密封失效是液压系统泄漏的主要原因。油内污染物、金属过高的表面粗糙度、装得太紧等因素会加速这种磨损。加工装配质量差 这类问题主要表现在由于密封件尺寸精度超差及表面粗糙度超大，从而引起密封部位偏心、拉伤、压不紧或压得过紧，造成安装孔口没有倒角与去毛刺的密封件在安装时被剪切与划伤，零件机械加工质量差，引起砂眼、裂纹、表面不平、油路串通等。......
2023-06-15
解决真空度不足的问题：原因与解决方法
【摘要】：(一) 原因1.真空灭弧室漏气目前,真空灭弧室漏气现象较为普遍,例如某变电站1997年新投10台真空断路器,就发现有9支灭弧室的真空度不足。在对真空断路器运行维护和检修时应严格遵照相关规程或导则进行。若随着电压升高,电流值也随着增大,且超过5A,则认为真空度不合格。
(一) 原因
1.真空灭弧室漏气
目前,真空灭弧室漏气现象较为普遍,例如某变电站1997年新投10台真空断路器,就发现有9支灭弧室的真空度不足。有的灭弧室出厂时的真空度就不足10-3Pa。导致漏气的主要原因是真空灭弧室在脱气和密封工艺上存在问题,造成焊缝不严密,密封部位存在微观漏孔。其次是安装时使真空灭弧室受扭力以至于形成裂纹或漏气。某单位在两年期间曾相继发生13次真空灭弧室漏气事故 (其中2500A/40k A 5支,1250A/31.5k A 8支)。
2.真空灭弧室内部金属材料含气释放
在真空灭弧室最初几次电弧放电过程中,触头材料中释放出一些残存的微量气体,使灭弧室压力在一段时间内上升。在这些微量气体排尽之后,它们产生的压力将维持在一个不变的水平上。随触头材料的不同,这一排气过程持续的时间和最终达到的压力值也不同,良好的触头材料,由于电弧放电产生的气体压力很低,甚至在合金中含有铬等具有吸气能力的金属,所以这一压力能很快趋于稳定。
(二) 处理方法
1.消除质量缺陷
上述质量缺陷及其引发的故障,说明产品的结构特别是密封结构的设计是存在问题的,应进一步进行优化。另外,元件的加工精度,表面粗糙度、整体组装的质量以及装配车间的洁净度低,未能严格按标准进行出厂前的检验也是造成产品质量缺陷的重要因素。因此必须把住这些关口、以消除质量缺陷。
2.正确安装、维护与检修
安装真空灭弧室时,先使静触头端面与静触头支架连接牢固,再连接动触头端,使动触头运动轨迹在灭弧室中轴线上,防止灭弧室受扭力而形成裂纹或漏气。
在对真空断路器运行维护和检修时应严格遵照相关规程或导则进行。避免因维护和检修不当而造成缺陷。
3.按规定检测真空度
在《规程》(DL/T 596—1996)中规定,真空断路器在大、小修时,要进行真空灭弧室真空度的测量。目前,现场采用的检测方法如下:
(1)火花计法。这种方法是采用火花探漏仪检测。检测时将火花探漏仪沿灭弧室表面移动,在其高频电场作用下内部有不同的发光现象。根据发光的颜色来鉴定真空灭弧室的真空度。若管内有淡青色辉光,说明其真空度在6.67×10-1Pa以上,若呈蓝红色,说明管子已经失效;若管内处于大气状态,则不会发光。
这种方法比较简单,但只适用于玻璃管真空灭弧室。
(2)观察法。由于真空灭弧室内部真空度降低时常常伴随着电弧颜色改变及内部零件氧化,所以对玻璃外壳的真空灭弧室可以定期观察,正常时内部的屏蔽罩等部件表面颜色应很明亮,在开断电流时发出的是蓝色弧光;当真空度严重降低时,内部颜色就会变得灰暗,在开断电流时将发出暗红色弧光。
这种方法也只适用于玻璃管真空灭弧室,而且也只能做定性检查。
(3)交流耐压法。这是运行中常用的检测方法。《规程》(DL/T 596—1996)规定,要定期对断路器主回路对地、相间及断口进行交流耐压。试验电压值如表6-16所示。其方法是,触头开距为额定开距,在触间施加额定试验电压,如果真空灭弧室内发生连续击穿或持续放电,表明其真空度已严重降低,否则表明真空度符合要求。
