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【摘 要】10kV柱上真空断路器是我国低压配电网中重要的开关电器之一，对及时切断电网故障、确保电网安全具有重要意义。真空断路器具有结构简单、维护量小、应对频繁操作能力较强等优点，获得了普及和应用。本文结合自身工作经验，介绍了10kV柱上真空断路器及其特性，分析了电网中常见的10kV柱上真空断路器故障，并给出了应对措施，与广大同行交流和分享。
【关键词】10kV；柱上真空断路器；故障分析；应对措施
引言
近年来，随着我国电网一次设备的不断发展和进步，开关电器正朝着大容量、智能化、小型化的方向发展，10kV配电网直接接入用户端，运行环境和影响因素较为复杂，10kV侧的一次设备运行也备受考验。本文结合具体实践，对10kV柱上真空断路器进行了故障分析，并探索解决方法。
1. 10kV柱上真空断路器及其特性简介
真空断路器和SF6断路器是目前无油化趋势的主导，其中，SF6断路器多用于35kV及以上的配电开关设备中，而真空断路器在低压电网尤其是10kV配电网中获得了广泛应用。
柱上断路器是指安装在电线杆上，能够关合和开断高压电路的开关电器，柱上真空断路器是其中最常见的一种，随着我国建设坚强智能电网的战略推进，不断加大对城乡电网的改造和升级力度，10kV柱上真空断路器获得了普及和发展。
真空断路器具有结构简单、维护量少、灭弧性能好、适宜低压配网的频繁操作等优点，可以开断正常的负荷电流和故障电流，适合低压电网户外运行的严酷环境，有利于提升电网运行人员的工作效率，提高配电网的可靠性。目前，困扰我国开关电器的最突出问题就是机械和绝缘故障，真空断路器的故障率相对不高，但是它并不是号称的免维护电器。
目前，我国对真空断路器的运行和维护以定期检修、预防性试验和定期巡视为主，随着我国10kV电网设备的可靠性不断提升，对其进行的检修和试验周期也不断加长，根据运行规程，一般为3-5年左右，对真空断路器尤其是10kV柱上真空断路器，很难提前发现和预防其存在的故障缺陷。而真空断路器一旦发生故障，很容易造成事故跳闸或越级，从而引发停电事故。
2. 10kV柱上真空断路器故障分析
近年来，我国电网需求不断增长，接入10kV的电力用户不断增多，频繁的开关和各类外界因素干扰，使得真空断路器的故障率不断增多，主要集中在电气回路故障和机械故障两个方面，如下图1所示为ZN28-12系列真空断路器结构示意图，现结合现场实际运行情况和故障排查经验，将10kV柱上真空断路器的常见故障总结如下：
（1）真空灭弧室漏气故障
如上图1所示，12即为真空断路器的真空灭弧室，是真空断路器用来进行灭弧的主要空间，正常情况下，真空灭弧室内的真空度保持在6.4×10-1.3×10Pa范围内，而随着真空断路器的运行时间变长，开断次数不断增多，真空灭弧室的真空度也会逐渐下降，而真空断路器必须保持一定的真空度，才能具有良好的绝缘和灭弧性能。
当真空灭弧室内真空度降低到一定程度，不仅导致真空断路器的开断能力与耐压水平下降，严重时还可能导致故障，在真空断路器触头的分合闸过程中，反弹现象产生的冲击力可能导致灭弧室漏气，引发维持触头的可靠接触压力不够，导致真空灭弧室的极柱发热，真空泡老化，严重时导致导向套碎裂，甚至引发开关爆炸。
图1：ZN28-12系列真空断路器结构示意图
1-开关调整片 2-主轴 3-触头压力弹簧 4-弹簧座
5-接触行程调整螺栓 6-拐臂 7-导杆 8-导向板 9-螺栓
10-动触头支架 11-导电夹紧固螺栓 12-真空灭弧室
13-真空灭弧室坚固螺栓 14-静触头支架
15-绝缘子固定螺栓 16-绝缘子
（2）绝缘故障
真空断路器的绝缘技术经历了空气绝缘—复合绝缘—固封绝缘这三个阶段，不断走向成熟。目前复合绝缘技术应用较多，固封绝缘在我国仍未得到完全普及，复合绝缘技术将灭弧室用环氧树脂套筒保护起来，由于未能将带电部分完全隔离，所以，在断路器运行过程中，受到粉尘、外界温湿度、电磁场等的影响，容易产生绝缘老化。
绝缘老化造成的绝缘故障可能导致断路器的击穿、过热甚至烧毁。目前，对柱上真空断路器来说，绝缘故障发生概率很高，据统计，在6-35kV的开关设备中，真空开关设备的绝缘故障约占46%，应当引起关注。
