中圧真空遮断器の一般的な故障と対策の分析
真空断路器在变电站系统中的作用及常见故障分析
当变电站系统发生故障时，真空断路器通过中断过载和短路电流发挥关键的保护作用，确保电力系统的安全稳定运行。必须加强中压（MV）真空断路器的日常检查和维护，分析常见故障原因，并实施有效的纠正措施，以提高变电站的可靠性，从而带来更大的经济和社会效益。
1. 真空断路器的结构
1.1 基本组件
真空断路器通常由以下主要组件组成：操作机构、电流中断单元、电气控制系统、绝缘支撑和底座框架。
操作机构可以分为电磁式、弹簧式、永磁式、气动式和液压式。根据操作机构与中断器的相对位置，真空断路器进一步分为集成式、悬挂式、全封闭模块化、基座安装式或落地式。
1.2 真空灭弧室
真空灭弧室是真空断路器正常运行的核心组件。它包括绝缘外壳、屏蔽罩、波纹管、导电杆、动触头和静触头以及端盖。
为了保持有效的熄弧性能，内部真空度必须保持在1.33×10⁻² Pa以下。真空灭弧室在材料、制造工艺、结构、尺寸和性能方面取得了显著进展。
绝缘外壳通常由氧化铝陶瓷或玻璃制成。陶瓷外壳具有更好的机械强度和热稳定性，现在被广泛采用。动触头位于底部，连接到导电杆。导向套确保精确和平滑的垂直移动。
为了监测触头磨损，在灭弧室外表面放置一个点标记。通过观察该标记相对于下端的位移，可以估计触头侵蚀的程度。
电流路径和熄弧发生在动触头和静触头之间的接触间隙。金属部件由绝缘外壳支撑并密封，该外壳焊接在屏蔽罩、触头和其他金属部件上以保持真空完整性。
不锈钢屏蔽罩，电浮并围绕触头，起着至关重要的作用：在电流中断期间，它捕获来自电弧的金属蒸汽，防止沉积在绝缘体上，从而保持内部绝缘强度。
2. 中压真空断路器的常见故障
2.1 真空度降低
真空丧失是一个关键但常常未被检测到的故障。许多安装缺乏定量或定性的真空监测设备，使得诊断变得复杂。
真空度下降会缩短断路器寿命，损害电流中断能力，并可能导致灾难性故障或爆炸。原因包括：
不良的机械特性，如过行程过大、触头反弹或相位不同步。
操作过程中连杆行程过大。
真空瓶制造缺陷（例如密封不良或材料缺陷）。
由于疲劳或损坏导致波纹管泄漏。
2.2 绝缘失效
许多真空断路器使用复合绝缘，将灭弧室嵌入环氧树脂外壳中。然而，如果高压部分没有完全封装，环境因素可能会损害绝缘。
运行过程中产生的热量会进一步降低绝缘性能，增加故障风险。
2.3 触头反弹过度和异步操作
闭合时长时间触头反弹和开闭异步可能由以下原因引起：
断路器机械性能不佳。
绝缘拉杆或支撑结构有缺陷。
触头平面与断路器中心轴线不对齐。
2.4 弹簧储能不完全
闭合后，弹簧机构可能因以下原因未能完全储能：
由于限位开关设置不当导致储能电路提前断开。
齿轮严重磨损导致打滑。
储能电机老化。
弹簧张力过高导致轴行程不完全。
2.5 误操作和拒动
触头变形：软触头材料在多次操作后可能会变形，导致接触不良和缺相。
跳闸失败：由于跳闸锁扣啮合不足、销钉滑动、跳闸电压低或辅助开关接触不良引起。
闭合失败：由于闭合电压低、连杆板变形、锁扣尺寸不正确、接线错误或辅助开关接触不良引起。
3. 故障预防和修复措施
3.1 防止真空度下降
定期检查真空瓶至关重要。使用真空测试仪进行定量测量或进行耐压试验进行定性评估。如果检测到真空损失，更换灭弧室并重新测试行程、同步性和反弹以确保符合要求。
3.2 防止绝缘失效及其处理
应用APG（自动压力凝胶）技术和固体密封极柱来封装灭弧室和输出端子。这减少了尺寸并屏蔽了环境影响。
定期测试绝缘性能并使用专用设备预测绝缘寿命。严格遵循安装、调试和维护程序以防止人为错误。定期清洁和检查绝缘子和拉杆，防止灰尘引起的故障。
3.3 解决触头反弹和异步问题
在绝缘拉杆和传动杠杆之间插入平垫圈以减少触头反弹。调整触头端面的垂直对齐以最小化反弹。
对于异步操作，使用开关特性测试仪测量闭合反弹时间、三相操作时间和相位同步。根据结果，在指定的行程和过行程范围内调整拉杆长度以实现同步。
3.4 解决不完全弹簧储能问题
更换老化的储能电机。
提高跳闸和互锁组件的装配精度。
增强储能齿轮的热处理以防止磨损和打滑。
3.5 防止误操作和拒动
通过确保辅助开关接触良好和优化连杆机制以防止变形或错位来提高控制电路的可靠性。确保可靠的接线连接。
保持清洁的操作环境并对运动部件进行润滑，以防止生锈和污染引起的故障。
对于闭合电路故障，检查基座安装的辅助开关。使用万用表检查二次插头的连续性。如果插头断开，测试辅助开关端子和插头之间的连续性以定位故障。
4. 结论
总之，为了确保真空断路器的可靠运行，企业和人员必须识别常见故障的根本原因，如真空丧失、绝缘失效、触头反弹、弹簧储能问题和误操作，并实施有效的预防和纠正措施。主动维护和技术优化是减少故障、提高变电站系统安全性、效率和寿命的关键。
