燕山大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）摘要真空斷路器作為一種優(yōu)點(diǎn)較多的開關(guān)設(shè)備，不管是在電力系統(tǒng)還是牽引供電系統(tǒng)中，都得到了廣泛的應(yīng)用。因?yàn)槠錅缁∧芰?qiáng)、電氣壽命長(zhǎng)、現(xiàn)場(chǎng)維護(hù)方便、技術(shù)含量高等優(yōu)點(diǎn)，在中低壓設(shè)備中常作為首選。但是在我多年的工作中，也遇到了許許多多真空斷路器存在的問題，例如由于真空斷路器滅弧能力過強(qiáng)導(dǎo)致其用在電容補(bǔ)償系統(tǒng)中時(shí)就經(jīng)常產(chǎn)生截流過電壓，從而導(dǎo)致電容器的損壞，引起母線避雷器的頻繁動(dòng)作。真空滅弧室在工作中需要保持較高的真空狀態(tài)，而大氣壓力的存在對(duì)其密封性提出了很高的要求。由于真空滅弧室漏氣的問題仍然不能解決，現(xiàn)在的技術(shù)監(jiān)測(cè)手段又不過關(guān)，周期性的預(yù)防性試驗(yàn)又不能及時(shí)的發(fā)現(xiàn)真空滅弧室運(yùn)行中存在的隱患，所以真空斷路器在運(yùn)行中因真空滅弧室真空度下降引起的故障時(shí)有發(fā)生。我在朔黃鐵路肅寧分公司工作的幾年中共發(fā)生了5起因滅弧室真空度降低導(dǎo)致的滅弧失敗而引發(fā)真空斷路器燒毀，保護(hù)越級(jí)動(dòng)作，事故范圍擴(kuò)大。在機(jī)械結(jié)構(gòu)上，由于真空滅弧室內(nèi)動(dòng)靜觸指采用的是面接觸，這就要求開關(guān)閉合后需要一定的超程來(lái)保證接觸壓力，使斷路器的結(jié)構(gòu)變得復(fù)雜，操動(dòng)機(jī)構(gòu)容易損壞，分合閘偶爾出現(xiàn)拒動(dòng)等問題。本文通過闡述真空斷路器的工作原理和部分事故案例，探討解決這些問題的方法和措施，以達(dá)到電力系統(tǒng)安全運(yùn)行的目的。關(guān)鍵詞：真空斷路器；真空滅弧室；真空度下降；事故案例分析

目錄摘要 I目錄 II第一章真空斷路器的結(jié)構(gòu)和工作原理 11.1真空斷路器的基本組成 11.2真空滅弧室的構(gòu)成及作用 1第2章真空斷路器存在的問題 32.1真空滅弧室的問題 32.1.1事故案例一 32.1.2事故案例二 52.2操動(dòng)機(jī)構(gòu)的問題 82.2.1合閘彈跳對(duì)真空斷路器的影響 82.2.2超行程及接觸壓力對(duì)真空斷路器的影響 8第3章故障原因分析 103.1故障原因分析一 103.2故障原因分析二 103.3故障原因分析三 10第4章解決問題的對(duì)策 114.1提高真空滅弧室的生產(chǎn)工藝 114.2提高斷路器的整體裝配質(zhì)量 114.3選擇合適的操動(dòng)機(jī)構(gòu)和真空滅弧室 114.4避免開關(guān)柜主回路磁場(chǎng)對(duì)滅弧室磁場(chǎng)的影響 124.5增加真空度在線監(jiān)測(cè)裝置 124.5.1滅弧室真空度在線監(jiān)測(cè)工作原理 124.5.2在線監(jiān)測(cè)解決的現(xiàn)場(chǎng)問題 144.5.3我的在線監(jiān)測(cè)設(shè)計(jì)思路 14結(jié)論 16參考文獻(xiàn) 17致謝 18個(gè)人簡(jiǎn)介 19第一章真空斷路器的結(jié)構(gòu)和工作原理1.1真空斷路器的基本組成真空斷路器主要由操動(dòng)機(jī)構(gòu)、支撐用的絕緣子和真空滅弧室組成。根據(jù)真空滅弧室和操動(dòng)機(jī)構(gòu)的相對(duì)位置，真空斷路器分為如下五種形式：落地式、懸掛式、綜合式、支架式、全封閉組合式。操動(dòng)機(jī)構(gòu)分為電磁操動(dòng)機(jī)構(gòu)、彈簧操動(dòng)機(jī)構(gòu)、液壓操動(dòng)機(jī)構(gòu)、氣動(dòng)操動(dòng)機(jī)構(gòu)、彈簧液壓操動(dòng)機(jī)構(gòu)五種類型。1.2真空滅弧室的構(gòu)成及作用真空滅弧室是真空斷路器中最重要的部分。真空滅弧室主要由絕緣外殼，屏蔽罩，波紋管和動(dòng)、靜觸頭等組成。真空滅弧室的外殼可以用硬質(zhì)玻璃、高氧化鋁陶瓷和微晶玻璃制成，其作用是支持動(dòng)、靜觸頭和屏蔽罩等金屬部分。在選材時(shí)要充分考慮材料的抗壓強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度、沖擊強(qiáng)度、空氣中沿面閃絡(luò)電場(chǎng)強(qiáng)度等性能。外殼兩端配以密封的金屬蓋，以確保滅弧室內(nèi)的高真空度。

真空滅弧室常用的屏蔽罩有主屏蔽罩、波紋管屏蔽罩和均壓屏蔽罩。主屏蔽罩環(huán)繞著電弧間隙，其主要作用有：

一、有效防止真空滅弧室開斷電流時(shí)形成的金屬蒸汽噴濺到絕緣外殼的內(nèi)表面，使內(nèi)表面的絕緣性能下降。

二、交流電流過零時(shí)使滅弧室內(nèi)剩余的金屬蒸汽和導(dǎo)電粒子快速擴(kuò)散到屏蔽罩上冷卻、復(fù)合和凝結(jié)，有利于電流過零后弧隙介質(zhì)強(qiáng)度的提高，改善了滅弧室的開斷性能。

