真空开关必须搞清楚的几个概念_冶金/矿山/地质_工程科技_专业资料。高压断路器和隔离开关技术规范
几个必须搞清楚的概念 1.真空断路器 因其灭弧介质和灭弧后触头间隙的绝缘介质都是高真空而得名；其具有体积小、重量轻、适用于频 繁操作、 灭弧不用检修的优点， 在配电网中应用较为普及。 真空断路器主要包含三大部分： 真空灭弧室、 电磁或弹簧操动机构、支架及其他部件。 真空断路器是开关的一种，广泛用于 10KV 高压电路，绝缘 介质是线V 电路用空气断路器，也就是所说的空气开关，110kv 以上高压广泛采 用六氟化硫断路器，接触器是继电器的一种，结构包括线圈，触点用来自动接通，断开用电设备。 1.1 机械特性对产品性能的影响 为满足真空灭弧室对机械参量的要求，保证真空断路器电气机械性能，确保运行可靠性，真空断路 器须具有稳定、良好的机械特性。主要机械特性列于上表，亦以三种断路器技术指标为例。产品机械特 性的优劣，对产品各项电气性能有重要的关系，而且影响产品运行可靠性。衡量真空断路器的性能，真 空灭孤室本身的性能固然重要， 然而机械特性同样具有举足轻重的作用。 下面对各机械特性参数与产品 性能的关系分述如下： （1）开距 触头的开距主要取决于真空断路器的额定电压和耐压要求，一般额定电压低时触头开距选得小些。 但开距太小会影响分断能力和耐压水平。开距太大，虽然可以提高耐压水平，但会使真空灭弧室的波纹 管寿命下降。设计时一般在满足运行的耐压要求下尽量把开距选得小一些。10kV 真空断路器的开距通 常在 8～12mm 之间，35kV 的则在 30～40mm 之间。 （2）触头接触压力 在无外力作用时，动触头在大气压作用下，对内腔产生一个闭合力使其与静触头闭合，称之为自闭 力，其大小取决于波纹管的端口直径。灭弧室在工作状态时，这个力太小不能保证动静触头间良好的电 接触，必须施加一个外加压力。这个外加压力和自闭力之和称为触头的接触压力。接触压力有如下几个 作用：(1)保证动、静触头的良好接触，并使其接触电阻少于规定值；(2)满足额定短路状态时的动稳定 性要求。 应使触头压力大于额定短路状态时的触头间的斥力， 以保证在该状态下的完全闭合和不受损坏； (3)抑制合闸弹跳。使触头在闭合碰撞时得以缓冲，把碰撞的动能转为弹性势能，抑制触头的弹跳；(4) 为分闸提供一个加速力。当接触压力大时，动触头得到较大的分闸力，容易拉断闭合熔焊点，提高分闸 初始加速度，减少燃弧时间，提高分断能力。触头接触压力是一个很重要的参数，在产品的初始设计中 要经过多次验证、试验才选取得比较合适。如触头压力选得太小，满足不了上述各方面的要求；但触头 压力太大， 一方面需要增大合闸操作功， 另外灭弧室和整机的机械强度要求也需要提高， 技术上不经济。 （3）接触行程(或称压缩行程) 目前真空断路器毫无例外地采用对接式接触方式。 动触头碰上静触头之后就不能再前进了， 触头接 触压力是由每极触头压缩弹簧(有时称作合闸弹簧)提供的。所谓接触行程，就是自开关触头碰触开始， 触头压簧施力端继续运动至闭合终结的距离，亦即触头弹簧的压缩距离，故又称压缩行程。 接触行程有两方面作用， 一是令触头弹簧受压而向对接触头提供接触压力； 二是保证在运行磨依后 仍然保持一定接触压力，使之可靠接触。一般接触行程可取开距的 20%～30%左右，10kV 的线mm。 真空断路器的实际结构中，触头合闸弹簧设计成即使处于分闸位置，也有相当的预压缩量，有预压 力。