vs1真空斷路器結(jié)構(gòu)

　　斷路器是高壓開關(guān)中最重要和結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜的一種。斷路器按照滅弧原理不同，可分為油斷路器、氣吹斷路器和真空斷路器等。

　　氣吹斷路器又可分為空氣斷路器和六氟化硫斷路器，采用氣體滅弧，所以不存在變壓器油的火災(zāi)危險(xiǎn)性。

　　一、空氣斷路器

　　空氣斷路器是利用高壓空氣滅弧的一種斷路器，壓縮空氣壓力可分為1.0、2.0、2.5MP等，造價(jià)為油斷路器的1.5～2 倍，而且要有壓縮空氣設(shè)備。所以，空氣斷路器主要用于電壓較高和技術(shù)性能要求較高的地方。

　　二、六氟化硫斷路器

　　六氟化硫斷路器運(yùn)用六氟化硫氣體滅弧。六氟化硫?yàn)槎栊詺怏w，其滅弧能力比空氣高幾十倍，但要求斷路器的結(jié)構(gòu)嚴(yán)密不漏，并需使用SF6 的各種設(shè)備。

　　1、 SF6 斷路器優(yōu)缺點(diǎn)的分析

　　SF6 斷路器，是用SF6 氣體作為來弧和絕緣介質(zhì)的斷路器。它與空氣斷路器同屬于氣吹斷路器，不同之處在于：

　　● 工作氣壓較低；

　　● 在吹弧過程中，氣體不排向大氣，而在封閉系統(tǒng)中循環(huán)使用。

　　⑴ SF6 的優(yōu)點(diǎn)

　　SF6 的分子和自由電子有非常好的混合性。當(dāng)電子和SF6 分子接觸時(shí)幾乎100%的混合而組成重的負(fù)離子，這種性能對(duì)剩余弧柱的消電離及滅弧有極大的的使用價(jià)值。即SF6 具有很好的負(fù)電性，它的分子能迅速捕捉自由電子而形成負(fù)離子。這些負(fù)離子的導(dǎo)電作用十分遲緩，從而加速了電弧間隙介質(zhì)強(qiáng)度的恢復(fù)率，因此有很好的滅弧性能。在1.01×105Pa 氣壓下，SF6 的滅弧性能是空氣的100 倍，并且滅弧后不變質(zhì)，可重復(fù)使用。SF6 氣體優(yōu)良的絕緣和滅弧性能，使SF6 斷路器具有如下優(yōu)點(diǎn)：

　　開斷能力強(qiáng)，斷口電壓使于做得較高，允許連續(xù)開斷次數(shù)較多，適用于頻繁操作，噪音小，無火災(zāi)危險(xiǎn)，機(jī)電磨損小等，是一種性能優(yōu)異的"無維修"斷路器。常用的SF6 斷路器有LN1-35 型、HB36 型兩種。

　?、?SF6 的缺點(diǎn)

　　純凈的SF6 氣體是良好的滅弧介質(zhì)，若用于頻繁操作的低壓電器中，由于頻繁操作的電弧作用，金屬蒸汽與SF6 氣體分解物起反應(yīng)，結(jié)合而生成絕緣性很好的細(xì)粉末(氫氟酸鹽、硫基酸鹽等)，沉積在觸頭表面，并嚴(yán)重腐蝕觸頭材料，從而接觸電阻急劇增加，使充有SF6 氣體的密封觸頭不能可靠地工作。因此對(duì)于頻繁操作的低壓電器不適宜用SF6 作滅弧介質(zhì)。