三、屏蔽罩的存在會(huì)影響動(dòng)靜觸頭間的電場(chǎng)分布，設(shè)計(jì)合理時(shí)有利于觸頭間絕緣強(qiáng)度的提高。

波紋管屏蔽罩包在波紋管四周，防止金屬蒸汽濺落在波紋管上，妨礙波紋管工作并影響其使用壽命。均壓屏蔽罩裝置在觸頭附近，用以改善觸頭間電場(chǎng)分布。

波紋管是動(dòng)觸頭與大氣側(cè)的動(dòng)導(dǎo)桿相連接的部分。波紋管的一端和穿過它的動(dòng)觸桿相焊接，另一端則與金屬端蓋的中孔相焊接。觸頭的最大開距由波紋管允許的伸縮量來(lái)決定。波紋管能在動(dòng)觸頭往復(fù)運(yùn)動(dòng)時(shí)保證真空滅弧室外殼的完全密封。從機(jī)械上講，它是真空滅弧室中最薄弱的元件，動(dòng)靜觸頭每分合一次，波紋管的波紋狀薄壁就要產(chǎn)生一次大的機(jī)械變形。長(zhǎng)期頻繁和劇烈的變形容易使波紋管因材料疲勞而損壞，導(dǎo)致滅弧室漏氣而無(wú)法使用。因此真空滅弧室的機(jī)械壽命主要決定于波紋管。

動(dòng)觸頭位于滅弧室下部，在與其連接的導(dǎo)電桿周圍和外殼之間裝有導(dǎo)向管，以保證動(dòng)觸頭在上下方向準(zhǔn)確地運(yùn)動(dòng)。一般在導(dǎo)電桿下方位于滅弧室外部的表面有一個(gè)圓點(diǎn)狀標(biāo)記。可以從它到滅弧室下端相對(duì)位置的變化情況觀察到觸頭磨損程度。滅弧室內(nèi)為不低于10-2Pa的高真空狀態(tài)。靜觸頭和動(dòng)觸頭以及與它相連的導(dǎo)電桿在閉合位置時(shí)構(gòu)成導(dǎo)電回路，而在觸頭分離時(shí)則形成斷路，斷口處即是產(chǎn)生真空電弧和進(jìn)行熄弧過程的弧腔。

