真空断路器运行与维护

真空断路器运行与维护

9/26/20231主要内容：

1.真空断路器运行与维护的一般要求

2.运行维护应注意的问题

3.断路器的运行、监视、维护和操作

4.断路器的技术监督

5.断路器的不正常运行和事故处理9/26/20232

引言：我国从20世纪80年代以来，已经先后研制生产了一批批性能较为稳定的12kV真空断路器，并以国家标准定型产品大批量的投入电力系统及冶金钢铁企业配电网实际运行中。目前，在12kV及以下电压等级配网中大力推进设备无油化的进程中，真空断路器已完全取代少油断路器，成为配网的主要设备。真空断路器是由绝缘强度很高的真空作为灭弧介质的断路器，其触头是在密封的真空腔内分、合主电路，触头切断电流时，仅有金属蒸汽离子形成的电弧，因为金属蒸汽离子的扩散及再复合过程非常迅速，从而能快速灭弧，恢复真空度，经受多次分、合闸而不降低开断能力。由于真空断路器本身具有结构简单、体积小、重量轻、寿命长、维护量小和适于频繁操作等特点，所以（真空断路器功能是在电力系统正常运行和故障情况下开断、闭合各种电流。）可作为输配电系统配电断路器、厂用电断路器、电炉变压器和高压电动机频繁操作断路器，还可用来切合电容器组。本次交流以12kV真空断路器为主要内容来介绍真空断路器运行与维护。9/26/20233真空断路器三大品牌ABB公司生产

VD4-12SIEMENS公司生产

3AH3116，3AH5116GE公司生产VB2-129/26/202341、真空断路器运行与维护的一般要求：1.1断路器结线板的连接处或静触头应贴试温蜡片。1.2新断路器必须采用机构与断路器本体整体式产品，机构宜选用弹簧式操作机构且机构应配计数器，计数器在设备运行状态下应易于监测。1.3

开关柜（包括手车柜）应配位置合适、尺寸足够的观测孔，以便运行检修人员在设备运行情况下观察刀闸（或手车）导电触头的插入情况以及使用红外仪器测试触头及断路器本体的温度情况。1.4开关柜（包括手车柜）应在柜内配置照明灯，并使运行人员能够在设备运行情况下开关照明灯及更换灯泡。1.5开关柜中的绝缘件，如绝缘子、套管、隔离和触头罩等，严禁采用酚醛树脂、聚氯乙烯及聚碳酸酯等有机材料，应采用阻燃性绝缘材料，如环氧树脂等，选用新型绝缘材料时，需经过严格试验，并由制造厂提供不少于1年的试运行报告。9/26/20235

1.6全空气绝缘真空开关柜带电部位对地及相间距离不小于125mm，复合绝缘中空气间隙不小于30mm，开关柜中瓷质绝缘子爬电比距不小于1.8mm/kV，有机绝缘子爬电比距不小于2.0mm/kV，开关柜及母线应优先选用瓷质绝缘子或瓷质套管。1.7通过型式试验的真空开关组装开关柜后，必须整体进行包括开断、动稳定在内的全部型式试验。1.8用于投切电动机负荷的开关必须有开断感性电流的试验报告。1.9真空开关用于投切电容器组时必须进行投切试验。1.10主要技术参数：额定电压、额定电流、额定短路开断电流、额定热稳定持续时间、基准绝缘水平、机械寿命10000次。最佳运行状态：一般在断路器40-60%额定电流下运行为最佳。9/26/20236

1.11要建立与实际相符的断路器技术档案：

1）

设备卡片；

2）

制造厂出厂调试记录（试验报告）；

3）

投运前的交接试验记录包括：断口耐压；超行程；导电回路电阻；“B值”（指断路器在合闸位置时动触杆底面与开关底部法兰底面的距离，亦即测行程时断路器在合闸状态下测取的尺寸）；二次回路的绝缘电阻；断路器故障开断记录；预防性试验记录；