　　因?yàn)镾F6 氣體在放電時(shí)的高溫下會(huì)分解出有腐蝕性的氣體，對(duì)鋁合金有嚴(yán)重的腐蝕作用，對(duì)酚醛樹脂層壓材料、瓷絕緣也有損害。若把SF6 和N2 混合使用，當(dāng)SF6 含量超過20%～30%時(shí)，其絕緣強(qiáng)度已和全充SF6 時(shí)絕緣強(qiáng)度相同，而腐蝕性又大大減少，因此SF6 ?；旌螻2 使用，在SF6 斷路器中，SF6 氣體的含水量必須嚴(yán)格規(guī)定不能超過標(biāo)準(zhǔn)。水會(huì)與電弧分解物中的SF4 產(chǎn)生氫氟酸(H2O+SF4→SOF2+2HF)而腐蝕材料。當(dāng)水分含量達(dá)到飽和時(shí)，還會(huì)在絕緣件表面凝露，使絕緣強(qiáng)度顯著降低，甚至引起沿面放電。

　　運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)及上述論析都表明：SF6 斷路器由于絕緣結(jié)構(gòu)體積較小，若SF6 氣體的含水量較高，則將使絕緣水平大大下降，接觸電阻急劇增加，在運(yùn)行中易發(fā)生損壞或爆炸事故。因此，各制造廠及運(yùn)行部門都要求有嚴(yán)格的密封工藝，同時(shí)規(guī)定SF6 氣體的含水量不得超過標(biāo)準(zhǔn)。我國(guó)的標(biāo)準(zhǔn)是SF6 氣體的含水量應(yīng)小于300ppm(容積比)。

　　SF6 斷路器以SF6 氣體為滅弧介質(zhì)。在正常情況下，SF6 是一種不燃、無臭、無毒的惰性氣體，密度約有空氣的2 倍。但SF6 氣體在電弧作用下，小部分會(huì)被分解，生成一些有毒的低氟化物，如SOF2、SF4、SOF4 和SO2F2 等，對(duì)人體健康有影響，對(duì)金屬部件也有腐蝕和劣化作用。因此，在SF6 斷路器中，一般均裝有吸附裝置，吸附劑為活性氧化鋁、活性碳和分子篩等。吸附裝置可完全吸附SF4 氣體在電弧的高溫下分解生成的毒質(zhì)。

　　2、 SF6 斷路器的檢修

　　⑴ SF6 斷路器在檢修前，應(yīng)先將斷路器分閘，切斷操作電源，釋放操作機(jī)構(gòu)的能量，用SF6 氣體回收裝置將斷路器內(nèi)的氣體回收，殘存氣體必須用真空泵抽出，使斷路器內(nèi)真空度低于133.33Pa。

　　⑵ 斷路器內(nèi)充入合適壓力的高純度的氮?dú)?純度在99.99%以上)，然后放空，反復(fù)兩次，以盡量減少內(nèi)部殘留的SF6 氣體及其生物。

　　⑶ 解體檢修時(shí)，環(huán)境的空氣相對(duì)濕度不得大于80%，工作場(chǎng)所應(yīng)干燥、清潔，并應(yīng)加強(qiáng)通風(fēng)；檢修人員應(yīng)穿尼龍工作衣帽，戴防毒口罩、風(fēng)鏡，使用乳膠薄膜手套；工作場(chǎng)所嚴(yán)禁吸煙工作間隙應(yīng)清洗手如面部，重視個(gè)人衛(wèi)生。

　　⑷ 斷路器解體中發(fā)現(xiàn)容器內(nèi)有白色粉末狀的分解物時(shí)，應(yīng)用吸塵或柔軟衛(wèi)生紙拭凈，并收集在密封的容器中深埋，以防擴(kuò)散。切不可用壓縮空氣吹或用其他使粉末飛揚(yáng)的方法清除。

　?、?斷路器的金屬部件可用清洗劑或汽油清洗。絕緣件應(yīng)用無水酒精或丙酮清洗。密封件不能用汽油或氯仿清洗。一般應(yīng)全部換用新的。

　　⑹ 與SF6 氣體接觸的零部件及密封圈可涂一薄層HL#8 或HL#10 聚四氟乙烯潤(rùn)滑脂密封圈外側(cè)法蘭面應(yīng)涂中性凡土林或#2 防凍脂。引進(jìn)的國(guó)外產(chǎn)品應(yīng)根據(jù)使用說明書的要求選用適當(dāng)油脂。法蘭拼命縫隙及法蘭連接螺絲等處應(yīng)涂703密封膠密封。