第2章真空斷路器存在的問題2.1真空滅弧室的問題我在長(zhǎng)期的工作中遇到過多次因真空滅弧室滅弧性能不良引起的設(shè)備故障，現(xiàn)將兩起比較典型的事故案例進(jìn)行敘述分析，詳情如下：2.1.1事故案例一2009年7月20日下午，在對(duì)朔黃鐵路行唐分區(qū)所231斷路器停電檢修時(shí)，遠(yuǎn)動(dòng)主站遙控操作分閘231斷路器后，控制室儀表顯示231斷路器還有20A電流流過，高壓室內(nèi)傳出放電的聲音。這時(shí)一列火車經(jīng)過行唐站，231斷路器電流瞬間增加到160A，在與電力調(diào)度匯報(bào)溝通后，立即又將231斷路器合閘，從而降低了電弧對(duì)斷路器的進(jìn)一步破壞。整個(gè)過程大約持續(xù)了兩分多鐘。隨后發(fā)現(xiàn)這臺(tái)斷路器真空滅弧室已起火燃燒。電力調(diào)度命令值班員按程序?qū)⑦@臺(tái)斷路器停運(yùn)并拉至安全地帶，并用滅火器進(jìn)行滅火。從現(xiàn)場(chǎng)情況分析來(lái)看，此臺(tái)斷路器是由于在分閘后持續(xù)的燃弧中產(chǎn)生高溫，導(dǎo)致真空泡陶瓷外殼斷裂，同時(shí)，引起熱縮套管燃燒起火。損壞的斷路器情況如圖2-1和圖2-2所示。圖2-1燒毀的真空斷路器照片圖2-2燒毀的真空滅弧室照片現(xiàn)場(chǎng)對(duì)這臺(tái)斷路器的機(jī)構(gòu)部分以及傳動(dòng)部分檢查，未發(fā)現(xiàn)異常，所以斷定該斷路器燒損不是由機(jī)械故障引起。由于這臺(tái)斷路器的真空滅弧室在耐壓試驗(yàn)中只能經(jīng)受住6KV電壓，該試驗(yàn)值遠(yuǎn)低于系統(tǒng)額定工作電壓。這種情況下的開斷操作肯定會(huì)造成斷路器開斷失敗。所以這起事故是由于真空滅弧室耐壓性能不夠引起的。另外，我們懷疑真空滅弧室熱縮套管材料可能存在阻燃性能不良的問題，導(dǎo)致真空滅弧室外殼起火燃燒。經(jīng)過和ABB真空斷路器廠家工程技術(shù)人員溝通協(xié)商后，我們將耐壓試驗(yàn)不合格的三個(gè)真空滅弧室寄送回生產(chǎn)廠家。廠家對(duì)以上三個(gè)真空滅弧室進(jìn)行了試驗(yàn)，并得出了如下結(jié)論。以下是廈門ABB開關(guān)有限公司的檢測(cè)分析報(bào)告：廈門ABB開關(guān)有限公司對(duì)三個(gè)不合格真空滅弧室做了如下檢測(cè)：1.用VIDAR真空檢測(cè)儀檢測(cè)絕緣（直流電壓）；2.在真空滅弧室動(dòng)靜觸頭之間施加70KV/1min的交流耐壓測(cè)試；3.隨機(jī)挑選其中一只滅弧室檢測(cè)其內(nèi)部真空氣壓；4.對(duì)隨機(jī)挑選的真空滅弧室進(jìn)行氦氣泄漏檢測(cè)；5.分析位于金屬屏蔽罩上的腐蝕點(diǎn)。·檢測(cè)結(jié)果如表2-1所示表2-1廈門ABB真空滅弧室檢測(cè)報(bào)告銘牌絕緣檢測(cè)真空壓力檢測(cè)真空滅弧室出廠編號(hào)制造日期直流電壓檢測(cè)交流耐壓檢測(cè)hpadate2701999-03-3040KV不合格70KV不合格真空度降低2009-06-162711999-03-3040KV不合格70KV不合格真空度降低2009-06-1631999-03-0540KV不合格70KV不合格真空度降低2009-06-16通過上述檢測(cè)，這三個(gè)真空滅弧室的絕緣測(cè)試都不合格，內(nèi)部真空度降低。這些真空滅弧室的內(nèi)部真空氣壓已經(jīng)達(dá)到外部大氣的水平，由于查找檢測(cè)泄漏區(qū)域在技術(shù)上是相當(dāng)復(fù)雜的，所以需要花費(fèi)大量的時(shí)間。因此，我們只隨機(jī)挑選其中一個(gè)真空真空滅弧室來(lái)分析，我們可以假設(shè)被分析的這只真空滅弧室的問題點(diǎn)可以代表其它所有真空滅弧室。使用氦氣泄漏探測(cè)儀，泄漏區(qū)域從真空滅弧室的屏蔽罩隔離出來(lái)并且被檢測(cè)到，泄漏的原因是在金屬屏罩有一個(gè)很微小的腐蝕點(diǎn)，這個(gè)腐蝕點(diǎn)位于動(dòng)觸頭一側(cè)。·結(jié)論雖然這種類型的真空滅弧室被熱縮管整個(gè)緊密的包起來(lái)，但是在熱縮管和金屬罩之間可能存在一些很微小的間隙，當(dāng)有潮氣滲入其中，腐蝕現(xiàn)象就可能在這發(fā)生。如果潮氣（可能含鹽）不斷地滲入，腐蝕過程就會(huì)不斷發(fā)展，而當(dāng)真空滅弧室在使用過程中，有干燥的空氣滲入間隙，腐蝕過程才會(huì)停止。由于泄漏，空氣將會(huì)進(jìn)入真空滅弧室內(nèi)，這需要一個(gè)很長(zhǎng)時(shí)間的過程，最終結(jié)果會(huì)導(dǎo)致滅弧室內(nèi)部真空氣壓慢慢升高，從而超出真空滅弧室真空氣壓的要求范圍。如果真空斷路器在良好的戶內(nèi)環(huán)境下運(yùn)行，這個(gè)問題將不會(huì)發(fā)生，也不會(huì)有腐蝕現(xiàn)象。2.1.2事故案例二2009年8月4日4時(shí)58分56秒，電力調(diào)度按照遙控程序?qū)λ伏S鐵路安國(guó)變電所進(jìn)行天窗停電時(shí)，依此對(duì)205斷路器、206斷路器、211斷路器、212斷路器、213斷路器、214斷路器、215斷路器進(jìn)行停電。在人為不能分辨的時(shí)間內(nèi)，271的缺相保護(hù)、301、322低壓解列保護(hù)動(dòng)作，幾乎同一時(shí)刻202斷路器的27.5千伏單相低壓?jiǎn)?dòng)過電流保護(hù)動(dòng)作，同時(shí)伴有較強(qiáng)的爆裂聲，345備投成功。