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高壓戶內(nèi)外真空斷路器作為一種重要的電氣設(shè)備在我國(guó)得到了廣泛應(yīng)用,但出現(xiàn)故障的情況也時(shí)有發(fā)生。現(xiàn)對(duì)高壓戶內(nèi)外真空斷路器運(yùn)行中的常見(jiàn)故障，分別從本體和機(jī)構(gòu)兩個(gè)方面進(jìn)行分析,并提出了處理方法和改進(jìn)措施。
1高壓戶內(nèi)外真空斷路器本體方面的問(wèn)題
1.1密封結(jié)構(gòu)
高壓戶內(nèi)外真空斷路器為真空滅弧，一般充較低壓力SF6氣體作為絕緣介質(zhì),產(chǎn)品的密封問(wèn)題主要是主密封結(jié)構(gòu)的SF6氣體泄漏和真空滅弧室的密封結(jié)構(gòu)損壞。
1.1.1主密封氣體泄露
充有SF6的高壓電器設(shè)備的氣室要求密封良好，年漏氣率不大于0.5%。主密封漏氣的主要原因是:法蘭密封槽面防護(hù)不當(dāng),如有劃傷壓痕.密封圈有刮傷裂紋,另外，鑄鋁殼體有鑄造缺陷;裝配過(guò)程控制不當(dāng),如密封槽面裝配時(shí)未清理徹底,密封部位螺栓未嚴(yán)格使用力矩扳手,未按規(guī)定力矩緊固;產(chǎn)品設(shè)計(jì)問(wèn)題,主要指密封圈壓縮量問(wèn)題,壓縮量太大不能保證密封可靠,壓縮量太小易使密封圈受力損壞，以25%~ 30%壓縮量為宜。
1.1.2滅弧室損壞
真空滅弧室是固定的陶瓷或玻璃外殼,通過(guò)可伐與金屬連接",起靜密封作用,可動(dòng)的導(dǎo)電桿通過(guò)波紋管與金屬連接,起動(dòng)密封作用。被紋管絕大多數(shù)是采用0.15mm的不銹鋼油壓成型，真空斷路器應(yīng)用環(huán)境的污穢、濕度鹽霧等會(huì)引起波紋管點(diǎn)狀腐蝕,導(dǎo)致波紋管及封接面的漏氣;另一方面,在斷路器調(diào)試過(guò)程中導(dǎo)電桿與滅弧室同軸度調(diào)整不夠,運(yùn)動(dòng)中將會(huì)使金屬封接部分受力不均,波紋管損壞,導(dǎo)致滅弧室漏氣。解決辦法:第一，在真空滅弧室動(dòng)導(dǎo)電桿與下出線法蘭接觸的地方增加導(dǎo)向裝置,防止動(dòng)導(dǎo)電桿擺動(dòng)而損壞波紋金、鐵道電氣化以及礦山等行業(yè)得到了廣泛的應(yīng)用。產(chǎn)品從過(guò)去的ZN1-ZN5幾個(gè)品種到現(xiàn)在數(shù)十個(gè)型號(hào)、品種,額定電流達(dá)到4000A,開(kāi)斷電流達(dá)到50KA,甚至有63kA,電壓達(dá)到35kV等級(jí)。當(dāng)代真空斷路器的發(fā)展水平和技術(shù)進(jìn)步，主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面:
1、真空滅弧室的小型化
我國(guó)有關(guān)研究所和高等院校對(duì)真空滅弧室的小型化曾作了不少工作，研究的方向是采用各種縱向磁場(chǎng)結(jié)構(gòu)的真空滅弧室和尋求新的觸頭材料。由于縱向磁場(chǎng)結(jié)構(gòu)的電極開(kāi)斷能力強(qiáng)，在額定的短路開(kāi)斷電流相同，設(shè)計(jì)裕度和工藝水平相同的條件下，縱向磁場(chǎng)結(jié)構(gòu)的電極比橫向磁場(chǎng)結(jié)構(gòu)的電極小得多，采用縱向磁場(chǎng)結(jié)構(gòu)電極的真空滅弧室可以做得小些。這就是真空滅弧室采用縱向磁場(chǎng)結(jié)構(gòu)電極后，使真空滅弧室小型化的原因。真空滅弧室向小型化方向發(fā)展，表現(xiàn)在真空滅弧室管徑不斷縮小，如將12kV 31 .5kA真空滅弧室的管徑縮小到88mm,U系列小型化陶瓷滅弧室，將管徑在12kV 31.5kA"下縮小至85mm。真空滅弧室管徑的縮小，又有利于斷路器和開(kāi)關(guān)柜小型化。小型化真空滅弧室的直徑縮小，原材料節(jié)約和工藝費(fèi)用降低。因而真空滅弧室的生產(chǎn)成本大幅度下降和真空斷路器可以做得更緊湊。此外，隨著真空滅弧室外殼尺寸的縮小，外殼上的真空密封焊縫的長(zhǎng)度縮短，真空滅弧室漏氣的可能性減小，真空滅弧室的可靠性提高，小型化真空滅弧室的其他性能也遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于橫向磁場(chǎng)真空滅弧室。小型化真空滅弧室的開(kāi)發(fā)和推廣，是我國(guó)真空斷路器進(jìn)人一個(gè)新的發(fā)展階段的重要標(biāo)志。
