vs1真空断路器结构

　　断路器是高压开关中最重要和结构比较复杂的一种。断路器按照灭弧原理不同，可分为油断路器、气吹断路器和真空断路器等。

　　气吹断路器又可分为空气断路器和六氟化硫断路器，采用气体灭弧，所以不存在变压器油的火灾危险性。

　　一、空气断路器

　　空气断路器是利用高压空气灭弧的一种断路器，压缩空气压力可分为1.0、2.0、2.5MP等，造价为油断路器的1.5～2 倍，而且要有压缩空气设备。所以，空气断路器主要用于电压较高和技术性能要求较高的地方。

　　二、六氟化硫断路器

　　六氟化硫断路器运用六氟化硫气体灭弧。六氟化硫为惰性气体，其灭弧能力比空气高几十倍，但要求断路器的结构严密不漏，并需使用SF6 的各种设备。

　　1、 SF6 断路器优缺点的分析

　　SF6 断路器，是用SF6 气体作为来弧和绝缘介质的断路器。它与空气断路器同属于气吹断路器，不同之处在于：

　　● 工作气压较低；

　　● 在吹弧过程中，气体不排向大气，而在封闭系统中循环使用。

　　⑴ SF6 的优点

　　SF6 的分子和自由电子有非常好的混合性。当电子和SF6 分子接触时几乎100%的混合而组成重的负离子，这种性能对剩余弧柱的消电离及灭弧有极大的的使用价值。即SF6 具有很好的负电性，它的分子能迅速捕捉自由电子而形成负离子。这些负离子的导电作用十分迟缓，从而加速了电弧间隙介质强度的恢复率，因此有很好的灭弧性能。在1.01×105Pa 气压下，SF6 的灭弧性能是空气的100 倍，并且灭弧后不变质，可重复使用。SF6 气体优良的绝缘和灭弧性能，使SF6 断路器具有如下优点：

　　开断能力强，断口电压使于做得较高，允许连续开断次数较多，适用于频繁操作，噪音小，无火灾危险，机电磨损小等，是一种性能优异的"无维修"断路器。常用的SF6 断路器有LN1-35 型、HB36 型两种。

　　⑵ SF6 的缺点

　　纯净的SF6 气体是良好的灭弧介质，若用于频繁操作的低压电器中，由于频繁操作的电弧作用，金属蒸汽与SF6 气体分解物起反应，结合而生成绝缘性很好的细粉末(氢氟酸盐、硫基酸盐等)，沉积在触头表面，并严重腐蚀触头材料，从而接触电阻急剧增加，使充有SF6 气体的密封触头不能可靠地工作。因此对于频繁操作的低压电器不适宜用SF6 作灭弧介质。

　　因为SF6 气体在放电时的高温下会分解出有腐蚀性的气体，对铝合金有严重的腐蚀作用，对酚醛树脂层压材料、瓷绝缘也有损害。若把SF6 和N2 混合使用，当SF6 含量超过20%～30%时，其绝缘强度已和全充SF6 时绝缘强度相同，而腐蚀性又大大减少，因此SF6 常混合N2 使用，在SF6 断路器中，SF6 气体的含水量必须严格规定不能超过标准。水会与电弧分解物中的SF4 产生氢氟酸(H2O+SF4→SOF2+2HF)而腐蚀材料。当水分含量达到饱和时，还会在绝缘件表面凝露，使绝缘强度显著降低，甚至引起沿面放电。

　　运行经验及上述论析都表明：SF6 断路器由于绝缘结构体积较小，若SF6 气体的含水量较高，则将使绝缘水平大大下降，接触电阻急剧增加，在运行中易发生损坏或爆炸事故。因此，各制造厂及运行部门都要求有严格的密封工艺，同时规定SF6 气体的含水量不得超过标准。我国的标准是SF6 气体的含水量应小于300ppm(容积比)。

　　SF6 断路器以SF6 气体为灭弧介质。在正常情况下，SF6 是一种不燃、无臭、无毒的惰性气体，密度约有空气的2 倍。但SF6 气体在电弧作用下，小部分会被分解，生成一些有毒的低氟化物，如SOF2、SF4、SOF4 和SO2F2 等，对人体健康有影响，对金属部件也有腐蚀和劣化作用。因此，在SF6 断路器中，一般均装有吸附装置，吸附剂为活性氧化铝、活性碳和分子筛等。吸附装置可完全吸附SF4 气体在电弧的高温下分解生成的毒质。