值班員隨即進(jìn)行設(shè)備巡視，發(fā)現(xiàn)27.5千伏B圖2-3電容器組損壞照片圖2-4206真空斷路器損壞照片206保護(hù)動(dòng)作數(shù)據(jù)（見表2-2）表2-2206保護(hù)動(dòng)作數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)表跳閘時(shí)刻4：58：564：58：564：58：574：58：574：58：574：58：57保護(hù)名稱差壓差壓電流速斷電流速斷電流速斷電流速斷出口時(shí)間0112ms0113ms0001ms0001ms0001ms0001ms電容器電壓28880V28880V1040V1000V1030V1010V電容器電流44A46A845A846A830A845A差壓電壓7806V8600V1377V107V87V184V3次諧波電流15A6A386A386A386A389A5次諧波電流1A0A7A30A13A28A7次諧波電流0A0A184A234A216A236A202保護(hù)動(dòng)作數(shù)據(jù)2009年1011msβ相低壓?jiǎn)?dòng)過電流保護(hù)出口IA=14.82AIB=14.75AIC=29.50AIO=0.00AIα=0.07AIβ=26.26A(6302.40A)Uα=89.36V(24574V)Uβ=3.68V(1012V)206差壓保護(hù)動(dòng)作情況從跳閘數(shù)據(jù)看，206保護(hù)動(dòng)作始因是由于電容器故障導(dǎo)致差壓保護(hù)動(dòng)作，電容器電流只有46A，說明當(dāng)時(shí)斷路器已處于分位或者在分閘過程中以及在電弧重燃但電弧沒有達(dá)到穩(wěn)定的一瞬間，總之，電容器沒有斷電。當(dāng)時(shí)的系統(tǒng)電壓為28880V，按照當(dāng)時(shí)的電壓，電容器兩端要承受35.86kV的電壓（預(yù)防性試驗(yàn)測(cè)得的系統(tǒng)參數(shù)為：電容器組第一組容值為28.01μF、第二組為28.02μF、第三組為27.99μF、第四組為27.89μF、電抗器的電感量為281.4mH、電容器的額定電壓為8.4kV，最大可承受9.24kV），按照這個(gè)電壓，單組電容器當(dāng)時(shí)已經(jīng)超過了8.4千伏的額定電壓，第三組比較薄弱的電容器開始損壞，內(nèi)部出現(xiàn)擊穿現(xiàn)象，容值開始增大，原先6并的電容器，電流開始不平衡，向電容器較大的一塊電容器集中，當(dāng)超過保險(xiǎn)的容量后保險(xiǎn)瞬間熔斷，導(dǎo)致差壓保護(hù)動(dòng)作。按照當(dāng)時(shí)差壓保護(hù)動(dòng)作的差壓7806看，已有不低于1塊電容器損壞（電抗器電流不能突變，所以當(dāng)一塊電容器保險(xiǎn)瞬間熔斷時(shí)，維持原來(lái)的電流，一塊電容器損壞的一次電壓差壓值為1650V，二次電壓差壓值為9.82V，定值為6.31V,折合一次電壓為1060V），但是由于保護(hù)動(dòng)作后，斷路器滅弧室并沒有斷電，故障繼續(xù)延續(xù)，差壓值繼續(xù)加大，說明當(dāng)時(shí)繼續(xù)有電容器損壞。電容器保險(xiǎn)損壞后，第三組電容器容值減小，其分壓瞬間加大，又導(dǎo)致其它電容器的損壞，差壓值進(jìn)一步加大，使上下層之間的電壓比變?yōu)?：1.63（計(jì)算略），此時(shí)上層（由一、二組構(gòu)成）容值為13.91μF，沒有變化，事后復(fù)測(cè)亦是此數(shù)據(jù)，下層容值8.53μF，事后復(fù)測(cè)數(shù)值與計(jì)算值基本一致。總?cè)葜禐?.28μF。（損壞4塊電容后的差壓值計(jì)算值為8640V），與保護(hù)動(dòng)作值8600V基本一致，說明當(dāng)時(shí)有4塊電容器的保險(xiǎn)熔斷。206電流速斷保護(hù)動(dòng)作情況當(dāng)電容器保險(xiǎn)熔斷后，電容器的總?cè)葜底優(yōu)?.28微法，此時(shí)的容抗為603Ω，電抗值為88.4Ω，打破了正常的補(bǔ)償度0.12～0.13的要求，XL/XC=88.4/603=0.146；由于真空滅弧室的電狐不熄滅，導(dǎo)致對(duì)電容器反復(fù)充電，使電容器組對(duì)地電壓升高，在升高到一定限度時(shí)，斷路器的絕緣拉桿被擊穿，電流突然增大，致使電流速斷保護(hù)動(dòng)作。由于母線一直有電，對(duì)地電弧逐漸加大，使27.5千伏B相母線產(chǎn)生了對(duì)地放電的現(xiàn)象，致使母線對(duì)地電流瞬間增大，電壓降低，202斷路器低壓?jiǎn)?dòng)過電流保護(hù)亦相繼動(dòng)作。從以上情況看，真空滅弧室漏氣和電弧重燃是引起故障的主要原因2.2操動(dòng)機(jī)構(gòu)的問題2.2.1合閘彈跳對(duì)真空斷路器的影響合閘彈跳是真空斷路器機(jī)械特性的一個(gè)重要參數(shù)，其定義為斷路器在合閘時(shí)從觸頭剛接觸直至觸頭穩(wěn)定接觸瞬間為止的時(shí)間。在合閘彈跳過程中，觸頭斷開距離小，電弧不會(huì)熄滅，導(dǎo)致觸頭燒損加重，嚴(yán)重影響真空斷路器的電氣壽命。可以說彈跳最主要的危害是加速了滅弧室觸頭的燒損，導(dǎo)致真空斷路器電氣壽命縮短。目前，真空斷路器均采用對(duì)接式觸頭，合閘速度較高，觸頭在合閘過程中必然產(chǎn)生彈跳。彈跳不但會(huì)使觸頭燒損，產(chǎn)生過電壓，還會(huì)使波紋管受到強(qiáng)迫振動(dòng)而容易出現(xiàn)裂紋，導(dǎo)致滅弧室漏氣。減小合閘彈跳值是真空斷路器設(shè)計(jì)時(shí)需要解決的一個(gè)關(guān)鍵問題，彈跳值的大小與諸多因素有關(guān)，如觸頭材料，觸頭結(jié)構(gòu)，動(dòng)、靜導(dǎo)電桿及支撐部分的剛度，觸頭彈簧剛度及預(yù)壓力，觸頭運(yùn)動(dòng)速度，傳動(dòng)系統(tǒng)及組成零部件的加工精度等。為了把合閘彈跳值減小至規(guī)定范圍內(nèi)，通常采取如下措施：減小運(yùn)動(dòng)部件的質(zhì)量；提高傳動(dòng)部件的加工精度；提高裝配質(zhì)量，使運(yùn)動(dòng)無(wú)卡澀現(xiàn)象；適當(dāng)加大觸頭壓力簧的預(yù)壓力。2.2.2超行程及接觸壓力對(duì)真空斷路器的影響超行程是指開關(guān)在合閘操作中，觸頭接觸后產(chǎn)生閉合力的動(dòng)觸頭部件繼續(xù)運(yùn)動(dòng)的距離。主要作用是保證觸頭在一定程度的電弧燒損后電連接間仍能保持一定的接觸壓力；分閘瞬間，使動(dòng)觸頭獲得一定的初始沖擊動(dòng)能，提高其初始加速度；使真空斷路器動(dòng)觸頭在合閘過程中起到緩沖作用，減輕動(dòng)、靜觸頭間的沖擊力。

