真空断路器及其运行
真空断路器运行
真空断路器是指触头在高真空中开断电路的断路器。
它是20世纪50年代后发展起来的一种新型断路器。
真空断路器所采用的绝缘介质和灭弧介质是高真空(真空度为10-4mmHg以上)。
高真空度具有很高的绝缘强度，有利于熄灭电弧。
真空断路器的主要优点如下：
触头开距小，动作快；燃弧时间短，触头烧损影响小；体积小，重量轻；维修工作量小；防火防爆；操作和运行时噪音小；适用于频繁操作，特别适合于开断容性负载电流。
但真空断路器的造价较高，开断小电感电流时，有可能产生较高的过电压，需采取降低过电压的措施，一般为并联金属氧化物避雷器。
真空断路器主要用于频繁操作(如控制高压电动机、电弧炼钢炉)和故障较多的配电系统，或用于切、合电容器组、大型无线电发射台、地下变电所及高大建筑物的配电室等。
(1)真空断路器结构特点：
真空断路器是指断路器的主触头置于真空灭弧室内，触头的开断与闭合均在高真空度的环境中进行。
所以真空断路器的结构，实为真空灭弧室的结构。
①触头：
触头的结构和大小是影响断路器开断能力的重要因素。
真空灭弧室的触头，一般采用对接式，但对接式触头易产生触头弹跳现象，因此需要提高触头的初压力，以减少触头的弹跳(其弹跳时间不允许超过2ms)。
为了克服短路电流的电动斥力，触头还必须具有足够大的终压力。
常用触头材料有铜铋合金、铜铬合金、铜铋铝合金等，而触头表面(跑弧面)则采用纯铜或铬铜。
触头的形式有园盘式和瓷吹式两种。
触头的开距，10kV一般为10～16mm，35kV一般为24～40mm。
②屏蔽罩：
屏蔽罩是包围在触头周围的金属圆筒，它的作用是吸收燃弧过程中放出的金属蒸汽和金属液滴，防止其返回触头间隙引起重燃，和防止沉积到绝缘外壳表面引起的外壳绝缘强度降低。
真空灭弧室的屏蔽罩通常是和动、静触头绝缘的，可防止真空电弧由触头表面转移到屏蔽罩上，从而防止因电弧在屏蔽罩表面燃烧导致开断失败。
屏蔽罩绝缘固定时，屏蔽罩还有均压作用，可改善真空灭弧室的绝缘特性。
③波纹管：
波纹管是真空灭弧室重要的部件。
利用波纹管的纵向可伸缩性，从真空灭弧室外部用机械方法使内部的触头运动，而又不破坏外壳的气密性。
波纹管是真空灭弧室中唯一的需要大幅度运动的机械变形的元件，容易因疲劳损坏。
真空灭弧室中常用的是壁厚为0.12～0.14mm的液压成型或机械滚压成型的波纹管。
一般使用的材质为铬－镍－钛不锈钢。
在真空灭弧室中，波纹管外部为真空，内部为大气，波纹管的内外存在一个大气压的气压差。
在此压差的作用下产生一个将动触头压紧在静触头上的力，称作触头自闭力。
④绝缘外壳：
真空灭弧室的绝缘外壳常用材料有玻璃或高氧化铝陶瓷。
玻璃外壳的强度低于陶瓷外壳，且加工精度较低，但价格低，玻璃外壳真空灭弧室适用于开断电流较小的断路器。
陶瓷外壳则可用于所有的真空断路器。
真空灭弧室的真空度：
真空灭弧室真空度过低时，真空灭弧室的绝缘性能及开断能力都将严重恶化。
真空度过高时，真空灭弧室的特性基本不随真空度的变化而变化，为了确保真空灭弧室的可靠工作，要求真空灭弧室真空度高于6.5×10-1Pa，一般的真空度为1.3×10-2～1.3×10-5Pa之间。
为了使真空灭弧室具有足够的真空度，且在运行中保持真空度不变，因此，要求真空灭弧室的外壳不漏气和内部零件不产气。
为了保持高的真空度，不少真空灭弧室内装有吸气剂以吸收真空灭弧室在储存和运行期间内部零件释放出的气体。
检验真空灭弧室的真空度，一般采用工频耐压试验法，为了提高检验的准确度，还可采用专用仪器即磁控真空计测量。
(2)真空断路器运行维修：
①真空断路器的巡视检查：
真空断路器的巡视检查，除检查其真空灭弧室有无异常，其它检查均与油断路器的检查项目基本相同。
②真空断路器的维修：
真空断路器的灭弧室因制造质量或运输中震动、储存和运行中个别元件老化，均可能使真空度不足，导致影响断路器开断和关合能力。
因此，在维修工作中，需要检验灭弧室的真空度。
真空断路器是一种少维护的开关设备。
对于动作不太频繁的使用场所，投入运行的初期，每1～2年检查一次，检查维护两次后，便可延长检查期限，对于动作频繁的使用场所，运行初期每动作1000～2000次应检查维护一次。
检查维护两次后，可适当延长检查期限。
真空断路器维修项目：
1)清扫检查真空灭弧室和绝缘件表面污垢、灰尘，检查有无破损、放电；
2)检查各紧固件，如有松动、脱落者应及时紧固；
3)检查操作系统的缓冲器，必要时要加油；
4)为操作机构传动系统中的滑动或滚动摩擦部位润滑。
5)按运行规程的有关规定进行预防性试验。
③真空断路器的操作过电压：
真空断路器产生操作过电压的根本原因是电流截断和开断高频电流。
真空断路器开断小电感电流时，因真空电弧的截流现象，电流可能在电流过零点前被切断，由此产生截流过电压。
切断变压器的励磁电流及电机的空载电流时容易发生危险的截流过电压。
在某些特定的条件下，当真空断路器触头在电流零点前很短时间内分离。
触头分离后在过零点被切断，这时因触头开距很小，电流切断后会很快发生重击穿，在负载和电源侧产生高频震荡，触头间流过高频电流，在高频电流过零点时，电流被再次切断并再次发生击穿，此过程经多次重复，产生过电压。
常用阻容(R－C)串联回路、金属氧化物避雷器等防止或降低真空断路器产生的过电压。
金属氧化物避雷器可限制过电压的幅值，用来保护变压器负载。
但对于防止电动机负载的多次重燃过电压的危害作用不大。
对于电动机负载的真空断路器应采用R－C串联回路，来防止和限制过电压的危害。