（3）断路器的拒动和误动故障
真空断路器的拒动和误动故障原因多是由于断路器的操作机构和控制回路故障，如上图1中所示，3为断路器的触头压力弹簧。真空断路器的操作机构多为电磁或弹簧机构，很多真空开关柜的操作机构和真空断路器未能达到最佳匹配，需要逐台进行特性测试，确保分合闸同期、触头弹跳能力正常。
断路器的拒动和误动故障表现为：机械特性破坏导致断路器拒动；断路器线圈局部损坏或烧毁，接到动作指令后拒绝动作；断路器机械部分锈蚀，引起拒动；断路器触点失灵，或控制回路故障，未接到指令的情况下误动作等。
3. 10kV柱上真空断路器故障预防措施研究
根据上文分析，10kV真空断路器并不是完全不需要维护，在实际运行中，存在着各类不同的典型缺陷。积极研究10kV柱上真空断路器故障发生的原因，并进行预防措施研究，对提升真空断路器的安全管理水平具有积极意义。
3.1 定期检查灭弧室内的真空度
为了降低真空灭弧室漏气故障发生的概率，应该对灭弧室真空度定期检查，正常情况下，灭弧室内部颜色明亮，一旦出现真空度下降，内部的颜色将逐渐变浅至灰暗，开端电流时弧光将不再呈现为正常情况下的浅蓝色，而是表现为暗红色。发现灭弧室真空度下降后，应该及时更换真空泡，或将真空断路器整个更换。更换后，重新进行相关的行程测试、触点弹跳性能等测试后，才可以重新使用。 此外，还应该以3年时间为周期，对真空灭弧室进行工频耐压试验，测试真空度，在试验进行时，一旦出现灭弧室内部击穿或发生电弧放电，则可认为灭弧室内真空度已经不能满足要求，必须进行更换。
3.2 提升真空断路器周围环境条件
根据上文分析，真空断路器的绝缘破坏多是由于温湿度、电磁力、灰尘等外界因素导致，所以，对绝缘破坏事故的预防也应该从提升真空断路器运行时的外部条件入手。
首先，在进行真空断路器的选择时，应该充分考虑使用的环境和检修维护的条件，确保质量过关，在进行真空断路器的调试和安装时，确保安装工艺可靠。其次，提升真空断路器运行条件，经常进行周围环境的除尘、清扫、防潮工作，去除对真空断路器的干扰。此外，还应该定期进行检修和维护，加强绝缘寿命预测，定期按照运行规程进行绝缘检查，一旦发展绝缘破坏，立即更换相应部件。
3.3 提高控制回路和操作回路的可靠性
由于真空断路器的拒动和误动多是由操作机构和控制回路不可靠引起的，所以，提高断路器机械和控制回路的可靠性，对进行拒动和误动的故障预防极其重要。应从以下几个方面加以控制：
首先，做好操作机构和控制回路的防松动、防锈蚀、防水工作。机械机构工作应该特别注意，真空断路器在运行中，会产生电应力，引起冲击和振动，所以，断路器的机械机构应该做好防松动工作，此外，由于锈蚀或脏污会降低操作机构的机械特性，引起分合闸触点失效，所以，应该保持外部环境清洁，对外部机械部分和控制回路定期去污，并做好润滑工作，对10kV柱上真空断路器，应该妥善存放在支架上，以利于通风防锈蚀。尤其应该注意防止操作机构进水造成锈蚀，目前，有些真空断路器已经对产品的密封方式和底板强度给予改进，降低了水分侵入的概率。最后，重视对控制回路的巡视和检查，保持接线可靠，未因为操作频繁而导致接线脱落，影响绝缘。
3.4 推广应用放电检测和带电检测新技术
10kV真空断路器的柜体相对封闭，传统检修的周期又相对较长，所以，很多隐性的故障难以发现和及时排除，给真空断路器的运行带来隐患。目前，便携式的局部放电检测仪可以用来诊断和评估真空断路器的局部放电活动，检测时间短，可以克服定期检修的长周期性。在线进行带电检测和状态检修技术，也能够在设备缺陷形成期及时发现并排除，这些新技术和新方法都可以应用到实践中，用来辅助真空断路器的故障检查和分析。
4.结语
我国建设坚强智能电网期间，对配电网领域的重视程度不断提升，投入大量人力物力用于配网自动化改造，将进一步拉动中低压配电网的技术革新和进步。在可预见的将来，会有更多技术更先进的柱上产品应用于电网，对10kV柱上真空断路器的故障分析和处理技术研究，将为低压配电网电气设备可靠性的提升做出积极贡献。
参考文献：
[1] 熊志伟.10kV 真空断路器故障处理方法及其改进措施[J].供用电，2012，6.
[2] 邵海江. 10kV 真空断路器故障及处理措施[J].装备应用与研究，2011，9.