對(duì)于同樣的彈簧、同樣的超行程，因其在不同的產(chǎn)品中有不同的作用，所以，對(duì)超行程及觸頭彈簧的設(shè)計(jì)及調(diào)整應(yīng)綜合考慮。對(duì)于動(dòng)靜觸頭的接觸壓力，應(yīng)從以下幾方面考慮：為了保證觸頭在剛接觸后能立即可靠接觸，必須保證一定的觸頭初壓力；為保證觸頭在正常工作時(shí)可靠接觸，其壓力應(yīng)在要求范圍內(nèi)；為保證在一定程度電弧燒損下仍能可靠接觸，應(yīng)對(duì)觸頭燒損具有一定的補(bǔ)償作用；為了提高觸頭的剛分速度，應(yīng)將觸頭彈簧在超行程部分釋放的能量加大。

第3章故障原因分析3.1故障原因分析一真空滅弧室內(nèi)真空度降低導(dǎo)致不能正常滅弧是電弧多次重燃的主要原因，對(duì)朔黃鐵路安國(guó)變電所206斷路器已故障的真空滅弧室進(jìn)行工頻耐壓測(cè)試時(shí)，電壓只能升至2千伏，絕緣也只有2兆歐，此現(xiàn)象與廈門ABB開關(guān)有限公司的分析一致，屬于密封不良，這與氣體放電理論相一致。按氣體放電理論，氣體壓力降低時(shí)，因發(fā)生碰撞游離的次數(shù)減少，故間隙的擊穿電壓提高，所以采用高真空可提高擊穿電壓。事實(shí)上真空中的擊穿機(jī)理與常壓下的并不相同，目前關(guān)于真空擊穿有兩種理論：廠致發(fā)射引發(fā)擊穿和微粒引發(fā)擊穿。前者認(rèn)為，由于陰極表面不可避免地存在一些微觀強(qiáng)電場(chǎng)區(qū)，導(dǎo)致電場(chǎng)發(fā)射并產(chǎn)生很大的發(fā)射電流密度，使陰極出現(xiàn)局部熱點(diǎn)而引起材料氣化，從而引發(fā)間隙擊穿；后者認(rèn)為，電極表面附著的微粒，在強(qiáng)電場(chǎng)作用下帶著電荷離開電極表面，運(yùn)動(dòng)至對(duì)面電極時(shí)以很大的速度撞擊電極，從而使電極材料溶化、氣化，造成間隙擊穿。3.2故障原因分析二另一層原因就是考慮真空斷路器分閘的時(shí)刻產(chǎn)生了截流過電壓，分閘速度過快使電抗器產(chǎn)生了很高的自感電動(dòng)勢(shì)并與電容器電壓疊加，足以使還沒有完全恢復(fù)絕緣強(qiáng)度的真空滅弧室被重?fù)舸瑢?dǎo)致重燃。3.3故障原因分析三當(dāng)真空斷路器在電流過零前開斷，觸頭的一側(cè)是工頻電網(wǎng)電源，一側(cè)是高頻振蕩產(chǎn)生的過電壓（事故跳閘記錄中顯示有很大的3次、7次諧波電流），而觸頭間恢復(fù)電壓為兩者之合，在觸頭開距小、觸頭間耐壓不充分的情況下發(fā)生第一次重燃。電源向回路中的電容充電，出現(xiàn)類似空載長(zhǎng)線路合閘的震蕩過程。回路的參數(shù)決定了重燃的高電流頻率高達(dá)數(shù)千Hz。這使得重燃的振蕩電壓高于截流電壓，這種震蕩過程直至絕緣介質(zhì)的恢復(fù)強(qiáng)度超過電壓恢復(fù)速度才終止。

第4章解決問題的對(duì)策4.1提高真空滅弧室的生產(chǎn)工藝完善和控制真空滅弧室生產(chǎn)過程，從零部件制造和生產(chǎn)工藝方面減少管內(nèi)微粒的數(shù)量。如在金屬零件的加工過程中，盡量避免和祛除干凈零件的毛刺，提高零件表面質(zhì)量，保證零件的表面光潔度；在整管裝配前堅(jiān)持對(duì)部件進(jìn)行有效的超聲波清洗，可以取得明顯的效果。不斷改進(jìn)清洗工藝，使滅弧室內(nèi)的微粒通過清洗盡量祛除干凈；在生產(chǎn)過程中，保持良好的真空衛(wèi)生和工作習(xí)慣，有效控制操作間內(nèi)的空氣濕度和空氣中懸浮微粒的數(shù)量；科學(xué)組織生產(chǎn)，使滅弧室的部件或觸頭加工出來(lái)后盡量減少存放時(shí)間，及時(shí)裝配進(jìn)爐，減少零部件氧化、污染的幾率；對(duì)用于投切電容器組的真空滅弧室適當(dāng)提高電壓進(jìn)行工頻電壓老煉，并進(jìn)行雷電沖擊耐壓老煉，可以減少滅弧室內(nèi)的擊穿弱點(diǎn)，提高其電壓耐受能力，增加投切電容器組時(shí)的可靠性；對(duì)滅弧室進(jìn)行小電流老煉，可以利用電弧的高溫祛除電極表面的一薄層材料，燒掉電極表面的毛刺，并使電極表面的氣體、氧化物和雜質(zhì)同時(shí)除去，起到清潔電極表面的作用，對(duì)滅弧室的電氣性能有一定的提高。因此滅弧室在出廠前應(yīng)進(jìn)行適當(dāng)?shù)碾娏骼暇殻粚?duì)滅弧室進(jìn)行并聯(lián)電容老煉，可以迅速明顯提高產(chǎn)品的耐壓能力。4.2提高斷路器的整體裝配質(zhì)量在朔黃鐵路2009年的高壓設(shè)備預(yù)防性試驗(yàn)中，共發(fā)現(xiàn)有19臺(tái)真空斷路器的滅弧室出現(xiàn)試驗(yàn)不合格問題。因此，生產(chǎn)廠家要提高斷路器的設(shè)計(jì)質(zhì)量和裝配質(zhì)量，控制其機(jī)械運(yùn)動(dòng)特性參數(shù)在合理的范圍內(nèi)，保證滅弧室動(dòng)導(dǎo)電桿安裝對(duì)正垂直，并易于調(diào)整；斷路器的裝配質(zhì)量應(yīng)該得到可靠的測(cè)量和良好的控制，操動(dòng)機(jī)構(gòu)的合閘輸出功率與分閘輸出功率要合適，其分、合閘速度應(yīng)該調(diào)整在合理的范圍內(nèi)，使分閘彈振和合閘彈跳盡可能小。4.3選擇合適的操動(dòng)機(jī)構(gòu)和真空滅弧室選擇合適的分閘速度，有利于操作過電壓的減小。比如，在開斷小電感電流時(shí)，操作機(jī)構(gòu)的分閘速度適當(dāng)?shù)芈恍梢詼p少截流值；而開斷電容電路時(shí)，分閘速度可以快一些，以增加觸頭開斷距離，提高觸頭間的介質(zhì)強(qiáng)度，減小重?fù)舸┌l(fā)生。具體的方法就是加大斷路器的超行程，增加觸頭間的壓力，一方面可以通過撞擊壓力使觸頭上的毛刺消除，另一方面可以提高分閘速度。4.4避免開關(guān)柜主回路磁場(chǎng)對(duì)滅弧室磁場(chǎng)的影響真空滅弧室是靠特制磁場(chǎng)熄滅電弧的，無(wú)論是橫磁結(jié)構(gòu)還是縱磁結(jié)構(gòu)滅弧室，當(dāng)受到滅弧室以外的磁場(chǎng)影響時(shí)，將改變滅弧室內(nèi)原有磁常影響嚴(yán)重時(shí)，對(duì)橫磁結(jié)構(gòu)滅弧室來(lái)說，破壞了旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，使電弧不再旋轉(zhuǎn)，而是固定在一點(diǎn)燃燒，從而降低了滅弧室的電氣壽命。對(duì)縱磁結(jié)構(gòu)滅弧室來(lái)說，破壞了擴(kuò)散型電弧在觸頭表面的均勻分布，部分?jǐn)U散型電弧將轉(zhuǎn)變?yōu)榫奂碗娀。瑯咏档土藴缁∈业碾姎鈮勖Ｄ壳叭绾未_定導(dǎo)體磁場(chǎng)對(duì)滅弧室磁場(chǎng)的影響尚未有規(guī)定，只能由型式試驗(yàn)確定，所以開關(guān)柜選型時(shí)，應(yīng)避免柜內(nèi)主回路與滅弧室平行。一般，一種定型的開關(guān)柜只對(duì)應(yīng)一個(gè)型式試驗(yàn)報(bào)告，如果改型，應(yīng)重新做型式試驗(yàn)。自行改造開關(guān)柜時(shí)，應(yīng)盡可能避免將進(jìn)出線銅鋁排與滅弧室平行布置，以避免影響真空滅弧室的磁場(chǎng)。4.5增加真空度在線監(jiān)測(cè)裝置4.5.1滅弧室真空度在線監(jiān)測(cè)工作原理

