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    新聞公告:

    行業新聞

    高壓真空斷路器的基礎知識

    各機械特性對產品性能的影響產品機械特性的優劣,對產品各項電氣性能有重要的關系,而且影響產品運行可靠性。衡量真空斷路器的性能,真空滅孤室本身的性能固然重要,然而機械特性同樣具有舉足輕重的作用。下面對各機械特性參數與產品性能的關系分述如下:

    1.開距觸頭的開距主要取決于真空斷路器的額定電壓和耐壓要求,一般額定電壓低時觸頭開距選得小些。但開距太小會影響分斷能力和耐壓水平。開距太大,雖然可以提高耐壓水平,但會使真空滅弧室的波紋管壽命下降。設計時一般在滿足運行的耐壓要求下盡量把開距選得小一些。10kV真空斷路器的開距通常在8~12mm之間,35kV的則在30~40mm之間。

    2.觸頭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,其大小取決于波紋管的端口直徑。滅弧室在工作狀態時,這個力太小不能保證動靜觸頭間良好的電接觸,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。這個接觸壓力有如下幾個作用:

    (1)保證動、靜觸頭的良好接觸,并使其接觸電阻少于規定值。

    (2)滿足額定短路狀態時的動穩定要求。應使觸頭壓力大于額定短路狀態時的觸頭間的斥力,以保證在該狀態下的完全閉合和不受損壞。

    (3)抑制合閘彈跳。使觸頭在閉會碰撞時得以緩沖,把碰撞的動能轉為彈興的勢能,抑制觸頭的彈跳。

    (4)為分閘提供一個加速力。當接觸壓力大時,動觸頭得到較大的分閘力,容易拉斷會鬧熔焊點,提高分閘初始的加速度,減少燃弧時間,提高分斷能力。觸頭接觸壓力是一個很重要的參數,在產品的初始設計中要經過多次驗證、試驗才選取得比較合適。如觸頭壓力選得太小,滿足不了上述各方面的要求;但觸頭壓力太大,一方面需要增大合閘操作功,另外滅弧室和整機的機械強度要求也需要提高,技術上不經濟。

    3.接觸行程(或稱壓縮行程)

    目前真空斷路器毫無例外地采用對接式接觸方式。動觸頭碰上靜觸頭之后就不能再前進了,觸頭接觸壓力是由每極觸頭壓縮彈簧(有時稱作合閘彈簧)提供的。所謂接觸行程,就是開關觸頭碰觸開始,觸頭壓簧施力端繼續運動至會鬧終結的距離,亦即觸頭彈簧的壓縮距離,故又稱壓縮行程。

    接觸行程有兩方面作用,一是令觸頭彈簧受壓而向對接觸頭提供接觸壓力;二是保證在運行磨依后仍然保持一定接觸壓力,使之可靠接觸。一般接觸行程可取開距的20%~30%左右,10kV的真空斷路器約為3~4mm。

    真空斷路器的實際結構中,觸頭合閘彈簧設計成即使處于分閘位置,也有相當的預壓縮量,有預壓力。這是為使合閘過程中,當動觸頭尚未碰到靜觸頭而發生預擊穿時,動觸頭有相當力量抵抗電動力,而不致于向后退縮;當觸頭碰接瞬間,接觸壓力陡然躍增至預壓力數值,防止合閘彈跳,足以抵抗電動斥力,并使接觸初始就有良好狀態;隨著接觸行程的前進,觸頭間的接觸壓力逐步增大,接觸行程終結時,接觸壓力達到設計值。接觸行程不包括合閘彈簧的預壓縮量程,它實際上是合閘彈簧的第二次受壓行程。

    4.平均合閘速度平均合閘速度主要影響觸頭的電磨蝕。如合閘速度太低,則預擊穿時間長,電弧存在的時間長,觸頭表面電磨損大,甚至使觸頭熔焊而粘住,降低滅弧室的電壽命。但速度太高,容易產生合閘彈跳,操動機構輸出功也要增大,對滅弧室和整機機械沖擊大,影響產品的使用可靠性與機械壽命。平均合閘速度通常取0.6m/s左右為宜。

