真空断路器作为一种重要的电气设备在我国得到了广泛应用，但出现故障的情况也时有发生。笔者对真空断路器运行中的常见故障，分别从本体和机构两个方面进行分析，并提出了处理方法和改进措施。 

1 真空断路器本体方面的问题 

1.1 密封结构 

真空断路器为真空灭弧，一般充较低压力SF6气体作为绝缘介质，产品的密封问题主要是主密封结构的SF6气体泄漏和真空灭弧室的密封结构损坏。 

1.1.1 主密封气体* 

充有SF6的高压电器设备的气室要求密封良好，年漏气率不大于0.5%。主密封漏气的主要原因是：法兰密封槽面防护不当，如有划伤压痕，密封圈有刮伤裂纹，另外，铸铝壳体有铸造缺陷；装配过程控制不当，如密封槽面装配时未清理*，密封部位螺栓未严格使用力矩扳手，未按规定力矩紧固；产品设计问题，主要指密封圈压缩量问题，压缩量太大不能保证密封可靠，压缩量太小易使密封圈受力损坏，以25%～30%压缩量为宜。 

1.1.2 灭弧室损坏 

真空灭弧室是固定的陶瓷或玻璃外壳，通过可伐与金属连接，起静密封作用，可动的导电杆通过波纹管与金属连接，起动密封作用。波纹管绝大多数是采用0.15mm的不锈钢油压成型，真空断路器应用环境的污秽、湿度、盐雾等会引起波纹管点状腐蚀，导致波纹管及封接面的漏气；另一方面，在断路器调试过程中导电杆与灭弧室同轴度调整不够，运动中将会使金属封接部分受力不均，波纹管损坏，导致灭弧室漏气。 

解决办法：****，在真空灭弧室动导电杆与下出线法兰接触的地方增加导向装置，****动导电杆摆动而损坏波纹管。第二，产品调试过程中，保证真空灭弧室动导电杆与触头平面垂直，****动静触头碰撞时产生横向滑动，避免波纹管变形。第三，保护好储存环境，避免波纹管因点状腐蚀造成漏气。 

1.2 合闸弹跳 

合闸弹跳是真空断路器机械特性的一个重要参数，其定义为断路器在合闸时从触头刚接触直至触头稳定接触瞬间为止的时间。在合闸弹跳过程中，触头断开距离小，电弧不会熄灭，导致触头烧损加重，严重影响真空断路器的电寿命。可以说弹跳****主要的危害是加速了灭弧室触头的烧损，导致真空断路器电寿命缩短。目前，真空断路器均采用对接式触头，合闸速度较高，触头在合闸过程中必然产生弹跳。弹跳不但会使触头烧损，产生过电压，还会使波纹管受到强迫振动而容易出现裂纹，导致灭弧室漏气。 

减小合闸弹跳值是真空断路器设计时需要解决的一个关键问题，弹跳值的大小与诸多因素有关，如触头材料，触头结构，动、静导电杆及支撑部分的刚度，触头弹簧刚度及预压力，触头运动速度，传动系统及组成零部件的加工精度等。为了把合闸弹跳值减小至规定范围内，通常采取如下措施：减小运动部件的质量；****传动部件的加工精度；****装配质量，使运动无卡涩现象；适当加大触头压力簧的预压力。 

1.3 超行程及接触压力 

超行程是指开关在合闸操作中，触头接触后产生闭合力的动触头部件继续运动的距离。主要作用是保证触头在一定程度的电弧烧损后电连接间仍能保持一定的接触压力；分闸瞬间，使动触头获得一定的初始冲击动能，****其初始加速度；使真空断路器动触头在合闸过程中起到缓冲作用，减轻动、静触头间的冲击力。 