[3] 卢延成. 试论10kV配电网真空断路器故障分析与处理 [J].民营科技，2013，4.
作者简介：
郑志远，男， （1970.10-） ，大学专科 ； 工作单位：福建宏瑞建设工程有限公司 ，工程师。
【关键词】10kV；柱上真空断路器；故障分析；应对措施
引言
近年来，随着我国电网一次设备的不断发展和进步，开关电器正朝着大容量、智能化、小型化的方向发展，10kV配电网直接接入用户端，运行环境和影响因素较为复杂，10kV侧的一次设备运行也备受考验。本文结合具体实践，对10kV柱上真空断路器进行了故障分析，并探索解决方法。
1. 10kV柱上真空断路器及其特性简介
真空断路器和SF6断路器是目前无油化趋势的主导，其中，SF6断路器多用于35kV及以上的配电开关设备中，而真空断路器在低压电网尤其是10kV配电网中获得了广泛应用。
柱上断路器是指安装在电线杆上，能够关合和开断高压电路的开关电器，柱上真空断路器是其中最常见的一种，随着我国建设坚强智能电网的战略推进，不断加大对城乡电网的改造和升级力度，10kV柱上真空断路器获得了普及和发展。
真空断路器具有结构简单、维护量少、灭弧性能好、适宜低压配网的频繁操作等优点，可以开断正常的负荷电流和故障电流，适合低压电网户外运行的严酷环境，有利于提升电网运行人员的工作效率，提高配电网的可靠性。目前，困扰我国开关电器的最突出问题就是机械和绝缘故障，真空断路器的故障率相对不高，但是它并不是号称的免维护电器。
目前，我国对真空断路器的运行和维护以定期检修、预防性试验和定期巡视为主，随着我国10kV电网设备的可靠性不断提升，对其进行的检修和试验周期也不断加长，根据运行规程，一般为3-5年左右，对真空断路器尤其是10kV柱上真空断路器，很难提前发现和预防其存在的故障缺陷。而真空断路器一旦发生故障，很容易造成事故跳闸或越级，从而引发停电事故。
2. 10kV柱上真空断路器故障分析
近年来，我国电网需求不断增长，接入10kV的电力用户不断增多，频繁的开关和各类外界因素干扰，使得真空断路器的故障率不断增多，主要集中在电气回路故障和机械故障两个方面，如下图1所示为ZN28-12系列真空断路器结构示意图，现结合现场实际运行情况和故障排查经验，将10kV柱上真空断路器的常见故障总结如下：
（1）真空灭弧室漏气故障
如上图1所示，12即为真空断路器的真空灭弧室，是真空断路器用来进行灭弧的主要空间，正常情况下，真空灭弧室内的真空度保持在6.4×10-1.3×10Pa范围内，而随着真空断路器的运行时间变长，开断次数不断增多，真空灭弧室的真空度也会逐渐下降，而真空断路器必须保持一定的真空度，才能具有良好的绝缘和灭弧性能。
当真空灭弧室内真空度降低到一定程度，不仅导致真空断路器的开断能力与耐压水平下降，严重时还可能导致故障，在真空断路器触头的分合闸过程中，反弹现象产生的冲击力可能导致灭弧室漏气，引发维持触头的可靠接触压力不够，导致真空灭弧室的极柱发热，真空泡老化，严重时导致导向套碎裂，甚至引发开关爆炸。
图1：ZN28-12系列真空断路器结构示意图
1-开关调整片 2-主轴 3-触头压力弹簧 4-弹簧座
5-接触行程调整螺栓 6-拐臂 7-导杆 8-导向板 9-螺栓
10-动触头支架 11-导电夹紧固螺栓 12-真空灭弧室
13-真空灭弧室坚固螺栓 14-静触头支架
15-绝缘子固定螺栓 16-绝缘子
（2）绝缘故障
真空断路器的绝缘技术经历了空气绝缘—复合绝缘—固封绝缘这三个阶段，不断走向成熟。目前复合绝缘技术应用较多，固封绝缘在我国仍未得到完全普及，复合绝缘技术将灭弧室用环氧树脂套筒保护起来，由于未能将带电部分完全隔离，所以，在断路器运行过程中，受到粉尘、外界温湿度、电磁场等的影响，容易产生绝缘老化。
绝缘老化造成的绝缘故障可能导致断路器的击穿、过热甚至烧毁。目前，对柱上真空断路器来说，绝缘故障发生概率很高，据统计，在6-35kV的开关设备中，真空开关设备的绝缘故障约占46%，应当引起关注。
（3）断路器的拒动和误动故障
真空断路器的拒动和误动故障原因多是由于断路器的操作机构和控制回路故障，如上图1中所示，3为断路器的触头压力弹簧。真空断路器的操作机构多为电磁或弹簧机构，很多真空开关柜的操作机构和真空断路器未能达到最佳匹配，需要逐台进行特性测试，确保分合闸同期、触头弹跳能力正常。