真空滅弧室在制造過程中，靜觸頭端安裝了傳感器，傳感器的功能就是將滅弧室內(nèi)的氣體壓強(qiáng)轉(zhuǎn)換成離子流信號(hào)。在電網(wǎng)中，真空傳感器通過離子柱對(duì)地形成回路，離子柱的一端與傳感器相連，另一端接地，利用電網(wǎng)每一相的對(duì)地電壓，將滅弧室內(nèi)的真空壓強(qiáng)轉(zhuǎn)換成安全的電信號(hào)，傳遞給顯示器顯示出滅弧室內(nèi)的氣體壓強(qiáng)。原理如圖4-1所示。

圖4-1真空滅弧室在線檢測(cè)工作原理圖在線真空監(jiān)測(cè)裝置的顯示方法是根據(jù)真空傳感器離子流特性曲線（如圖4-2所示）和輸配電電網(wǎng)實(shí)際運(yùn)行條件統(tǒng)籌考慮而設(shè)計(jì)的。圖4-2離子流與氣體壓強(qiáng)的關(guān)系

由于輸配電電網(wǎng)相對(duì)地電壓是波動(dòng)的，并且受各種強(qiáng)信號(hào)干擾（如雷電、脈沖電信號(hào)、強(qiáng)磁場(chǎng)變化等），從離子流特性曲線可以看出，由于施加在真空傳感器兩端相對(duì)地電壓是交流電壓，在滅弧室內(nèi)氣體壓強(qiáng)低于5×10-3Pa時(shí)，真空傳感器幾乎不產(chǎn)生離子流：當(dāng)滅弧室內(nèi)氣體壓強(qiáng)高于5×10-1Pa以后，其離子流處于飽和狀態(tài)。為了實(shí)現(xiàn)在線真空監(jiān)測(cè)裝置穩(wěn)定的顯示效果，設(shè)汁方面采取了以下措施：氣體壓強(qiáng)相隔半個(gè)數(shù)量級(jí)顯示。當(dāng)氣體壓強(qiáng)低于5×10-3Pa時(shí)，顯示<5×10-3Pa。高于5×10-1Pa時(shí)，顯示>1×10-1Pa。經(jīng)過多次試驗(yàn)與理論分析，真空滅弧室氣體內(nèi)部壓強(qiáng)<1×10-2Pa時(shí)，滅弧室性能與耐電性能正常。所以在顯示此類壓強(qiáng)（<5x10-3Pa、5x10-3Pa、1x10-2Pa）同時(shí)，真空等級(jí)指示為安全，綠色指示燈亮。當(dāng)滅弧室內(nèi)氣體壓強(qiáng)上升至5x10-2Pa時(shí)，真空滅弧室性能和耐電壓性能也正常，但是處于臨界狀態(tài)，如果氣體壓強(qiáng)繼續(xù)上升。其耐電壓性能就明顯下降。在峰值大電流通過情況下分閘，真空滅弧室就起不到滅弧作用。所以蔣此壓強(qiáng)設(shè)定為過渡性真空壓強(qiáng)。用橙色指示燈表示，同時(shí)發(fā)出短時(shí)（一次20s左右）提示性報(bào)警，提醒工作人員滅弧室內(nèi)氣體壓強(qiáng)已經(jīng)上升至臨界狀態(tài)，應(yīng)該立即進(jìn)行更換。