对于同样的弹簧、同样的超行程，因其在不同的产品中有不同的作用，所以，对超行程及触头弹簧的设计及调整应综合考虑。对于动静触头的接触压力，应从以下几方面考虑：为了保证触头在刚接触后能立即可靠接触，必须保证一定的触头初压力；为保证触头在正常工作时可靠接触，其压力应在要求范围内；为保证在一定程度电弧烧损下仍能可靠接触，应对触头烧损具有一定的补偿作用；为了****触头的刚分速度，应将触头弹簧在超行程部分释放的能量加大。 

1.4 绝缘击穿 

1.4.1 真空断路器外绝缘击穿 

真空断路器外绝缘击穿主要指由于污闪及雷击所引起的断路器绝缘套管外部闪络。污闪产生的原因主要是瓷绝缘子泄漏距离较小，不适合在污秽地区使用，因此应定期对套管表面的灰尘进行清理，在污秽地区应该****瓷绝缘子的爬电比距。 

1.4.2 真空断路器的内绝缘击穿 

真空断路器的内绝缘击穿主要指真空断路器内部受外界环境影响的绝缘部件击穿，产生的主要原因是绝缘件的质量问题。对于带内置电流互感器的真空断路器，本体里充有一定量的SF6气体作为绝缘介质，水分含量的升高会对产品的绝缘构成威胁，因此应定期检测水分含量。还有真空灭弧室内部的绝缘击穿，正常情况下的真空灭弧室内部是高度真空，触头间存在的气体非常稀少，不会受到****间电压的作用而产生游离，但真空间隙被击穿时，施加电压后产生的金属蒸汽或触头释放所吸附的气体会产生游离气体，影响绝缘性能。可采取下列措施以****灭弧室触头间隙的绝缘性能：****，选择熔点高、热传导率小、机械强度和硬度大的触头材料；第二，预先向触头间隙施加高电压，使其反复放电，使触头表面附着的金属或绝缘微粒熔化、蒸发；第三，对触头或灭弧室进行加热脱气处理；第四，****触头形状，优化触头的电场分布。 

2 真空断路器机构方面的问题 

2.1 断路器合不上闸 

断路器空合。表现是断路器到达合闸位置后，又在分闸弹簧的作用下立即跳回到分闸位置。该故障的原因是断路器合闸后，本应使其保持在合闸位置的分闸擎子没有擎住，使断路器不能保持合闸。由于分闸擎子磨损等原因，使擎子间的钩合角度发生变化，因此钩挂不牢或是吃度不够而挂不住。因此调整擎子间的钩合角度及擎子间的吃度，但要注意断路器分闸时的****低分闸电压应在标准范围之内。 

断路器未合到位就分闸。表现为断路器合闸过程中并未到达合闸位置，也就是保持合闸的擎子还没到达钩合位置，断路器就停止合闸，在分闸弹簧的作用下又回到分闸位置。故障的原因可能是：合闸弹簧由于长期使用，造成疲劳，使其释放的能量降低；合闸弹簧所带动的凸轮与主拐臂输出杆间的间隙过大，凸轮对输出杆的冲力不够，使主拐臂不能带动断路器到达合闸位置，应调整凸轮与输出杆间的间隙；输出杆与断路器的导电杆之间复杂的机械结构出现了卡涩，以致合闸时克服卡涩浪费了太多能量，应在各转动部位涂抹润滑油，使其转动灵活。

合闸命令发出后合闸电磁铁不动作。该故障多为二次回路故障造成，应检查辅助开关、合闸线圈等电器元件，如有问题及时更换。 

2.2 断路器分不了闸 

断路器分不了闸是很危险的，属于紧急故障，故障原因主要有以下几方面。 

电气方面：由于辅助开关接触不良或其他元件损坏，造成回路不通；分闸线圈损坏，使分闸铁芯无法正常顶开分闸擎子。 

机械方面：分闸铁芯固定螺丝松动脱落或卡涩，造成分闸铁芯无法正常工作；分闸擎子扣入量过多，顶杆调整不当。可根据现场实际情况采取相应处理措施[5]。 

2.3 储能机构故障 

断路器合闸后弹簧不储能。原因有：电源未接通；控制储能电机的微动开关发生故障，此时检查微动开关的相应接点是否闭合，进而修理或是更换微动开关；电机碳刷磨损严重，使电机不能正常工作，此时应更换电机碳刷。 