　　⑺ 斷路器容器內(nèi)的吸附劑應(yīng)在解體檢修時(shí)更換，換下的吸附劑應(yīng)妥善處理防止污染擴(kuò)散。新?lián)Q上的吸附劑應(yīng)先在200～300℃的烘箱中烘燥處理12 小時(shí)以上，待自然冷卻后立即裝入斷路器，要盡量減少在空氣中的暴露時(shí)間。吸附劑的裝入量為充入斷路器的SF6 氣體質(zhì)量的1/10。

　?、?斷路器解體后如不及時(shí)裝復(fù)，應(yīng)將絕緣件放置在烘箱或烘間內(nèi)以保持干燥。

　　三、真空斷路器

　　真空斷路器的靜觸頭和動(dòng)觸頭均放置在真空的玻璃泡中，因而熄弧快，觸頭不致氧化，適合于頻繁操作，也沒有變壓器油的火災(zāi)危險(xiǎn)性。但由于真空度要求為10 負(fù)四次平方mmHg 以上，所以密封比較困難，主要用于操作頻繁的配電系統(tǒng)上。

　　1、 戶內(nèi)真空斷路器的應(yīng)用與維護(hù)

　　真空斷路器具有結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、重量輕、壽命長(zhǎng)、維護(hù)量小、防燃、防爆和適于頻繁操作等優(yōu)點(diǎn)，目前在中壓開關(guān)特別是10 kV 戶內(nèi)產(chǎn)品中占絕對(duì)優(yōu)勢(shì)。國(guó)內(nèi)產(chǎn)品的機(jī)械壽命和可靠性還比較低。目前還存在型號(hào)繁雜，生產(chǎn)企業(yè)眾多，生產(chǎn)水平參差不齊，不少?gòu)S家規(guī)模過小、裝備水平低、管理不善、產(chǎn)品質(zhì)量分散性大、不夠穩(wěn)定等問題。

　　2、 真空斷路器應(yīng)用中存在的技術(shù)問題操作過電壓

　　真空斷路器在操作時(shí)往往會(huì)產(chǎn)生較高的截流過電壓和電弧重燃過電壓，在運(yùn)行管理中，需從技術(shù)上防止和抑制過電壓，如適當(dāng)加大觸頭開距，以抑制電弧重燃過電壓，裝設(shè)性能較好的金屬氧化物避雷器或阻容保護(hù)裝置進(jìn)行預(yù)防等。

　　3、 真空滅弧室的漏氣問題

　　隨著真空滅弧室使用時(shí)間的增長(zhǎng)和開斷次數(shù)增多，以及受外界因素的作用，其真空度會(huì)逐步下降，影響它的開斷能力和耐壓水平。目前，普遍使用縱向磁場(chǎng)滅弧原理和銅鉻觸頭材料，以減少觸頭燒損，提高電氣壽命。但如果導(dǎo)電桿同心度調(diào)整不當(dāng)，將影響真空滅弧室的封接強(qiáng)度，導(dǎo)致漏氣。為了保證同心度的調(diào)整，合理的選擇使用和儲(chǔ)存環(huán)境，是解決真空滅弧室漏氣問題的重要措施。

　　4、 合閘彈跳

　　在斷路器合閘時(shí)，觸頭剛接觸直至觸頭穩(wěn)定接觸瞬間為止的時(shí)間稱為合閘彈跳時(shí)間，實(shí)踐及理論分析均表明，它是影響滅弧室電壽命的重要因素。但由于其遠(yuǎn)小于合閘過程中電弧燃燒時(shí)間，一定范圍內(nèi)的彈跳最主要的危害是加速觸頭的摩損，導(dǎo)致滅弧室電壽命的縮短。合閘彈跳是由于動(dòng)靜觸頭的非彈性碰撞引起的，彈跳值大小與諸多因素有關(guān)，如觸頭彈簧的彈力、合閘速度、開距、觸頭材料、安裝、調(diào)試質(zhì)量、零部件的加工精度等等。