　　2、 SF6 断路器的检修

　　⑴ SF6 断路器在检修前，应先将断路器分闸，切断操作电源，释放操作机构的能量，用SF6 气体回收装置将断路器内的气体回收，残存气体必须用真空泵抽出，使断路器内真空度低于133.33Pa。

　　⑵ 断路器内充入合适压力的高纯度的氮气(纯度在99.99%以上)，然后放空，反复两次，以尽量减少内部残留的SF6 气体及其生物。

　　⑶ 解体检修时，环境的空气相对湿度不得大于80%，工作场所应干燥、清洁，并应加强通风；检修人员应穿尼龙工作衣帽，戴防毒口罩、风镜，使用乳胶薄膜手套；工作场所严禁吸烟工作间隙应清洗手如面部，重视个人卫生。

　　⑷ 断路器解体中发现容器内有白色粉末状的分解物时，应用吸尘或柔软卫生纸拭净，并收集在密封的容器中深埋，以防扩散。切不可用压缩空气吹或用其他使粉末飞扬的方法清除。

　　⑸ 断路器的金属部件可用清洗剂或汽油清洗。绝缘件应用无水酒精或丙酮清洗。密封件不能用汽油或氯仿清洗。一般应全部换用新的。

　　⑹ 与SF6 气体接触的零部件及密封圈可涂一薄层HL#8 或HL#10 聚四氟乙烯润滑脂密封圈外侧法兰面应涂中性凡土林或#2 防冻脂。引进的国外产品应根据使用说明书的要求选用适当油脂。法兰拼命缝隙及法兰连接螺丝等处应涂703密封胶密封。

　　⑺ 断路器容器内的吸附剂应在解体检修时更换，换下的吸附剂应妥善处理防止污染扩散。新换上的吸附剂应先在200～300℃的烘箱中烘燥处理12 小时以上，待自然冷却后立即装入断路器，要尽量减少在空气中的暴露时间。吸附剂的装入量为充入断路器的SF6 气体质量的1/10。

　　⑻ 断路器解体后如不及时装复，应将绝缘件放置在烘箱或烘间内以保持干燥。

　　三、真空断路器

　　真空断路器的静触头和动触头均放置在真空的玻璃泡中，因而熄弧快，触头不致氧化，适合于频繁操作，也没有变压器油的火灾危险性。但由于真空度要求为10 负四次平方mmHg 以上，所以密封比较困难，主要用于操作频繁的配电系统上。

　　1、 户内真空断路器的应用与维护

　　真空断路器具有结构紧凑、体积小、重量轻、寿命长、维护量小、防燃、防爆和适于频繁操作等优点，目前在中压开关特别是10 kV 户内产品中占绝对优势。国内产品的机械寿命和可靠性还比较低。目前还存在型号繁杂，生产企业众多，生产水平参差不齐，不少厂家规模过小、装备水平低、管理不善、产品质量分散性大、不够稳定等问题。

　　2、 真空断路器应用中存在的技术问题操作过电压

　　真空断路器在操作时往往会产生较高的截流过电压和电弧重燃过电压，在运行管理中，需从技术上防止和抑制过电压，如适当加大触头开距，以抑制电弧重燃过电压，装设性能较好的金属氧化物避雷器或阻容保护装置进行预防等。

　　3、 真空灭弧室的漏气问题

　　随着真空灭弧室使用时间的增长和开断次数增多，以及受外界因素的作用，其真空度会逐步下降，影响它的开断能力和耐压水平。目前，普遍使用纵向磁场灭弧原理和铜铬触头材料，以减少触头烧损，提高电气寿命。但如果导电杆同心度调整不当，将影响真空灭弧室的封接强度，导致漏气。为了保证同心度的调整，合理的选择使用和储存环境，是解决真空灭弧室漏气问题的重要措施。

　　4、 合闸弹跳

　　在断路器合闸时，触头刚接触直至触头稳定接触瞬间为止的时间称为合闸弹跳时间，实践及理论分析均表明，它是影响灭弧室电寿命的重要因素。但由于其远小于合闸过程中电弧燃烧时间，一定范围内的弹跳最主要的危害是加速触头的摩损，导致灭弧室电寿命的缩短。合闸弹跳是由于动静触头的非弹性碰撞引起的，弹跳值大小与诸多因素有关，如触头弹簧的弹力、合闸速度、开距、触头材料、安装、调试质量、零部件的加工精度等等。

　　5、 温升

　　真空断路器的回路电阻是产生温升的主要热源，而灭弧室的回路电阻通常要占回路电阻的50%以上。触头与外壳之间的真空形成了热绝缘，因而产生的热量只能通过动、静导电杆向外部散热。真空灭弧室静端直接与静支架相连，动端则通过导电夹、软连接与动支架相连。因动端连接环节较多，导热路径较长，所以温升的最高点多集中于动导电杆与导电夹搭接部位。在实际应用中，应结合过载能力差的特点，严格控制负荷电流，使其低于额定电流。