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2、运行维护应注意的问题2.1真空灭弧室的真空真空灭弧室是真空断路器的关键部件，它是采用玻璃或陶瓷作支撑及密封，内部有动、静触头和屏蔽罩，室内真空为10-3～10-6Pa的负压，保证其开断时的灭弧性能和绝缘水平。随着真空灭弧室使用时间的增长和开断次数的增多，以及受外界因素的作用，其真空度逐步下降，下降到一定程度将会影响它的开断能力和耐压水平。因此，真空断路器在使用过程中必须定期检查灭弧室的真空。主要应做到如下两点：1）定期测试真空灭弧室的真空度，进行工频耐压试验(对地及相间42kV，断口48kV)。2）点检员应对真空断路器定期巡视。特别对玻璃外壳真空灭弧室，可以对其内部部件表面颜色和开断电流时弧光的颜色进行目测判断。当内部部件表面颜色变暗或开断电流时弧光为暗红色时，可以初步判断真空已严重下降。这时，应马上通知检修人员进行停电检测。9/26/20238

2.2防止过电压真空断路器具有良好的开断性能，有时在切除电感电路并在电流过零前使电弧熄灭而产生截流过电压，这点必须引起注意。对于油浸变压器不仅耐受冲击电压值较高，而且杂散电容大，不需要专门加装保护;而对于耐受冲击电压值不高的干式变压器或频繁操作的滞后的电炉变压器，就应采取安装金属氧化物避雷器或装设电容等措施来防止过电压。2.3严格控制触头行程和超程

12kV真空灭弧室的触头行程为11±1mm左右，超程为3±0.5mm。应严格控制触头的行程和超程，按照产品安装说明书要求进行调整。在大修后一定要进行测试，并且与出厂记录进行比较。不能误以为开距大对灭弧有利，而随意增加真空断路器的触头行程。因为过多地增加触头的行程，会使得断路器合闸后在波纹管产生过大的应力，引起波纹管损坏，破坏断路器密封，使真空度降低。9/26/20239

2.4严格控制分、合闸速度真空断路器的合闸速度过低时，会由于预击穿时间加长，而增大触头的磨损量。又由于真空断路器机械强度不高，耐振性差，如果断路器合闸速度过高会造成较大的振动，还会对波纹管产生较大冲击力，降低波纹管寿命。通常真空断路器的合闸速度为0.6±0.2m/s，分闸速度为1.6±0.3m/s左右。对一定结构的真空断路器有着最佳分合闸速度，可以按照产品说明书要求进行调节。2.5触头磨损值的监控真空灭弧室的触头接触面在经过多次开断电流后会逐渐磨损，触头行程增大，也就相当波纹管的工作行程增大，因而波纹管的寿命会迅速下降，通常允许触头磨损最大值为3mm左右。当累计磨损值达到或超过此值，真空灭弧室的开断性能和导电性能都会下降，真空灭弧室的使用寿命即已到期。9/26/202310

为了能够准确地控制每个真空灭弧室触头的磨损值，必须从灭弧室开始安装使用时起，每次预防性试验或维护时，就准确地测量开距和超程并进行比较，当触头磨损后累计减小值就是触头累计磨损值。当然，当触头磨损使动、静触头接触不良时，通过回路电阻的测试也可以发现问题。真空断路器的“老练”施加在真空断路器动、静触头间加一个电压（高电压小电流或低电压大电流）反复试验几次，使其触头上的毛刺烧光，触头表面更为光滑。2.6做好极限开断电流值的统计。在日常运行中，应对真空断路器的正常开断操作和短路开断情况进行记录。当发现极限开断电流值ΣI达到厂家给出的极限值时，应更换真空灭弧室。2.7真空断路器本身的防跳回路应与保护装置的防跳回路只能选择一个运行，一般选择使用保护装置的防跳回路。9/26/202311

3、断路器的运行、监视、维护和操作3.1断路器的投运3.1.1新装或大修后的断路器，投运前必须验收合格才能施加运行电压。3.1.2新装断路器的验收项目按《电气装置安装工程及施工验收规范》及有关规定执行。大修后的验收项目按大修报告执行。3.2断路器正常运行的巡视检查3.2.1投入电网和处于备用状态的高压断路器必须定期进行巡视检查，有人值班的变电所站、主电室和发电厂由值班人员负责巡视检查。无人值班的变电所站、主电室由点检人员按点检计划负责巡视检查。3.2.2巡视检查的周期：有人值班的变电所站、主电室和发电厂每天当班巡视不少于一次，无人值班的变电所站、主电室由具体情况确定，通常每周不少于2次。9/26/2023123.2.3真空断路器的巡视检查项目：1）分、合位置指示正确，并与当时实际运行工况相符;2）支持绝缘子无裂痕及放电异声;3）真空灭弧室无异常;4）接地完好;5）引线接触部分无过热，引线弛度适中。3.2.4弹簧机构的检查项目：1）机构箱门平整、开启灵活、关闭紧密;2）断路器在运行状态，储能电动机的电源开关应在闭合位置;3）检查储能电动机、行程开关接点无卡住和变形，分、合闸线圈无冒烟异味;4）断路器在分闸备用状态时，分闸连杆应复归，分闸所扣到位，合闸弹簧应储能;5）防凝露加热器良好。6）记录巡视检查结果：在运行点检上记录检查时间、点检员姓名和设备状况。设备缺陷尚需按缺陷管理制度的分类登入缺陷记录簿，无人值班变电所则登录在巡视记录簿内。9/26/202313