　　5、 溫升

　　真空斷路器的回路電阻是產(chǎn)生溫升的主要熱源，而滅弧室的回路電阻通常要占回路電阻的50%以上。觸頭與外殼之間的真空形成了熱絕緣，因而產(chǎn)生的熱量只能通過動(dòng)、靜導(dǎo)電桿向外部散熱。真空滅弧室靜端直接與靜支架相連，動(dòng)端則通過導(dǎo)電夾、軟連接與動(dòng)支架相連。因動(dòng)端連接環(huán)節(jié)較多，導(dǎo)熱路徑較長(zhǎng)，所以溫升的最高點(diǎn)多集中于動(dòng)導(dǎo)電桿與導(dǎo)電夾搭接部位。在實(shí)際應(yīng)用中，應(yīng)結(jié)合過載能力差的特點(diǎn)，嚴(yán)格控制負(fù)荷電流，使其低于額定電流。

　　6、 真空斷路器的維護(hù)

　?、?重視機(jī)械參數(shù)的調(diào)整。操動(dòng)機(jī)構(gòu)在真空斷路器機(jī)械結(jié)構(gòu)中是最為復(fù)雜、精度要求最高的部分，機(jī)械參數(shù)的合理配置，直接關(guān)系到真空斷路器的技術(shù)性能和機(jī)械壽命。因此，要認(rèn)真做好機(jī)械參數(shù)的調(diào)試工作，嚴(yán)格機(jī)械參數(shù)指標(biāo)要求，規(guī)范備品備件管理和儲(chǔ)存，保證備品備件的技術(shù)性能指標(biāo)和質(zhì)量的一致性、通用性和可靠性。

　?、?嚴(yán)格控制真空斷路器的合、分閘速度，按照產(chǎn)品說明書的要求進(jìn)行調(diào)節(jié)。合閘速度過低時(shí)，會(huì)由于預(yù)擊穿時(shí)間加長(zhǎng)，而增大觸頭的磨損量。又由于真空滅弧室一般采用銅焊工藝，并且經(jīng)高溫下去氣處理，機(jī)械強(qiáng)度不高，耐振性差。如果合閘速度過高會(huì)造成較大的振動(dòng)，對(duì)波紋管產(chǎn)生較大的沖擊，降低波紋管壽命。對(duì)一定結(jié)構(gòu)的真空斷路器有著最佳合閘速度。

　?、?真空斷路器斷路時(shí)的燃弧時(shí)間短，其最大燃弧時(shí)間不超過1.5 個(gè)工頻半波，并要求電流第一次過零時(shí)，滅弧室要有足夠的絕緣強(qiáng)度，通常希望斷路時(shí)在工頻半波內(nèi)觸頭的行程達(dá)到全行程的50%～80%，因此，需要嚴(yán)格控制開關(guān)的分閘速度。要求真空斷路器的分閘緩沖器與合閘緩沖器有較好的特性，盡量減輕沖擊力，以保護(hù)真空滅弧室的使用壽命。

　　⑷ 嚴(yán)格控制觸頭行程和超程。要嚴(yán)格按照產(chǎn)品安裝說明書要求進(jìn)行調(diào)整。在大修后一定要進(jìn)行測(cè)試，并且與出廠記錄進(jìn)行比較。不能誤以為開距大對(duì)滅弧有利，而隨意增加真空斷路器的觸頭行程。否則會(huì)使得斷路器合閘在波紋管產(chǎn)生過大的應(yīng)力，引起波紋管損壞，破壞滅弧室密封，從而造成漏氣。超行程的減少，就是觸頭的磨損量。因此，每次調(diào)整超過行程時(shí)必須進(jìn)行記錄，當(dāng)觸頭磨損量累計(jì)超過4 mm 時(shí)，應(yīng)更換滅弧室。當(dāng)觸頭磨損使動(dòng)、靜觸頭接觸不良時(shí)，通過回路電阻的測(cè)試也可以發(fā)現(xiàn)問題。應(yīng)仔細(xì)檢查觸頭彈簧，不應(yīng)有變形損傷現(xiàn)象。

