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高壓真空斷路器主要機械特性及其相關參數的標定發布時間:2019-05-04 16:57:55 | 來源:浙江誠高高壓電氣有限公司

高壓真空斷路器的主要特點在於利用真空作為觸頭間的絕緣與滅弧介質,由於觸頭為對接式結構,使得其機械特性參數與其它結構(如插入式)不同。真空斷路器的機械特性表現為動觸頭相對於靜觸頭的運動特性。


 çœŸç©ºæ–·è·¯å™¨çš„主要特點在於利用真空作為觸頭間的絕緣與滅弧介質,由於觸頭為對接式結構,使得其機械特性參數與其它結構(如插入式)不同。真空斷路器的機械特性表現為動觸頭相對於靜觸頭的運動特性。高壓真空斷路器的主要機械特性有以下幾點:


一、觸頭開距是指分閘位置時,開關一極的各觸頭間或其連接的任何導電部分之間的總間隙:


真空斷路器的觸頭開距取決於額定電壓、分斷性質、耐壓水平及壽命要求。為提高絕緣水平,應適當增大觸頭開距;為適應頻繁操作,提高真空斷路器的壽命,應減小觸頭開距。真空滅弧室的機械壽命主要取決於波紋管,波紋管是真空滅弧室中最薄弱的元件。


二、靜態開距是通過儀器對真空斷路器進行合閘操作測試:


其C 相時間行程特性曲線如圖2 所示。圖中,縱坐標0 位置對應斷路器分閘為證,觸頭開距為7.70mm(動觸頭由分閘位置到動、靜觸頭剛接觸點的行程),即動、靜觸頭導電部分間的間隙。 測量觸頭開距的傳統方法是:分別測量動導電杆上一點在分、合閘位置時相對於同一基準的距離,二 者之差則為觸頭開距。


三、動態開距,高壓真空斷路器的動態開距有兩個相關性的參數: 


1、最小動態開距是指有效開距:


真空斷路器在分閘操作過程中,動、靜觸頭間可能出現的最小間隙即最小動態開距。次分閘過程中的最小動態開距是不同的,對於該斷路器的最小動態開距應取第2次分閘時的最小動 次分閘反彈最高點之間的距離為7.10mm。在2次分閘過程中,觸頭最小動態開距的不同是由緩衝器不穩定造成的。目前,控製最小動態開距的辦法是通過控製觸頭開距和分閘反彈幅值,二者差表征最小動態開距。


2、最大動態開距是指在合、分閘操作中動觸頭的最大行程即為最大動態開距:


從圖3 中可以看出,最大動態開距為合閘過衝極值點與第1次分閘過衝極值點間的距離13.88mm,遠大於額定開距 11 mm。可見,最大動態開距將直接影響真空滅弧室波紋管的壽命,從而影響滅弧室壽命及機構穩定性。


四、分閘反彈:


分閘反彈影響觸頭有效開距,反彈值較大時,可能導致開斷後的重擊穿,同時使波紋管由於受大振幅的強迫振動而過早出現裂紋導致滅弧室漏氣,影響壽命。對於分閘反彈幅值,標準鵬 3855 中沒有給定測 量方法。出於對電氣性能(耐壓和開斷等)的考慮,應以靜態觸頭開距和有效開距為準,而出於對機械性能 (壽命等)的考慮,應控製其振動的最大幅值,盡可能減小最大振幅。綜上所述,為從根本上解決目前真空斷路器性能不穩定、真空滅弧室性能離散性較大等問題,使產品 性能有質的提高,有必要改進對真空斷路器觸頭開距的要求,在規定額定觸頭開距的同時,對最小動態開 距、最大動態開距進行規定。


五、合閘彈跳: 


目前,真空斷路器均采用對接式觸頭,且合閘速度較高,觸頭在合閘時就可能產生彈跳。由於彈跳不 但會使觸頭熔焊,產生過電壓,而且還會使波紋管受強迫振動而出現裂紋,導致滅弧室漏氣,所以合閘彈跳越小越好。