3.2.5断路器的特殊巡视1）新投运断路器的巡视检查，周期应相对缩短。投运72h以后转入正常巡视。2）夜间闭灯巡视，有人值班的变电所站、主电室和发电厂每周一次，无人值班的变电所一个月一次。3）气象突变，增加巡视次数。4）雷雨季节雷击后应进行巡视检查。5）高温季节高峰负荷期间应加强巡视。3.2.6断路器的正常维护1）断路器正常运行维护项目：

a.不带电部分的定期清扫;

b.配合其它设备的停电机会，进行传动部位检查，清扫瓷瓶积存的污垢及处理缺陷;

c.按设备使用说明书规定对机构添加润滑油;2）执行了断路器正常维护工作后应载入记录簿待查。9/26/202314

3.2.7断路器的操作1）断路器操作的一般要求如下：a.断路器经检修恢复运行，操作前应检查检修中为保证人身安全所设置的措施(如接地线、接地刀等)是否全部拆除，防误闭锁装置是否正常;b.长期停运的断路器在正式执行操作前应通过远方控制方式进行试操作2～3次，无异常后方能按操作票拟定的方式操作;c.操作前应检查控制回路、辅助回路、控制电源(气源)或液压回路均正常、储能机构已储能，即具备运行操作条件;d.操作中应同时监视有关电压、电流、功率等表计的指示及红绿灯的变化，操作把手不宜返回太快。2）正常运行的断路器操作时注意检查下列项目：a.SF6断路器气体压力和空气断路器储气罐压力在规定的范围内。9/26/202315

3）操作断路器时操动机构应满足：

a.电磁机构在合闸操作过程中，合闸线圈端子电压、合闸接触器线圈电压均在合格范围;

b.操动机构箱门关好，栅栏门关好并上锁，脱扣部件均在复归位置;

c.弹簧机构合闸操作后应自动再次储能。4）运行中断路器几种异常操作的规定：

a.电磁机构严禁用手力杠杆或千斤顶的办法带电进行合闸操作;

b.无自由脱扣的机构严禁就地操作;

c.以硅整流作合闸电源的电磁操动机构，如合闸电源不符合部颁《关于变电所操作能源的暂行规定》的要求，不允许就地操作;

d.液压(气压)操动机构，如因压力异常导致断路器分、合闸闭锁时，不准擅自解除闭锁进行操作。9/26/202316

5）断路器故障状态下的操作规定：

a.断路器运行中，由于某种原因造成空气和SF6断路器气体压力异常(如突然降至零等)，严禁对断路器进行停、送电操作，应立即断开故障断路器的控制电源，及时采取措施，断开上一级断路器，将故障断路器退出运行;

b.断路器的实际短路开断容量接近于运行地点的短路容量时，在短路故障开断后禁止强送，并应停用自动重合闸;

c.分相操作的断路器操作时，发生非全相合闸，应立即将已合上相拉开，重新操作合闸一次，如仍不正常，则应拉开合上相并切断该断路器的控制电源，查明原因;分相操作的断路器操作时发生非全相分闸时，应立即切断控制电源，手动操作将拒动相分闸，查明原因。9/26/202317