真空断路器在中国运行有近30年的历史,真空断路器的开发有两次年夜的技术飞跃,一次是20世纪70年月,泛起了中国****代真空断路器.它采用的是阿基米德螺旋槽的触头结构,触头材料为铜铋银及铜铋铝两年夜类,受其材料性能限制,开断能力只能到达20 kA.另外一次是20世纪80年月早期,在杯形触头上刻槽,使其在开断时发生横向磁场,让电弧在触头上旋转,削减触头烧损,****触头寿命,同时触头材料上研制了铜铋锑、铜铋铝及铜铬材料等,使其断路器在电寿命、机械寿命等方面有了较年夜的飞跃.在其20世纪80年月中后期,由北京开关厂引进德国西门子3AF,广州南洋电器厂引进日本东芝公司VK10J,比利时EIB公司VB5及其A*公司VD4等为代表,采用在杯状圆盘触头上刻槽,在开断时发生纵向磁场,使电弧呈扩散性,****年夜限度地削减烧损.触头材料全都采用铜铬(CuCr)新材料,此种触头材料具有很低的截流值,一般仅为3~5 A.是以在*电路中能限制其操作过电压发生,开断容性负载重击穿几近不发生,弧后工频耐压基本不下降,克服了真空开关在20世纪70年月及20世纪80年月初的三年夜缺陷:①开断故障电弧后工频耐压出格低;②开断容性负载经常发生重击穿现象;③在*电路中其操作过电压出格高.这样在国内掀起了真空开关热,生产真空断路器的厂家今朝已突破350家,真空断路器型号已达50多种,可称位居世界*.

1 现阶段国产真空断路器种类和区分

1.1 种类

今朝中国生产的真空断路器可粗略分为三年夜类:

****类为分体型结构,完全是按原少油断路器SN10型模仿设计出来的,主要是为了旧少油断路器开关装备的改造,也有安装在新开关装备上的,如ZN7-10X、ZN13-10X、ZN19-10X、ZN28-10A等;第二类为具有自力型号机构的拼集型结构,由CD10、CD17、CT8、CT17、CT19等机构与真空灭弧室及转轴、弹簧等拼集成一台断路器,如ZN7-10、ZN13-10、ZN19-10、ZN28-10等;第三类为整体型结构,其特点是没有自力的机构,传动消耗少的真空断路器,此类断路器主要以引进技术占主体,如ZN12-10真空断路器是以北京开关厂为代表引进的西门子公司3AF真空断路器,ZN18-10真空断路器为广州南洋电器厂引进的东芝公司VK10J真空断路器,厦门A*开关有限公司的VD4真空断路器、VM1永磁真空断路器和森源公司设计的VS1型真空断路器等.

1.2 第三类与1、二类真空断路器区分

1)整体型结构的断路器通常是1套四连杆传动系统;而分体型结构与拼集型结构均为2套四连杆相联传动系统或1套五连杆与1套四连杆相联的传动系统.

2)整体型结构的断路器的触头压缩行程通常是3~4 mm;而分体型结构与拼集型结构的断路器的触头压缩行程通常是6~10 mm.

3)整体型结构的断路器是从断路器在控制回路中的整体要求设计的;而分体型结构与拼集型结构的断路器是仿型(分体仿SN10-10)及凑合(将分体与操念头构凑合起来)出来的设计.