实践表明,采用交流耐压法检测严重劣化的真空灭弧室的真空度是一种简便有效的方法。
真空断路器安装前后的交流耐压试验接线有所不同,分述如下:
1)安装前。由于安装前真空断路器是独立元件,所以可用图6-21所示的接线进行试验,试验时使真空断路器处于开路状态在真空灭弧室的触头间施加电压。以20kV/min的升压速度将电压升至真空断路器的工频耐压值42kV(10kV真空断路器)。如果电压上升过程中,因放电使电流表指针转动,则立即将电压降低到零值,然后再升压,这样重复操作2～3次。如果真空灭弧室能承受工频耐压值10s以上,则认为正常。若随电压升高,电流值也随着增大,且超过5A,则认为真空度不合格。
表6-16 真空断路器交流耐压试验电压值
图6-21 安装前真空断路器耐压试验接线图
T1—调压器;T2—试验变压器;R—保护电阻;PV—静电电压表;ZN—真空断路器;V—电压表;A—电流表
2)安装后。由于安装好的真空断路器与系统中的其他设备有联系,而这些设备的绝缘水平又低于42kV,所以按表6-14规定的试验电压进行耐压试验存在一定困难,为简化现场试验步骤又满足试验要求,有人对10kV真空断路器提出图6-22所示的试验方案。该方案采用两台50/0.22kV的试验变压器,其低压侧分别经各自的自耦调压器接于不同的相电源。将其高压侧输出端分别接于断路器上、下引出线上。因为42kV/?=24.25kV,所以将两台试验变压器的电压分别调至24.25kV时就能实现在断口间施加42kV试验电压的要求。同时也不会对与真空断路器连接的其他电力设备的绝缘造成影响。
进行交流耐压试验时应注意的问题如下:
1)真空灭弧室的触头要保持在额定开距。对整机来说,只要分闸即可;对单只灭弧室来说,需要仔细设计夹具,在进行拉开距操作时不应损坏波纹管,将灭弧室垂直放置。在灭弧室动、定两电极端施加交流试验电压。
图6-22 安装后真空断路器耐压试验接线图
2)加压过程是电压自零逐渐升至70%额定工频耐受电压时,稳定1min,然后再用0.5min 时间,均匀升至额定交流试验电压,能保持1min,不出现试验设备跳闸或电流突变即为合格。若随着电压升高,电流值也随着增大,且超过5A,则认为真空度不合格。
3)试验变压器电流的整定。对于单只真空灭弧室进行交流耐压试验时,高压侧电流应整定在20 mA,当一次试验的灭弧室数量为2～6只时,高压侧电流应整定在40 mA;对于220V/50～100kV的试验变压器来说,低压侧过电流继电器的整定电流视变压器容量的大小可以是10A 或20A。这一整定电流不宜太小,因为真空灭弧室在做交流耐压试验时,其绝缘外壳可能产生泄漏电流,特别是在湿热环境下做试验,泄漏电流可能会更大一些。加上管内电极间呈脉冲形式的“暗电流”的共同作用,会引起变压器初级电流继电器跳闸造成误判。在使用现场,试验变压器容量往往较小,要特别注意在湿热气候条件下不要产生误判。
4)当试验变压器容量较大时,应在高压侧设置50kΩ 左右的限流电阻。它既可以保护试品,也可以保护试验设备。
5)正确判断发光现象。真空灭弧室在进行交流耐压试验时,灭弧室内往往会发生多种形式的发光现象,特别是玻璃外壳的断路器十分明显。因此可根据发光现象来定性判断真空度,但是,更重要的是要看测试仪表的指针是否有突变,要看试验设备过电流保护继电器是否动作跳闸。如果单凭灭弧室内的发光现象来判定灭弧室是否合格,即使是很有经验的测试人员也难免出现误判断。