　?、?定期檢查滅弧室的真空度。定期進(jìn)行工頻耐壓試驗(yàn)（42 kV）。根據(jù)“電力設(shè)備預(yù)防性試驗(yàn)規(guī)程”的規(guī)定，結(jié)合本單位的實(shí)際情況，制定真空斷路器的工頻耐壓試驗(yàn)周期。經(jīng)驗(yàn)證明滅弧室由于工藝的缺欠致使超出自然泄漏率的現(xiàn)象一般發(fā)生在使用第1~2 年，因而在開始運(yùn)行頭兩年根據(jù)變電所的具體情況多加監(jiān)視，最好在真空斷路器投運(yùn)后0.5 年、1 年、1.5 年、2 年進(jìn)行一次工頻耐壓試驗(yàn)，2 年后根據(jù)運(yùn)行情況再?zèng)Q定一年一次還是一年兩次。目前，由于現(xiàn)場(chǎng)不拆卸測(cè)試真空度的儀器尚不夠完善，工頻耐壓還是檢測(cè)真空度較為有效的方法。

　　有條件時(shí)，可選用真空度現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試儀，在不拆卸真空滅弧室的情況下檢測(cè)真空滅弧室的真空度。在進(jìn)行工頻耐壓試驗(yàn)的同時(shí)配合進(jìn)行真空度檢測(cè)，作為輔助手段。目前市場(chǎng)上已有幾種不同型號(hào)的真空度現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試儀供用戶選用。

　?、?合理安排真空斷路器的檢修周期。結(jié)合季節(jié)（年度）性預(yù)防性試驗(yàn)對(duì)真空滅弧室斷口采用工頻耐壓方法檢驗(yàn)真空度。

　　在正常操作（合、分負(fù)荷電流）次數(shù)達(dá)到2000 次，開斷額定電流10 次后應(yīng)檢查各部位的螺栓有無松動(dòng)。檢查方法和要求按真空斷路器的維修檢查要求進(jìn)行，若符合規(guī)定的技術(shù)參數(shù)，可繼續(xù)使用。

　?、?注意安裝和維修。真空滅弧室允許儲(chǔ)存期限為15～20 年，因此，備品不宜過多，存放和使用環(huán)境中應(yīng)無化學(xué)腐蝕性氣體存在。調(diào)試觸頭開距時(shí)，應(yīng)控制波紋管的壓縮量，防止波紋管發(fā)生塑性變形，分閘緩沖器的回彈不應(yīng)過大，過大會(huì)影響波紋管的壽命。裝調(diào)時(shí)如果發(fā)現(xiàn)螺紋配合不良，應(yīng)查明原因后再處理，不要用很大力氣擰動(dòng)真空滅弧室，防止波紋管受到損傷。二次回路的接線、輔助開關(guān)的接觸應(yīng)完好，以免影響斷路器動(dòng)作的可靠性。

　　⑻ 檢查測(cè)量每相主導(dǎo)電回路的電阻值。觸頭接觸電阻與觸頭間的壓力有關(guān)，在一定范圍內(nèi)，壓力越大，接觸電阻越小越穩(wěn)定。一般真空斷路器每相的接觸電阻不要大于80 mΩ。檢查傳動(dòng)部分的潤(rùn)滑情況和緊固螺栓有無松動(dòng)，保持清潔，按機(jī)械說明書進(jìn)行各項(xiàng)操作。注意保護(hù)真空滅弧室不受任何外力碰撞。

　　⑼ 嚴(yán)格進(jìn)行交接驗(yàn)收。安裝完畢或大修理后，必須進(jìn)行有關(guān)參數(shù)的測(cè)試和復(fù)核。

　　主要復(fù)測(cè)的參數(shù)有：合閘彈跳，分閘同期，開距，壓縮行程，合、分閘速度，合、分閘時(shí)間，直流接觸電阻，斷口絕緣水平，傳動(dòng)驗(yàn)收試驗(yàn)等，均應(yīng)滿足真空斷路器的要求。

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