4.5.2在線監(jiān)測(cè)解決的現(xiàn)場(chǎng)問題真空斷路器真空度的劣化,有兩種情形,一種是在極短的時(shí)間內(nèi)發(fā)展起來(lái)的(如運(yùn)輸、安裝過程中的碰裂),這種情形一般不能檢測(cè)其真空度的變化趨勢(shì)。另一種是有逐漸退化的行為特征,故障的性質(zhì)是漸進(jìn)的,并能測(cè)出其變化,通過辨別設(shè)備逐漸退化的能力,就能夠檢測(cè)出和預(yù)測(cè)到真空斷路器真空度的變化,進(jìn)而避免事故。4.5.3我的在線監(jiān)測(cè)設(shè)計(jì)思路我的在線監(jiān)測(cè)設(shè)計(jì)思路是通過直接監(jiān)測(cè)真空壓力來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)滅弧室真空度下降趨勢(shì)的判斷。真空斷路器的滅弧室經(jīng)特殊設(shè)計(jì)，在保持原有滅弧室體積和性能不變的情況下，在其靜端比普通滅弧室靜端增加了一個(gè)波紋管（即內(nèi)置式雙波紋管滅弧室）。該波紋管內(nèi)腔和滅弧室內(nèi)腔通過靜電導(dǎo)電桿（導(dǎo)電桿內(nèi)部空心有孔）想通。滅弧室未抽真空前是延伸狀態(tài)。在排氣臺(tái)上抽真空后，內(nèi)置式波紋管呈壓縮狀態(tài)。根據(jù)DL403-2000《12KV―40.5KV戶內(nèi)高壓斷路器訂貨技術(shù)條件》規(guī)定，出廠時(shí)真空滅弧室的真空度不得大于1.33mPa,在此真空度和標(biāo)準(zhǔn)氣壓下，斷路器的觸頭自閉力為120N—130N。彈性元件具有調(diào)節(jié)內(nèi)置式波紋管的張力和抗疲勞的作用。在真空斷路器正常運(yùn)行時(shí)，滅弧室內(nèi)腔保持高度真空狀態(tài)，由于受外界大氣壓的作用，內(nèi)置式波紋管呈現(xiàn)高度壓縮狀態(tài)，此時(shí)，彈性元件的張力與滅弧室內(nèi)腔自閉力保持相對(duì)平衡，彈性元件的位移不發(fā)生變化，位移傳感器向GPRS數(shù)據(jù)采集器（以下簡(jiǎn)稱數(shù)據(jù)采集器）傳送正常數(shù)據(jù)。在滅弧室出現(xiàn)泄漏或慢性漏氣（即真空度降低）時(shí)，引起滅弧室內(nèi)腔的自閉力發(fā)生變化，破壞了原先保持的平衡狀態(tài)，從而導(dǎo)致彈性元件改變其原有的壓縮狀態(tài)，通過彈性元件位移的變化重新建立新平衡點(diǎn)，在滅弧室頂部裝有的信息傳動(dòng)件將此時(shí)位移變化量傳送給位移傳感器，經(jīng)位移傳感器轉(zhuǎn)變?yōu)橄鄳?yīng)的數(shù)據(jù)（即真空度故障數(shù)據(jù)）后，輸送給斷路器的閉鎖裝置和數(shù)據(jù)采集器。雙波紋管真空滅弧室如圖4-3所示：圖4-3雙波紋管真空滅弧室示意圖

結(jié)論根據(jù)朔黃鐵路肅寧分公司各變電所真空斷路器幾年來(lái)的運(yùn)行狀態(tài)分析，朔黃鐵路采用的真空斷路器的滅弧室開距較小，有的只有14毫米，而國(guó)產(chǎn)的滅弧室一般都在35毫米左右，國(guó)產(chǎn)的10千伏真空斷路器亦有11毫米的開距，受國(guó)內(nèi)運(yùn)行環(huán)境和電能質(zhì)量的影響，過小的開距導(dǎo)致滅弧室的場(chǎng)強(qiáng)加大，容易引起電弧重燃。早期電氣化鐵路使用的大多是沈陽(yáng)高壓開關(guān)廠的ZN-27.5型開關(guān)，觸頭開距46mm，后來(lái)的天水、北京開關(guān)廠的斷路器，開距也有35mm左右，因此極少發(fā)生斷路器毀壞的現(xiàn)象，我想我單位所采用的真空斷路器頻繁發(fā)生毀壞與

參考文獻(xiàn)1北京鐵路局.《Q/BT143—96牽引供電設(shè)備試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)》，北京，1996.052廈門ABB開關(guān)有限公司.《GSR電氣化鐵道用真空斷路器安裝和維護(hù)說明書》，廈門，2001.113劉明光.《電氣化鐵道高電壓絕緣與試驗(yàn)技術(shù)》，成都：西南交通大學(xué)出版社，2001.064葉曉東，趙學(xué)文.《電力系統(tǒng)自動(dòng)化》2006年第11期，南京，2006.06

致謝論文得到了老師的細(xì)心指導(dǎo)和幫助，導(dǎo)師為我的論文投入了大量精力，對(duì)我的選題作了詳細(xì)分析，對(duì)我的論文作了仔細(xì)修改，提出了很好的建議，在此表示衷心的感謝！感謝老師給他和同學(xué)對(duì)我提供的幫助，使我能夠順利按時(shí)完成本次的論文任務(wù)！感謝學(xué)院為我提供的幫助和支持！