这是为使合闸过程中，当动触头尚未碰到静触头而发生预击穿时，动触头有相当力量抵抗电动力， 而不致于向后退缩；当触头碰接瞬间，接触压力陡然跃增至预压力数值，防止合闸弹跳，足以抵抗电动 斥力，并使接触初始就有良好状态；随着接触行程的前进，触头间的接触压力逐步增大，接触行程终结 时，接触压力达到设计值。接触行程不包括合闸弹簧的预压缩量程，它实际上是合闸弹簧的第二次受压 行程。 （4）平均合闸速度 平均合闸速度主要影响触头的电磨蚀。如合闸速度太低，则预击穿时间长，电弧存在的时间长，触 头表面电磨损大，甚至使触头熔焊而粘住，降低灭弧室的电寿命。但速度太高，容易产生合闸弹跳，操 动机构输出功也要增大，对灭弧室和整机机械冲击大，影响产品的使用可靠性与机械寿命。平均合闸速 度通常取 0.6m/s 左右为宜。 （5）平均分闸速度 断路器的分闸速度一般而言越快越好，这样可以使首开相在电流趋近于 0 前 2～3ms 时能开断故障 电流；否则首开相不能开断而延续至下一相，原来首开相变为后开相，燃弧时间加长了，增加了开断的 难度，甚至使开断失败。但分闸速度太快，分闸的反弹也大，反弹太大震动过剧亦容易产生重燃，所以 分闸速度亦应考虑这方面同素。 分闸速度的快慢， 主要取决于合闸时动触头弹簧和分闸弹簧的贮能大小。 为了提高分闸速度，可以增加分闸弹簧的贮能量，也可以增加合闸弹簧的压缩量，这都必然需要提高操 动机构的输出功和整机的机械强度，降低了技术经济指标。经过多年试验认为，10kV 的真空断路器， 平均分闸速度能保证在 0.95～1.2m/s 比较合适。 （6）合闸弹跳时间 合闸弹跳时间是断路器在合闸时，自触头刚接触开始计起，随后产生分离，可能又触又离，到其稳 定接触之间的时间。这一参数国外的标准中都没有明确规定，1989 年底能源部电力司提出真空断路器 合闸弹跳时间必须小于 2ms。为什么合闸弹跳时间要小于 2ms 呢？主要是合闸弹跳的瞬间会引起电力 系统或设备产生 L.C 高频振荡， 振荡产生的过电压对电气设备的绝缘可能造成伤害甚至损坏。 当合闸弹 跳时间小于 2ms 时，不会产生较大的过电压，设备绝缘不会受损，在关合时动静触头之间也不会产生 熔焊。 （7）合、分闸不同期性 合闸的不同期性太大容易引起合闸的弹跳， 因为机构输出的运动冲量仅由首合闸相触头承受。 分闸 的不同期性太大可能使后开相管子燃弧时间加长， 降低开断能力。 合闸与分闸的不同期性一般是同时存 在的，所以调好了合闸的不同期性，分闸的不同期性也就有了保证。产品中要求合分闸不同期性小于 2ms。 （8）合、分闸时间 分、 合闸时间是指从操动线圈的端子得电时刻计起， 至三极触头全部合上或分离止的一段时间间隔。 合、分闸线圈是按短时工作制作设计的，合闸线ms，分闸线ms。分、 合闸时间一般在断路器出厂时已调好，无须再动。当断路器用在发电系统并在电源近端短路时，故障电 流衰减较慢，若分闸时间很短，这时断路器分断的故障电流就可能含有较大的直流分量，开断条件更为 恶劣，这对断路器的开断是很不利的。所以用于发电系统的真空断路器，其分闸时间尽可能设计长些为 宜。 （9）回路电阻 回路电阻值是表征导电回路的联接是否良好的一个参数， 各类型产品都规定了一定范围内的值。 若 回路电阻超过规定值时， 很可能是导电回路某一连接处接触不良。 在大电流运行时接触不良处的局部温 升增高，严重时甚至引起恶性循环造成氧化烧损，对用于大电流运行的断路器尤需加倍注意。回路电阻 测量，不允许采用电桥法测量，须采用 GB763 规定的直流压降法。