(4)真空度测试仪。交流耐压法虽然是真空灭弧室真空度的一种判断方法,但只是一种定性的判断方法,其试验结果有时与实际真空度不吻合,例如某公司曾对一只通过了交流耐压试验的真空灭弧室进行了真空度测度定量试验,测得的真空度为4.43×10-1Pa,显然没有达到DL/T 403—2000的要求。再如某电力局一台ZN—27.5 真空断路器,运行前曾在合闸位置做了交流耐压试验,但时隔6个月投入运行时发生了故障,没合开关时真空管内出现火花放电现象。
为定量测量真空灭弧室的真空度,现场相继出现了几种真空度测试仪。
目前比较精确的方法是磁控法、国产ZKZ-Ⅲ型真空度测试仪、ZK-2型真空度测试仪、ZKD-Ⅲ真空开关真空度测试仪和VCTT-ⅢA型真空度测度仪等都是采用磁控放电进行测试的。华中理工大学华理电力设备有限公司研制生产的ZKZ-Ⅲ型真空开关真空度测试仪的测试接线如图6-23所示。
该仪器的特点是:
1)可测量各种型号真空断路器的真空度。
2)可以实现现场不拆卸测量。
3)大屏幕液晶显示,汉字菜单操作,简单方便。
4)定量测量真空断路器的真空度。
5)测试结果稳定。
郑州赛奥电子有限公司生产的ZK-2 型真空测试仪采用先进的磁控放电原理和微计算机实时数据处理系统,使灭弧室现场测量灵敏度达到10-4～10-1Pa。
(5)真空度的在线监测。真空断路器真空度的在线监测就是要在不改动断路器主体结构以及在带电条件下,且无论断路器处于合闸或分闸状态,都可以随时监测其真空度的变化。其具体要求如下:
1)测试元件应能承受高电压、强电场、断路器操作的冲击与振动以及工作时有温升条件下的环境温度。
2)测试元件的接入应不影响断路器的各项性能指标,如绝缘水平、机械寿命等。
图6-23 ZKZ真空度测试仪测量接线图
1—220V 电源插座;2—仪器接地端;3—离子电流接线端;4—磁场电压输送接线端;5—磁场电压输出接线端;6—高压输出端;7—仪器电源开关;8—真空开关管型输入拔码;9—仪器执行检漏按钮;10—仪器执行测量按钮;11—仪器复位按钮;12—液晶显示屏;13—真空断路器;14—动触头
3)在带电条件下,无论触头在分断状态还是关合状态均能测量,能够耐受操作过电压行波的电磁场以及电磁操动机构动作时的强磁场的干扰。
4)价格适宜,体积小,寿命长。
根据上述要求,实现真空度在线监测的方法主要有电光变换法和耦合电容法。目前研究较多的是电光变换法,其原理是基于“电光效应”,即利用某些光学元件 (如Pockels“泡克尔斯”元件)在电场中能改变光学性能的原理,把与真空度对应的电场的变化转换成光通量的变化,再经光纤传到低电场区或控制系统中进行监测。图6-24 (a)示出这一测试系统的布置与组成。图6-24 (b)为电光测试系统的工作原理。首先,由发光二极管和光纤传来的光速经一个起偏器转换成线性偏振光,入射到泡克尔斯元件中。后者可通过外加电场使入射的线性偏振光变为椭圆偏振光,这一偏振光由检偏器和光纤导入接收光电二极管中。如使用的检偏器和起偏器性质相同,并使入射光成某一固定角度的话,随着电场的变化,透过泡克尔斯元件的光通量就会一一对应地变化。通过光纤引到低压区或控制系统的反映电场 (亦即真空度)变化的光信号,由接收光电二极管再转变为电信号,以供对真空度的状况进行评价、判断、显示及报警等。
图6-24 真空度的光电测试系统
(a)系统的布置;(b)工作原理
泡克尔斯元件一般可用铋硅或铋锗氧化物,我国已有生产,它还可作为电场变换器用于其他方面,如光电电压互感器等。现在光学元件的主要问题是工作稳定性较差和成本较高,一旦这两个问题解决,它就可成为非常方便和可靠的真空度在线监测手段。
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