　　6、 真空断路器的维护

　　⑴ 重视机械参数的调整。操动机构在真空断路器机械结构中是最为复杂、精度要求最高的部分，机械参数的合理配置，直接关系到真空断路器的技术性能和机械寿命。因此，要认真做好机械参数的调试工作，严格机械参数指标要求，规范备品备件管理和储存，保证备品备件的技术性能指标和质量的一致性、通用性和可靠性。

　　⑵ 严格控制真空断路器的合、分闸速度，按照产品说明书的要求进行调节。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。又由于真空灭弧室一般采用铜焊工艺，并且经高温下去气处理，机械强度不高，耐振性差。如果合闸速度过高会造成较大的振动，对波纹管产生较大的冲击，降低波纹管寿命。对一定结构的真空断路器有着最佳合闸速度。

　　⑶ 真空断路器断路时的燃弧时间短，其最大燃弧时间不超过1.5 个工频半波，并要求电流第一次过零时，灭弧室要有足够的绝缘强度，通常希望断路时在工频半波内触头的行程达到全行程的50%～80%，因此，需要严格控制开关的分闸速度。要求真空断路器的分闸缓冲器与合闸缓冲器有较好的特性，尽量减轻冲击力，以保护真空灭弧室的使用寿命。

　　⑷ 严格控制触头行程和超程。要严格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。否则会使得断路器合闸在波纹管产生过大的应力，引起波纹管损坏，破坏灭弧室密封，从而造成漏气。超行程的减少，就是触头的磨损量。因此，每次调整超过行程时必须进行记录，当触头磨损量累计超过4 mm 时，应更换灭弧室。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。应仔细检查触头弹簧，不应有变形损伤现象。

　　⑸ 定期检查灭弧室的真空度。定期进行工频耐压试验（42 kV）。根据“电力设备预防性试验规程”的规定，结合本单位的实际情况，制定真空断路器的工频耐压试验周期。经验证明灭弧室由于工艺的缺欠致使超出自然泄漏率的现象一般发生在使用第1~2 年，因而在开始运行头两年根据变电所的具体情况多加监视，最好在真空断路器投运后0.5 年、1 年、1.5 年、2 年进行一次工频耐压试验，2 年后根据运行情况再决定一年一次还是一年两次。目前，由于现场不拆卸测试真空度的仪器尚不够完善，工频耐压还是检测真空度较为有效的方法。

　　有条件时，可选用真空度现场测试仪，在不拆卸真空灭弧室的情况下检测真空灭弧室的真空度。在进行工频耐压试验的同时配合进行真空度检测，作为辅助手段。目前市场上已有几种不同型号的真空度现场测试仪供用户选用。

　　⑹ 合理安排真空断路器的检修周期。结合季节（年度）性预防性试验对真空灭弧室断口采用工频耐压方法检验真空度。

　　在正常操作（合、分负荷电流）次数达到2000 次，开断额定电流10 次后应检查各部位的螺栓有无松动。检查方法和要求按真空断路器的维修检查要求进行，若符合规定的技术参数，可继续使用。

　　⑺ 注意安装和维修。真空灭弧室允许储存期限为15～20 年，因此，备品不宜过多，存放和使用环境中应无化学腐蚀性气体存在。调试触头开距时，应控制波纹管的压缩量，防止波纹管发生塑性变形，分闸缓冲器的回弹不应过大，过大会影响波纹管的寿命。装调时如果发现螺纹配合不良，应查明原因后再处理，不要用很大力气拧动真空灭弧室，防止波纹管受到损伤。二次回路的接线、辅助开关的接触应完好，以免影响断路器动作的可靠性。

　　⑻ 检查测量每相主导电回路的电阻值。触头接触电阻与触头间的压力有关，在一定范围内，压力越大，接触电阻越小越稳定。一般真空断路器每相的接触电阻不要大于80 mΩ。检查传动部分的润滑情况和紧固螺栓有无松动，保持清洁，按机械说明书进行各项操作。注意保护真空灭弧室不受任何外力碰撞。

　　⑼ 严格进行交接验收。安装完毕或大修理后，必须进行有关参数的测试和复核。

　　主要复测的参数有：合闸弹跳，分闸同期，开距，压缩行程，合、分闸速度，合、分闸时间，直流接触电阻，断口绝缘水平，传动验收试验等，均应满足真空断路器的要求。

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