基于C8051F單片機(jī)直流電動(dòng)機(jī)反饋控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與研究基于單片機(jī)的嵌入式Web服務(wù)器的研究MOTOROLA單片機(jī)MC68HC（8）05PV8/A內(nèi)嵌EEPROM的工藝和制程方法及對(duì)良率的影響研究基于模糊控制的電阻釬焊單片機(jī)溫度控制系統(tǒng)的研制基于MCS-51系列單片機(jī)的通用控制模塊的研究基于單片機(jī)實(shí)現(xiàn)的供暖系統(tǒng)最佳啟停自校正（STR）調(diào)節(jié)器單片機(jī)控制的二級(jí)倒立擺系統(tǒng)的研究基于增強(qiáng)型51系列單片機(jī)的TCP/IP協(xié)議棧的實(shí)現(xiàn)基于單片機(jī)的蓄電池自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)基于32位嵌入式單片機(jī)系統(tǒng)的圖像采集與處理技術(shù)的研究基于單片機(jī)的作物營(yíng)養(yǎng)診斷專家系統(tǒng)的研究基于單片機(jī)的交流伺服電機(jī)運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)研究與開發(fā)基于單片機(jī)的泵管內(nèi)壁硬度測(cè)試儀的研制基于單片機(jī)的自動(dòng)找平控制系統(tǒng)研究基于C8051F040單片機(jī)的嵌入式系統(tǒng)開發(fā)基于單片機(jī)的液壓動(dòng)力系統(tǒng)狀態(tài)監(jiān)測(cè)儀開發(fā)模糊Smith智能控制方法的研究及其單片機(jī)實(shí)現(xiàn)一種基于單片機(jī)的軸快流CO〈,2〉激光器的手持控制面板的研制基于雙單片機(jī)沖床數(shù)控系統(tǒng)的研究基于CYGNAL單片機(jī)的在線間歇式濁度儀的研制基于單片機(jī)的噴油泵試驗(yàn)臺(tái)控制器的研制基于單片機(jī)的軟起動(dòng)器的研究和設(shè)計(jì)基于單片機(jī)控制的高速快走絲電火花線切割機(jī)床短循環(huán)走絲方式研究基于單片機(jī)的機(jī)電產(chǎn)品控制系統(tǒng)開發(fā)基于PIC單片機(jī)的智能手機(jī)充電器基于單片機(jī)的實(shí)時(shí)內(nèi)核設(shè)計(jì)及其應(yīng)用研究基于單片機(jī)的遠(yuǎn)程抄表系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與研究基于單片機(jī)的煙氣二氧化硫濃度檢測(cè)儀的研制基于微型光譜儀的單片機(jī)系統(tǒng)單片機(jī)系統(tǒng)軟件構(gòu)件開發(fā)的技術(shù)研究基于單片機(jī)的液體點(diǎn)滴速度自動(dòng)檢測(cè)儀的研制基于單片機(jī)系統(tǒng)的多功能溫度測(cè)量?jī)x的研制基于PIC單片機(jī)的電能采集終端的設(shè)計(jì)和應(yīng)用基于單片機(jī)的光纖光柵解調(diào)儀的研制氣壓式線性摩擦焊機(jī)單片機(jī)控制系統(tǒng)的研制基于單片機(jī)的數(shù)字磁通門傳感器基于單片機(jī)的旋轉(zhuǎn)變壓器-數(shù)字轉(zhuǎn)換器的研究基于單片機(jī)的光纖Bragg光柵解調(diào)系統(tǒng)的研究單片機(jī)控制的便攜式多功能乳腺治療儀的研制基于C8051F020單片機(jī)的多生理信號(hào)檢測(cè)儀基于單片機(jī)的電機(jī)運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)Pico專用單片機(jī)核的可測(cè)性設(shè)計(jì)研究基于MCS-51單片機(jī)的熱量計(jì)基于雙單片機(jī)的智能遙測(cè)微型氣象站MCS-51單片機(jī)構(gòu)建機(jī)器人的實(shí)踐研究基于單片機(jī)的輪軌力檢測(cè)基于單片機(jī)的GPS定位儀的研究與實(shí)現(xiàn)基于單片機(jī)的電液伺服控制系統(tǒng)用于單片機(jī)系統(tǒng)的MMC卡文件系統(tǒng)研制基于單片機(jī)的時(shí)控和計(jì)數(shù)系統(tǒng)性能優(yōu)化的研究基于單片機(jī)和CPLD的粗光柵位移測(cè)量系統(tǒng)研究單片機(jī)控制的后備式方波UPS提升高職學(xué)生單片機(jī)應(yīng)用能力的探究基于單片機(jī)控制的自動(dòng)低頻減載裝置研究基于單片機(jī)控制的水下焊接電源的研究基于單片機(jī)的多通道數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)基于uPSD3234單片機(jī)的氚表面污染測(cè)量?jī)x的研制基于單片機(jī)的紅外測(cè)油儀的研究96系列單片機(jī)仿真器研究與設(shè)計(jì)基于單片機(jī)的單晶金剛石刀具刃磨設(shè)備的數(shù)控改造基于單片機(jī)的溫度智能控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)基于MSP430單片機(jī)的電梯門機(jī)控制器的研制基于單片機(jī)的氣體測(cè)漏儀的研究基于三菱M16C/6N系列單片機(jī)的CAN/USB協(xié)議轉(zhuǎn)換器基于單片機(jī)和DSP的變壓器油色譜在線監(jiān)測(cè)技術(shù)研究基于單片機(jī)的膛壁溫度報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)基于AVR單片機(jī)的低壓無(wú)功補(bǔ)償控制器的設(shè)計(jì)基于單片機(jī)船舶電力推進(jìn)電機(jī)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)基于單片機(jī)網(wǎng)絡(luò)的振動(dòng)信號(hào)的采集系統(tǒng)基于單片機(jī)的大容量數(shù)據(jù)存儲(chǔ)技術(shù)的應(yīng)用研究基于單片機(jī)的疊圖機(jī)研究與教學(xué)方法實(shí)踐基于單片機(jī)嵌入式Web服務(wù)器技術(shù)的研究及實(shí)現(xiàn)基于AT89S52單片機(jī)的通用數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)基于單片機(jī)的多道脈沖幅度分析儀研究機(jī)器人旋轉(zhuǎn)電弧傳感角焊縫跟蹤單片機(jī)控制系統(tǒng)基于單片機(jī)的控制系統(tǒng)在PLC虛擬教學(xué)實(shí)驗(yàn)中的應(yīng)用研究基于單片機(jī)系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)通信研究與應(yīng)用基于PIC16F877單片機(jī)的莫爾斯碼自動(dòng)譯碼系統(tǒng)設(shè)計(jì)與研究基于單片機(jī)的模糊控制器在工業(yè)電阻爐上的應(yīng)用研究基于雙單片機(jī)沖床數(shù)控系統(tǒng)的研究與開發(fā)基于Cygnal單片機(jī)的μC/OS-Ⅱ的研究基于單片機(jī)的一體化智能差示掃描量熱儀系統(tǒng)研究基于TCP/IP協(xié)議的單片機(jī)與Internet互聯(lián)的研究與實(shí)現(xiàn)變頻調(diào)速液壓電梯單片機(jī)控制器的研究基于單片機(jī)γ-免疫計(jì)數(shù)器自動(dòng)換樣功能的研究與實(shí)現(xiàn)基于單片機(jī)的倒立擺控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)單片機(jī)嵌入式以太網(wǎng)防盜報(bào)警系統(tǒng)基于51單片機(jī)的嵌入式Internet