2、發(fā)展大容量高壓等級(jí)真空斷路器
高壓戶內(nèi)外真空斷路器在我國(guó)已經(jīng)得到廣泛應(yīng).用。特別是在中等電壓領(lǐng)域里，真空斷路器已占有明顯優(yōu)勢(shì)。但還缺少大容量品種，對(duì)中等電壓真空斷路器的應(yīng)用范圍將受到一定限制，因此很有必要開(kāi)發(fā)10kV系列真空斷路器的大容量規(guī)格以進(jìn)一步完善化。今后將繼續(xù)研究試制更大額定電流和更大額定開(kāi)斷電流的10kV電壓等級(jí)的真空斷路器。為了適應(yīng)大容量發(fā)電機(jī)組保護(hù)用的斷路器，我國(guó)正在開(kāi)發(fā)額定電壓24kV.額定電流12.5K A和額定開(kāi)斷電流125~240KA的高壓戶內(nèi)外真空斷路器。
此外，我國(guó)在完成戶外額定電壓110kV.額定開(kāi)斷電流31. 5kA的基礎(chǔ)上將繼續(xù)開(kāi)發(fā)額定電流更大、額定開(kāi)斷電流更大的110kV高壓戶內(nèi)外真空斷路器外，同時(shí)開(kāi)發(fā)220kV電壓等級(jí)的高壓戶內(nèi)外真空斷路器。
3.研制新的觸頭材料
銅鉻合金是目前真空滅弧室觸頭材料中具有優(yōu)良電性能的材料之一。 它的主要缺點(diǎn)是熔焊性能較差和工藝要求復(fù)雜。在不影響其他性能的情況下，適當(dāng)?shù)丶尤氪嘈韵嗄芎芎玫馗纳脐P(guān)合能力和動(dòng)熱穩(wěn)定性，是解決CuCr觸頭材料抗熔焊性能的有效途徑之一。特別是對(duì)于開(kāi)斷電流50kA以上的大容量高壓戶內(nèi)外真空斷路器產(chǎn)品，觸頭熔焊是需要解決的關(guān)鍵問(wèn)題之一。提高觸頭接觸壓力也可以幫助解決熔焊問(wèn)題，但勢(shì)必帶來(lái)機(jī)械可靠性方面的副作用。試驗(yàn)證明，用添加脆性相材料的方法可以改善CuCr觸頭材料的抗熔焊性能，降低熔焊強(qiáng)度。
近年來(lái)對(duì)CuMnTa、CuMnNb.CuCrTa和CuCoTa等系列的觸頭材料研究已有進(jìn)展。這幾種觸頭材料制造成本雖略高于CuCr觸頭材料，但具有優(yōu)良的電性能和低的熔焊強(qiáng)度。國(guó)內(nèi)有關(guān)院校和研究所已開(kāi)始進(jìn)行上述觸頭材料的研究，制造廠也已制出樣品，進(jìn)行相關(guān)的試驗(yàn)，并已取得一定成果。低截流值觸頭材料亦在研制中，常用的方法是在觸頭材料中加入飽和蒸汽壓比較高的材料。通常這種方法對(duì)觸頭斷口間耐壓和開(kāi)斷短路電流能力都會(huì)產(chǎn)生不利影響。在不降低電性能的情況下降低截流水平，從目前情況來(lái)看尚存在較大難度，但研究工作已大有進(jìn)展。
4、改進(jìn)觸頭結(jié)構(gòu)
由平板觸頭到橫磁場(chǎng)觸頭再到縱磁場(chǎng)觸頭，使得電弧不在聚集而呈擴(kuò)散形態(tài)，以提高開(kāi)斷能力、提高可靠性和縮小尺寸。縱向磁場(chǎng)電極結(jié)構(gòu)的發(fā)展是近幾年來(lái)高壓戶內(nèi)外真空斷路器技術(shù)的重大進(jìn)步。在開(kāi)斷能力和穩(wěn)定性以及抗電蝕性等方面，都比橫向磁場(chǎng)觸頭結(jié)構(gòu)有優(yōu)勢(shì)。一般來(lái)說(shuō)縱向磁場(chǎng)觸頭復(fù)雜程度并不高，造價(jià)也在可接受的合理范圍，已為真空斷路器設(shè)計(jì)人員和制造單位普遍接受。