六、分閘速度:


真空斷路器對分閘速度是有一定要求的,因為它影響燃弧時間和弧後介質強度的恢複速度。 為分析方便,將圖3 個分閘操作與合閘操作放大,同時打開時間速度特性通道,如圖5所示。 在動、靜觸頭剛分離瞬間,動觸頭下端已經具有一定的速度,但此時,動觸頭位置與觸頭剛合位置尚有一 段距離(2.29mm),觸頭變形尚未恢複。說明在機構脫扣後,動觸頭在分閘彈簧和觸頭彈簧及動靜觸頭變形 能的共同作用下,在分離前已經開始運動。


七、超行程合閘:


超行程合閘操作中,開關觸頭接觸後動觸頭繼續運動的距離為超行程(對某些結構,如對接式觸頭,為觸頭 接觸後產生閉合力的動觸頭部件繼續運動的距離。超行程的作用是保證觸頭在一定程度電磨損後仍能保持一定的接觸壓力和可靠的電接觸;在分閘時,使動觸頭獲得一定的初始衝擊動能,提高動觸頭的初始加速度和拉斷觸頭熔焊點;使真空斷路器在合閘時能夠借助於觸頭彈簧力得到平滑的緩衝,減輕衝擊力。

高壓真空斷路器主要機械特性參數是通過對特性曲線的合理分析,從原理上闡明係統對斷路器運行參數,反映的客觀性和準確性。以下是對幾個重要參數的標定方法如下。


(1)開距 :


真空斷路器的額定電壓和耐壓直接決定著觸頭開距,如果額定電壓低的話觸頭開距一般選擇小點。但是不能太小,否則分斷能力和耐壓水平會受到影響。也不能太大,否則滅弧室的波紋管壽命會縮短的。在設計的時候,滿足運行要求的情況下選擇開距小的。一般額定電壓在10kV時,開距通常在8~12mm。在35kV時,開距通常在30~40mm。


(2)接觸壓力 :


在無外力作用時,動觸頭在大氣壓作用下,對內腔產生一個閉合力使其與靜觸頭閉合,稱之為自閉力,其大小取決於波紋管的端口直徑。當滅弧室在工作狀態時,自閉力不能保證動靜觸頭間良好的接觸,必須施加一個外加壓力。這個外加壓力和自閉力之和稱為觸頭的接觸壓力。接觸壓力作用有:保證動、靜觸頭的良好接觸;滿足額定短路狀態時的動穩定要求;抑製合閘彈跳;為分閘提供一個加速力。


(3)接觸行程 :


接觸行程就是觸頭彈簧的壓縮距離,觸頭壓彈簧施力端繼續運動至終結的距離。接觸行程有兩方麵作用,一是給觸頭彈簧與對接觸頭提供接觸壓力;二是在運行磨損下但是又能具有一定的接觸壓力。一般接觸行程可取開距的20%~30%左右,如果真空斷路器的額定電壓在10kV則接觸行程大概為3~4mm。


(4)合閘速度與分閘速度 :


平均合閘速度主要影響觸頭的電磨損。假如合閘速度太低並且電弧存在的時間過長,會增大觸頭表麵的電磨損;合閘速度太高,可能會出現接觸又彈回,產生合閘彈跳。斷路器的平均合閘速度通常取0.6~1.0m/s之間的數值。


斷路器的分閘速度一般而言速度越快越好,這樣可以提前幾個毫秒斷開故障電路,反彈太大震動過劇亦容易產生燃弧重燃。分閘速度如果太慢,則首開相延續至下一相,燃弧時間加長了,增加了開斷的難度。速度快慢主要取決於合閘時動觸頭彈簧和分閘彈簧的貯能大小。我公司生產的10kV真空斷路器,平均分閘速度在1.2~1.6m/s範圍。


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