4、断路器的技术监督

4.1断路器的运行监督

4.1.1每年对断路器安装地点的母线短路容量与断路器铭牌作一次校核。

4.1.2每台断路器的年动作次数应作出统计，正常操作次数和短路故障开断次数应分别统计。

4.1.3定期对断路器作运行分析并作好记录备查，不断累积运行经验，运行分析的内容包括：

a.设备运行异常现象及缺陷产生的原因和发展规律，总结发现、判断和处理缺陷的经验，在此基础上作事故预想。

b.发生事故和障碍后，对故障原因和处理对策进行分析，总结经验教训。

c.根据设备及环境状况作出事故抢修预案。

4.1.4发电厂每年要检查断路器反事故措施执行情况，并补充新的反事故措施内容。9/26/202318

4.2断路器的绝缘监督

4.2.1断路器除结合设备大修进行绝缘试验外，尚需按部颁《电气设备预防性试验规程》进行预防性试验。

4.2.2发电厂、变电所站、主电室内应有当年断路器绝缘预防性试验计划，点检员应监督其执行，试验中发现的问题已处理的登入设备专档，未处理的登入设备缺陷记录簿。

4.3断路器的检修监督

4.3.1发电厂、变电所站、主电室应有安排于当年执行的断路器大、小修计划，周期及项目按部颁断路器检修工艺规定执行。

4.3.2点检员应监督断路器大、小修计划的执行，大修报告存入设备专档，未能消除的缺陷记入设备缺陷记录簿。

4.3.3点检员应及时记录液压机构油泵起动情况及次数，记录断路器短路故障分闸次数和正常操作次数，以为临时性检修提供依据。9/26/202319

4.4断路器的测量、试验监督

4.4.1断路器在测试前应由工作负责人进行电动合、跳三次（借此将磨损的触头打磨平整，要求导电回路接触电阻不大于50微欧），并对开关本体及其绝缘支撑、传动部位进行清扫（防止耐压试验时其部件泄漏闪络），然后方可进行测量、试验。4.4.2测量器具的精确度为0.05mm，测试结果的精确度为0.1mm。4.4.3断路器的测试周期为：

1）断路器开断故障电流达到规定的次数时。

2）断路器运行3年，期间未进行过测试的，必须停电测试。

3）真空泡出厂20年以后，应报废。4.4.4断路器真空度的测试要求为：在额定开距下断口间加工频电压（10kV断路器42kV，35kV断路器80kV，时间1分钟），在加压开始阶段允许内部有轻微放电现象（一般为兰色电晕状弧光）但电流表不得有连续的摆动，并能承受住耐压试验。9/26/202320

4.4.5每次测试都必须详细记录触头磨损度，并与各次测试的记录进行比较，累计磨损量达到3mm时须更换真空泡。触头磨损度=本次测试的“B值”-投运时的“B值”。4.4.6断路器开断额定故障电流次数及其以后的各次测试报告必须报主管工程师，并建立断路器技术档案。4.5真空断路器的试验项目4.5.1绝缘电阻：参照制造厂规定或不低于1000兆欧。4.5.2导电回路电阻：不大于1.2倍出厂值，出厂值不明时，应不大于120微欧。4.5.3交流耐压试验：额定电压10kV试验电压42（38）kV

额定电压35kV试验电压85kV

相间、相对地及断口的耐压值相同。4.5.4真空灭弧室真空度的测量：必要时（有条件时进行）。9/26/202321

原料联络5、断路器的不正常运行和事故处理

5.1运行中的不正常现象：5.1.1点检员在断路器运行中发现任何不正常现象时(如有放电异声、分合闸位置指示不正确等)，应及时予以消除，不能及时消除的立即报告上级领导并相应记入运行记录簿和设备缺陷记录簿内。

5.1.2点检员若发现设备有威胁电网安全运行且不停电难以消除的缺陷时，应向值班调度汇报，及时申请停电处理，并报告上级领导。

5.2.断路器有下列情形之一者，应申请立即停电处理：

5.2.1套管有严重破损和放电现象;5.2.2断路器内部有爆裂声;5.2.3断路器灭弧室内部有异常声响;5.2.4空气断路器内部有异常声响或严重漏气，压力下降；

5.2.5真空断路器出现真空损坏的丝丝声;

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VD4真空断路器剖视图9/26/202323操动机构的基本结构9/26/2023245.3断路器弹簧操动机构常见异常现象及可能的原因：5.3.1拒合5.3.1.1合闸铁芯未启动（1）合闸线圈端子无电压：

1）二次回路接触不良

2）合闸空气开关跳闸

3）开关辅助触点接触不良（控制回路断线）（2）合闸线圈端子有电压：

1）合闸线圈断线或烧坏

2）铁芯卡涩（住）5.3.1.2合闸铁芯已启动（1）合闸线圈端子电压太低；（2）合闸线圈运动受阻；（3）合闸铁芯撞杆变形，行程不足；

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（4）合闸掣子扣入深度太大；

（5）扣合面硬度不够，变形，摩擦力大，“咬死”；5.3.2