    5.平均分閘速度斷路器的分閘速度一般而言速度越快越好,這樣可以使首開相在電流趨近于0前2~3ms時能開斷故障電流;否則首開相不能開斷而延續至下一相,原來首開相變為后開相,燃弧時間加長了,增加了開斷的難度,甚至使開斷失敗。但分閘速度太快,分閘的反彈也大,反彈太大震動過劇亦容易產生重燃,所以分間速度亦應考慮這方面同素。分閘速度的快慢,主要取決于合閘時動觸頭彈簧和分閘彈簧的貯能大小。為了提高分閘速度,可以增加分閘彈簧的貯能量,也可以增加合閘彈簧的壓縮量,這都必然需要提高操動機構的輸出功和整機的機械強度,降低了技術經濟指標。經過多年試驗認為,10kV的真空斷路器,平均分閘速度能保證在0.95~1.2m/s比較合適。

    6.合閘彈跳時間合閘彈跳時間是斷路器在會鬧時,觸頭剛接觸開始計起,隨后產生分離,可能又觸又離,到其穩定接觸之間的時間。

    這一參數國外的標準中都沒有明確規定,1989年底能源部電力司提出真空斷路器合閘彈跳時間必須小于2ms。為什么合閘彈跳時間要小于2ms呢?主要是合閘彈跳的瞬間會引起電力系統或設備產生L.C高頻振蕩,振蕩產生的過電壓對電氣設備的絕緣可能造成傷害甚至損壞。當合閘彈跳時;同小于2ms時,不會產生較大的過電壓,設備絕緣不會受損,在關合時動靜觸頭之間也不會產生熔焊。

    7.合、分閘不同期性合閘的不同期性太大容易引起合閘的彈跳,因為機構輸出的運動沖量僅由首合閘相觸頭承受。分閘的不同期性太大可能使后開相管子燃弧時間加長,降低開斷能力。

    合閘與分閘的不同期性一般是同時存在的,所以調好了合閘的不同期性,分閘的不同期性也就有了保證。產品中要求合分閘不同期性小于2ms。

    8.合、分閘時間

    分、合閘時間是指從操動線圈的端子得電時刻計起,至三極觸頭全部合上或分離止的一段時間間隔。

    合、分閘線圈是按短時工作制作設計的,合閘線圈的通電時間不到100ms,分閘線圈的不到60ms。分、合閘時間一般在斷路器出廠時已調好,無須再動。

    當斷路器用在發電系統并在電源近端短路時,故障電流衰減較慢,若分閘時間很短,這時斷路器分斷的故障電流就可能含有較大的直流分量,開斷條件更為惡劣,這對斷路器的開斷是很不利的。所以用于發電系統的真空斷路器,其分閘時間盡可能設計長些為宜。

    9.回路電阻

    回路電阻值是表征導電回路的聯接是否良好的一個參數,各類型產品都規定了一定范圍內的值。若回路電阻超過規定值時,很可能是導電回路某一連接處接觸不良。在大電流運行時接觸不良處的局部溫升增高,嚴重時甚至引起惡性循環造成氧化燒損,對用于大電流運行的斷路器尤需加倍注意?;芈冯娮铚y量,不允許采用電橋法測量,須采用GB763規定的直流壓降法。

    10.觸頭系統

    真空斷路器的觸頭常采取對接式觸頭。

    因為一般的真空斷路器在分閘狀態下動靜觸頭的距離只有16mm這么小的距離很難制作出其他形狀的接觸面,而且平直的接觸面瞬間動作電弧的損傷也較小。真空斷路器的優點之一是體積小,動靜觸頭要在一個絕對真空的空間內動作,如果制作成其他的對接方式也會增加斷路器自身的體積也較小。

    真空斷路器的優點之一是體積小,動靜觸頭要在一個絕對真空的空間內動作,如果制作成其他的對接方式也會增加斷路器自身的體積!

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