2 真空断路器的优化设计

2.1 处置好断路器靠得住性

真空断路器的靠得住性对用户****有亲身利益.真空断路器从问世那一天,其机械寿命就从传统断路器的2 000次跃升增为10 000次,这几年已有20 000次及30 000次的产物,国外西门子公司已有60 000次及120 000次的长寿命真空断路器,这主要是在真空状态下的低压电弧****的特征,使用寿命增加的缘故.是以与其配合的操念头构的机械寿命及靠得住性就成了很突出的问题.一个产物的靠得住性,主要由制造质量和设计质量来保证,前者要求制造者有严酷的*系统,其触及到经管、人员素质和培训,新装备的采用等诸身分.是以在中国今朝人员素质还不很高、责任心还不很强、经管相对落后、装备陈旧的情况下,把产物的靠得住性过量地依赖制造质量自己是不现实的.产物的靠得住性便落在设计者的肩上.一个高靠得住性的产物设计,一定是****简单的设计结构,即用****少的零部件到达产物需要的功能.另外,经过优化设计后的产物应做到批量化生产,这样有益于质量的****和生产成本的下降.国外真空断路器都是贯彻此原则,可以从两方面的工作来****靠得住性.

2.1.1 简化连杆系统设计

在上面论述过,国内真空断路器普遍采用原少油开关操念头构CD10、CT8及其改良型CD17、CT17、CT19等.他们均为五连杆结构系统,其设计意图是为了知足具有自由脱扣功能,结构复杂.其中某些限位连杆****为懦弱.如CD10的死区连杆,CD17的半轴结构,CT17及CT19的各类半轴和扣板.“自由脱扣”是在一定技术历史布景下提出的,不单不能执行正常的分闸操作,还会对操作者造*身平安事故.对于电磁机构,直流电源由老式CZO-40C型直流接触器操作控制,它的“分闸时间”(切除控制线圈电源到主触头分隔的时间)约为150~200 ms.若无自由脱扣功能,配电磁机构的断路器也没法执行正常的分闸操作,即使采用新型专为断路器设计的CZO-40D型直流接触器(动作时间约70 ms),在少油开关做合分闸操作时,由于高质量的合闸铁芯来不及复位,将阻止动导电杆运动线路,下降分闸开关速度,影响开断性能.而真空断路器就无此挂念.技术的成长,使某种限制消亡是历史的必然.GB1984尺度和电力部定货技术条件都取消了自由脱扣对电磁机构配真空开关的限制.是以新设计的CD17保留自由脱扣功能讲明设计者思想不够开放.而CT17及CT19弹簧机构弄自由脱扣无异是画蛇添足,造成结构无谓的复杂,下降了靠得住性,在国外(如日本、德国)也有取消自由脱扣器来****靠得住性的报道文章.

2.1.2 一体化设计

以真空灭弧室单元配用自力型号的操念头构(电磁或弹簧)单元组成断路器的构想是从少油开关延续下来的观念.由于这类方式用在真空断路器领域非论对机械性能仍是电气性能是有百害而无一利的.非论CD10、CD17、CT8、CT17及CT19等自己是由五连杆系统组成的.它的输出轴其实不是断路器的主轴,还必需使其输出轴和断路器主轴组成另外一套四连杆来传递合闸力,这样使结构复杂,传动消耗年夜.与其对比一体化的断路器(如ZN12、ZN18、VD4、VM1、VS1,其中ZN12、ZN18、VD4、VS1为弹簧力操作;VM1为永磁力操作)是由一套四连杆组成,其中一个绞点即为断路器的主轴,结构简单,传动消耗小,靠得住性年夜为****.是以,应年夜力成长此类真空断路器.

2.2 处置好断路器的分闸进程

真空断路器的分闸进程其实不是人们想象的这样简单,若何处置这些进程是真空断路器设计优劣的重要标志.

2.2.1 处置好分闸肇端阶段(引弧阶段)

现****署理论证实真空断路器的初分阶段(0~3mm),对开断性能相当重要.真空断路器在分闸初始的电弧电流总是由集聚型向扩散型转变,此进程转变的越快越好.今朝凡是弄这一行的技术人员都应将此观念贯彻到设计中往.

加速分闸初始的电弧电流由集聚型向扩散型进程转变,有三种措施.

①削减运动零部件的质量:在研制真空断路器进程中,减小导电夹来减小运动的零部件质量,经对比,成效是初分速度分歧水平上有所****.