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一、真空的绝缘特性

真空具有很强的绝缘特性,在真空断路器中,气体稀薄,气体分子的自由行程相对较大,发生相互碰撞的几率很小,因此,碰撞游离不是真空间隙击穿的主要原因,而在高强电场作用下由电极析出的金属质点才是引起绝缘破坏的主要因素。

真空间隙中的绝缘强度不仅与间隙的大小,电场的均匀程度有关,而且受电极材料的性质及表面状况的影响较大。真空间隙在较小的距离间隙(2—3毫米)情况下,有比高压力空气与SF6 气体高的绝缘特性,这就是真空断路器的触头开距一般不大的原因。

电极材料对击穿电压的影响主要表现在材料的机械强度(抗拉强度)和金属材料的熔点上。抗拉强度和熔点越高,电极在真空下的绝缘强度越高。

真空度越高,气体间隙的击穿电压越高,但在10-4 托以上,就基本保持不变了,所以,要保持真空灭弧室的绝缘强度,其真空度应不低于10-4托。

二、真空中电弧的形成与熄灭

真空电弧和我们以前学习的气体电弧放电现象有很大的差别,气体的游离现象不是产生电弧的主要因素,真空电弧放电是在触头电极蒸发出来的金属蒸汽中形成的。同时,开断电流的大小不同,电弧表现的特点也不同。我们一般把它分为小电流真空电弧和大电流真空电弧。

1、小电流真空电弧

触头在真空中开断时,产生电流和能量集聚的阴极斑点,从阴极斑点上大量地蒸发金属蒸汽,其中的金属原子和带电质点的密度都很高,电弧就在其中燃烧。同时,弧柱内的金属蒸汽和带电质点不断地向外扩散,电极也不断的蒸发新的质点来补充。在电流过零时,电弧的能量减小,电极的温度下降,蒸发作用减少,弧柱内的质点密度降低,在过零时阴极斑消失,电弧熄灭。

有时,蒸发作用不能维持弧柱的扩散速度,电弧突然熄灭,发生截流现象。

2、大电流真空电弧

真空断路器在触头断开大的电流时,电弧的能量增加,阳极也严重发热,形成很强的集聚型的弧柱。同时,电动力的作用也明显了,因此,对于大电流真空电弧,触头间的磁场分布就对电弧的稳定性和熄弧性能有决定性的影响。如果电流太大,过了极限开断电流,就会造成开断失败。此时,触头发热严重,电流过零以后仍然蒸发,介质恢复困难,不能断开电流。

解决方法:调整灭弧室触头开距和超行程;否则更换灭弧室。测量接触电阻的方法可以用直流压降法测量(电流要在100A以上)。

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五、合闸弹跳时间增大的故障表现、原因分析和解决办法

故障表现:断路器在运行一定时间后,合闸弹跳时间不断增大。

原因分析:真空断路器合闸时,触头弹跳时间技术标准为≤2ms。若过大会使触头易烧伤或者熔焊。引起合闸弹跳时间增大的主要原因为触头弹簧弹力下降和拐臂、轴销间隙磨损变大。

解决方法:适当增大触头弹簧的初始压力或更换触头弹簧;若拐臂、轴销间隙超过0.3mm,可更换拐臂、轴销;调整传动机构,利用机构在合闸位置超过主动臂死点时传动比很小的特点,将机构向靠近死点方向调整,可减小触头合闸弹跳。

六、电流互感器表面对支架放电的故障表现、原因分析和解决办法

故障表现:断路器在运行过程中,电流互感器表面对中间箱支架放电。

原因分析:在断路器装配过程中,互感器固定螺栓周围的半导体胶被刮落,互感器表面在断路器运行中产生不均匀电场,导致互感器表面对支架放电。

解决方法:在互感器表面均匀涂抹一层半导体胶,使得表面电场均匀。

七、灭弧室不能断开的故障表现、原因分析和解决办法

故障表现:断路器在进行分闸操作后,断路器不能断开或非全相断开。

原因分析:真空泡的真空度下降,真空泡内会有一定的电离现象,并由此产生电离子,使灭弧室内绝缘下降,导致断路器不能正常开断。

解决方法:通过检测真空灭弧室真空度确已降至要求值以下,应更换真空灭弧室。具体步骤:

1、真空灭弧室须经真空度检测合格;

2、拆下原真空灭弧室并换上真空灭弧室。安装时要垂直.注意动导电杆和灭弧室同轴度,操作时不应受到扭力;

3、安装好真空灭弧室后,应测量开距和超程(接触行程)。若不满足要求则应:调整绝缘拉杆的螺栓可调整超程;调整动导电杆的长度可调整灭弧室开距;

4、采用电力开关综合测试仪测量分合闸速度、三相同期性、合闸弹跳等机械特性,若不合格应作调整。

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