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摘要：作为新型开关设备，真空断路器以其高绝缘、灭弧性能，良好的操作特性以及运行可靠性在10kV及以下的配电网络中得到了广泛的应用。但是随着其应用的增多，故障和缺陷情况也随之凸显出来，本文以Vd4型真空断路器开关为研究对象，首先简要介绍了10kV真空断路器，然后论述了其常见故障类型及影响因素，以及探讨了10kV真空断路器故障处理措施。
关键词：10kV真空断路器；开关设备；故障处理方法
1.引言
在我国10kV配电网络中，随着供电负荷的不断增加真空断路器使用和维护越来越受到运行和检修人员的关注。相比较10kV油开关，10kV真空断路器具有灭弧性能好、开断容量高、运行维护方便、寿命长等优点。然而由于设计缺陷及技术失误等原因，给断路器的日常使用也带来不利的影响。因此，加强有关10kV真空断路器常见故障及处理方法的研究，对于改善真空断路器运行质量具有重要的现实意义。
2.VD4型真空断路器结构与原理
2.1VD4型真空断路器结构
真空断路器主要由操动机构、骨架、传动机构、支撑用的绝缘子、真空灭弧室和导电元件组成。操动机构分为电磁操动机构、弹簧操动机构、液压操动机构、气动操动机构、弹簧液压操动机构五种类型。VD4型真空断路器是引进ABB公司技术设计制造的新一代真空断路器，断路器与操作机构一体化制造，具有体积小，性能优良的优点。这种新型真空断路器在设计上的独到之处在于：①真空灭弧室极柱采用整体浇注绝缘；②弹簧操动机构采用模块化结构组成。
2.2真空断路器工作原理
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图1 真空断路器的内部结构
（1）灭弧原理：真空断路器利用高真空作为内绝缘和灭弧介质。当灭弧室内被抽成一定高真空时，其绝缘强度要比绝缘油、一个大气压力下的空气的绝缘强度高很多。断路器配用的真空灭弧室，具有极高的真空度，当动、静触头在操动机构作用下带电分闸时，在触头间就会产生真空电弧。同时由于触头的特殊结构，在触头间隙中产生适当的纵磁场，使真空电弧保持扩散型，并使电弧均匀的分布在触头表面燃烧，并维持低的电弧电压。在电流自然过零时，残留的离子、电子和金属蒸汽在微秒数量级的时间内就可复合或凝聚在触头表面和屏蔽罩上，灭弧室断口的介质绝缘强度很快被恢复，从而电弧被熄灭，达到分断的目的。
（2）储能动作原理：储能电机输出扭矩通过单向轴承经链传动，带动挡销运动，推动储能轴旋转，驱动储能轴上的挂簧拐臂转动，从而拉长合闸弹簧，达到储能目的，当合闸弹簧储能完成后，能量由储能保持掣子保持住，于此同时拨板带动储能微动开关动作，切断储能电机的电源，完成储能动作。
（3）分、合闸动作原理：
①合闸动作：机构储能后，若接到合闸信号，合闸电磁铁的动铁芯将被吸合向前运动，通过合闸轴带动储能保持掣子转动，从而解除了储能保持掣子对储能轴的约束，合闸弹簧的能量释放，使合闸凸轮作顺时针方向转动，通过二级四连杆传动机构及绝缘拉杆带动真空灭弧室的动导电杆向上运动，完成合闸操作。
②分闸动作：合闸动作完成后，一旦接到分闸信号，分闸半轴在脱口力的作用下，做顺时针方向转动，半轴对分闸脱扣部分的约束解除，分闸脱扣部分在断路器的触头压力弹簧和碟簧的作用下，作顺时针方向转动，真空灭弧室的动导电杆在两级四连杆机构及绝缘拉杆的带动下向下运动，从而完成分闸操作。
3.Vd4型真空断路器开关应用常见故障及原因分析
在真空断路器的领域，其操动机构一般为电磁机构和弹簧机构，操动机构有与断路器主体分立，通过操作杆相连的，也有与断路器主体构成一个整体的。目前使用广泛的是后者。高压开关在运行中发生的事故很大一部分由操作机构引起的。如未接到指令会自动断开、机械特性变坏、局部损坏、烧毁线圈、辅助开关不切断、接到指令不动作等，集中表现为拒动和误动。这些事故都有可能造成真空断路器开关本身的损坏。结合真空断路器机构原理，笔者经过调查发现：设备存在老化现象、弹簧力度不够为主要影响因素。
设备存在老化现象，主要表现为机构在操作时会发生冲击和振动，应用时间久了会出现设备机构老化松动，需要定期的紧固防松；弹簧力度不够，主要表现为弹簧结构设计力度不够，引起无法合闸，另外还存在储能齿轮的棘爪或齿牙出现严重磨损，在驱动过程中容易出现打滑脱扣问题，进而导致电机空转、储能不到位，以及储能限位开关的限位较小，导致储能回路的过早开断，引起储能不到位。
4.Vd4型真空断路器开关故障处理措施
4.1加强运行巡视，及时进行老化设备维护保养和更换
对老化设备进行定期维护保养和更换。 ①防止松动与蹩劲。机构在操作时会发生冲击和振动，所有紧固处应有防松措施，一些受力较大的活销，不能单用开销定位，防止由于操作时各连板上的力不平衡，造成活销蹩劲，从而剪断开口销；②防止锈蚀和脏污。锈蚀和脏污会显著降低机构操作可靠性，使操作系统的机械特性变坏，甚至酿成分合闸拒动事故。滑动轴承由于锈蚀和脏污，摩擦系数可以高达0.3，即使采用了滚柱和滚子轴承，锈蚀和脏污也会使它的摩擦系数增大到0.1，这比正常条件下的数值大一个数量级，将引起肘节和脱扣机构工作的不稳定。保持机构所处环境条件的清洁度，定期去除机构上(特别是旋转、滑动配合)的脏污，经常注意润滑，在轴和销上喷涂的硫化钼固体润滑剂等可取得很好的效果；③防止机构进水。进水会使机构的绝缘件受潮，加速金属零件的锈蚀。
为了使真空断路器能可靠正常工作，运行人员应加强运行巡视，强化日常的维护检测，在操作中注意观察有无异常现象，发现隐患后及时消除缺陷，严格执行电气设备预防性试验规程要求，保证检修到位，确保修试质量，提高设备健康水平，绝不能对运行中的真空断路器掉以轻心，避免事故发生。
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4.2设计新结构，提升弹簧力度
分析真空断路器的结构原理，重新设计弹簧结构，增加一个弯度，增强其张力，保证正常合闸有效性。
另外，实际应用中，对储能齿轮的磨损可先用细砂纸对储能延时继电器的触点进行修复打磨，或对其触头的整定值进行调控，以保证电动机能在延时整定值的范围内实现储能，并且延时要高于电机的实际储能时间，对于储能开关的过早开断，应对开关进行全面检查，并合理调整限位开关的位置。
5.结语
VD4型真空断路器在电力公司应用广泛，所以需要我们在平时运行中要不断进行学习和研究，掌握其内部二次回路和机构动作原理，需要不断积累故障的分析、处理经验，以便能够及时正确处理VD4型真空断路器的各种故障，提高供电可靠性。
参考文献
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论文作者:刘彬
论文发表刊物:《电力设备》2018年第21期
论文发表时间:2018/12/12
标签：真空断路器论文; 机构论文; 储能论文; 弹簧论文; 操作论文; 真空论文; 脏污论文; 《电力设备》2018年第21期论文;