试仪测量。以往测试中多采用最简便的间接测量真空灭弧室真空度的方法，即工频耐压法。它是将灭弧室的触头分开，使触头间达到额定开距，然后按技术数据（断口间42 kV/min）进行
1 min工频电压试验，能够承受试验电压的灭弧室证明其内部保持有足够的真空度。此种检测方式只能判断灭弧室的优劣，没有真空压力测试数据，不能确定灭弧室真空度的大小，因此效果差、效率低，有时会造成误断。
1.2缺陷案例
a. 2000年6月，采用工频耐压法测量柳树屯501开关C相真空度时，当电压升至20 kV时，灭弧室内发生持续放电，击穿，表明真空度已严重降低。真空灭弧室规格为ZMD10/3150，陶瓷管，开断电流40 kA。
b. 2001- 06- 13，使用ZK1真空度测试仪测试柳树屯545开关A相真空度为
6.2×10-1 Pa，数值超标。随后对其做断口耐压试验，电压升至28 kV时，真空灭弧室中间接封处放电，重复2次试验，结果相同。该灭弧室规格为
ZMD10/2500，陶瓷管，电流2 500 A，开断电流31.5 kA。开关1997年11月运行。
c. 2001- 07- 14，测试沙城501开关A相真空度为2×10-4Pa，合格。随后对其做断口耐压试验，发现电压升不起来，重复2次试验，结果相同。拆下真空灭弧室后摇晃，听见内部有金属撞击声。该灭弧室规格为ZMD10/1250，陶瓷管，电流2 500 A，开断电流为31.5 kA。开关2000年11月投运。
1.3缺陷分析
DL/T 4032000《12～40.5 kV高压真空断路器订货技术条件》中明确规定：真空灭弧室随同真空断路器出厂时的真空灭弧室内部气体压强不得大于
1.33×10-3Pa，其上应标明编号及出厂年月。灭弧室内部处于不高于10-3 Pa的高真空状态，而在触头分离时形成的断口就是产生真空电弧和进行熄弧过程的弧腔。柳树屯501开关C相、545开关A相真空度下降的主要原因是密封处出现微观漏孔使得外部空气中的气体分子逐渐进入灭弧室内引起压力增大，随时间推移呈上升趋势，形成慢性漏气。
沙城501开关A相灭弧室损坏的原因是，在真空灭弧室中，为使断口具有足够的耐压，已装有屏蔽罩，屏蔽罩由不锈钢制成，固定在2个氧化铝瓷绝缘筒中间接缝处，这就是常见的陶瓷外壳真空灭弧室中间封接式内屏蔽结构，用于吸收弧腔中在开断电流时真空电弧的金属蒸汽，使之沉淀并附着在罩内，而不是飞溅到内壁上，避免由此降低灭弧室的绝缘强度。它的合理布置还起着改善断口电场分布的作用，提高断口耐压和绝缘恢复强度。因此屏蔽罩的松动有可能是断口耐压不合格的原因。上述真空灭弧室在短期运行内之所以损坏与出厂工艺有关，还有待进一步商榷。
2ZN28A12型断路器的运行分析
自1999年以来，ZN28A12型断路器是悬挂式结构，主要应用在GG1A柜无油化改造中。采用ZN28A12型真空断路器代替SN1010II型少油断路器，原则上不更换操作机构，只对机构做相应调整。通过近几年的运行实践，在无油化改造中只更换断路器不更换操作机构，机构的传动部分做相应的改动后，配用真空断路器，会存在以下缺陷：
a. 由于少油断路器与真空断路器的行程不同，需对机构的水平、垂直拉杆做相应改动，减少水平拉杆的转动角度，缩小垂直拉杆的长度，以满足真空断路器行程。真空断路器行程很小，在旧机构上进行上述改动，其精度很难掌握，稍有偏差即会引起断路器拒动。
b. 水平拉杆转角改变后，辅助开关需做相应调整。但原辅助开关是根据原水平拉杆的转角设计的，因此调整起来非常困难，极易出现不到位或过位进入死点的现象，辅助开关不能可靠转换，影响到断路器的动作和“三遥”的准确性。2001年侯家庙545开关拒动，辅助开关转换不到位，造成主变跳闸事故足以证明这一点。
c. 由于原机构已使用一定时间，机构本身也存在磨损等缺陷。
由于上述3种原因，建议更换侯家庙现有机构，今后对GG1A型开关柜进行无油化改造的同时，对其机构做更换处理，并加强对辅助开关的检修，确保10 kV母线的供电可靠性和安全性。
3JYN212型手车开关的运行分析
柳树屯JYN212型手车开关由ZN2810断路器、CD17I操作机构和手车等组成，1997年投入运行。