断路器的拒动和误动故障表现为：机械特性破坏导致断路器拒动；断路器线圈局部损坏或烧毁，接到动作指令后拒绝动作；断路器机械部分锈蚀，引起拒动；断路器触点失灵，或控制回路故障，未接到指令的情况下误动作等。
3. 10kV柱上真空断路器故障预防措施研究
根据上文分析，10kV真空断路器并不是完全不需要维护，在实际运行中，存在着各类不同的典型缺陷。积极研究10kV柱上真空断路器故障发生的原因，并进行预防措施研究，对提升真空断路器的安全管理水平具有积极意义。
3.1 定期检查灭弧室内的真空度
为了降低真空灭弧室漏气故障发生的概率，应该对灭弧室真空度定期检查，正常情况下，灭弧室内部颜色明亮，一旦出现真空度下降，内部的颜色将逐渐变浅至灰暗，开端电流时弧光将不再呈现为正常情况下的浅蓝色，而是表现为暗红色。发现灭弧室真空度下降后，应该及时更换真空泡，或将真空断路器整个更换。更换后，重新进行相关的行程测试、触点弹跳性能等测试后，才可以重新使用。 此外，还应该以3年时间为周期，对真空灭弧室进行工频耐压试验，测试真空度，在试验进行时，一旦出现灭弧室内部击穿或发生电弧放电，则可认为灭弧室内真空度已经不能满足要求，必须进行更换。
3.2 提升真空断路器周围环境条件
根据上文分析，真空断路器的绝缘破坏多是由于温湿度、电磁力、灰尘等外界因素导致，所以，对绝缘破坏事故的预防也应该从提升真空断路器运行时的外部条件入手。
首先，在进行真空断路器的选择时，应该充分考虑使用的环境和检修维护的条件，确保质量过关，在进行真空断路器的调试和安装时，确保安装工艺可靠。其次，提升真空断路器运行条件，经常进行周围环境的除尘、清扫、防潮工作，去除对真空断路器的干扰。此外，还应该定期进行检修和维护，加强绝缘寿命预测，定期按照运行规程进行绝缘检查，一旦发展绝缘破坏，立即更换相应部件。
3.3 提高控制回路和操作回路的可靠性
由于真空断路器的拒动和误动多是由操作机构和控制回路不可靠引起的，所以，提高断路器机械和控制回路的可靠性，对进行拒动和误动的故障预防极其重要。应从以下几个方面加以控制：
首先，做好操作机构和控制回路的防松动、防锈蚀、防水工作。机械机构工作应该特别注意，真空断路器在运行中，会产生电应力，引起冲击和振动，所以，断路器的机械机构应该做好防松动工作，此外，由于锈蚀或脏污会降低操作机构的机械特性，引起分合闸触点失效，所以，应该保持外部环境清洁，对外部机械部分和控制回路定期去污，并做好润滑工作，对10kV柱上真空断路器，应该妥善存放在支架上，以利于通风防锈蚀。尤其应该注意防止操作机构进水造成锈蚀，目前，有些真空断路器已经对产品的密封方式和底板强度给予改进，降低了水分侵入的概率。最后，重视对控制回路的巡视和检查，保持接线可靠，未因为操作频繁而导致接线脱落，影响绝缘。
3.4 推广应用放电检测和带电检测新技术
10kV真空断路器的柜体相对封闭，传统检修的周期又相对较长，所以，很多隐性的故障难以发现和及时排除，给真空断路器的运行带来隐患。目前，便携式的局部放电检测仪可以用来诊断和评估真空断路器的局部放电活动，检测时间短，可以克服定期检修的长周期性。在线进行带电检测和状态检修技术，也能够在设备缺陷形成期及时发现并排除，这些新技术和新方法都可以应用到实践中，用来辅助真空断路器的故障检查和分析。
4.结语
我国建设坚强智能电网期间，对配电网领域的重视程度不断提升，投入大量人力物力用于配网自动化改造，将进一步拉动中低压配电网的技术革新和进步。在可预见的将来，会有更多技术更先进的柱上产品应用于电网，对10kV柱上真空断路器的故障分析和处理技术研究，将为低压配电网电气设备可靠性的提升做出积极贡献。
参考文献：
[1] 熊志伟.10kV 真空断路器故障处理方法及其改进措施[J].供用电，2012，6.
[2] 邵海江. 10kV 真空断路器故障及处理措施[J].装备应用与研究，2011，9.
[3] 卢延成. 试论10kV配电网真空断路器故障分析与处理 [J].民营科技，2013，4.
作者简介：
郑志远，男， （1970.10-） ，大学专科 ； 工作单位：福建宏瑞建设工程有限公司 ，工程师。