真空斷路器機(jī)械參數(shù)的選擇方法
 

1　引言

目前真空開關(guān)在國(guó)內(nèi)外各個(gè)領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用，隨著真空開關(guān)使用的普及和提高，廣大用戶愈來愈急需了解和掌握真空度測(cè)試儀 真空開關(guān)的原理、結(jié)構(gòu)、使用和維護(hù)等方面的知識(shí)，本文結(jié)合實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)從理論上分析了真空斷路器機(jī)械參數(shù)的選擇原則及經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)，為廣大用戶更好的使用真空開關(guān)提供一些技術(shù)參考。

2　額定開距

真空斷路器處于分閘狀態(tài)時(shí)，真空開關(guān)管動(dòng)、靜觸頭之間的距離選擇與真空斷路器的額定電壓、使用條件、開斷電流的性質(zhì)及觸頭材料、真空間隙的耐壓強(qiáng)度等因素有關(guān)，真空度測(cè)試儀 主要取決于額定電壓和觸頭材料。

由于真空開關(guān)管的額定開距對(duì)絕緣性能的影響較大，當(dāng)額定開距從零開距增大時(shí)，其絕緣水平也將提高，但當(dāng)開距增大到一定數(shù)值時(shí)，開距對(duì)絕緣性能的影響就不大了，若進(jìn)一步增大開距，將嚴(yán)重影響開關(guān)管的機(jī)械壽命。

通過對(duì)真空斷路器的安裝、運(yùn)行及檢修得出真空斷路器額定開距一般選擇范圍為：6kV及以下一般為4～8mm，10kV及以下一般為8～12mm，35kV一般為20～40mm。

3　觸頭接觸行程

觸頭接觸行程的選擇必須保證觸頭在磨損后仍能保持一定的壓力；在分閘時(shí)使動(dòng)觸頭獲得一定的初始動(dòng)能，提高開關(guān)的初始分閘速度，拉斷熔焊點(diǎn)，減小燃弧時(shí)間，真空度測(cè)試儀 提高介質(zhì)恢復(fù)速度；在合閘時(shí)能利用觸頭彈簧得到平滑的緩沖，減小彈跳。

開關(guān)的接觸行程太小，不能保證觸頭在燒毀后具有的觸頭壓力，開關(guān)的初始速度太小，影響真空斷路器的開斷和動(dòng)熱穩(wěn)定性，同時(shí)產(chǎn)生嚴(yán)重的合閘彈振。開關(guān)的接觸行程太大，將增加操作機(jī)構(gòu)的合閘功，或者使合閘變的極不可靠。通常真空斷路器的觸頭接觸行程一般取額定開距的20%～40%，10kV真空斷路器的接觸行程一般取3～4mm。

4　觸頭工作壓力

真空斷路器觸頭的工作壓力對(duì)真空斷路器的性能有很大的影響，其壓力等于真空開關(guān)管的自閉力與觸頭彈簧力之和。斷路器觸頭的工作壓力選擇應(yīng)該滿足4方面的要求：1、使真空開關(guān)管的觸頭接觸電阻保持在規(guī)定的范圍內(nèi)，2、滿足動(dòng)穩(wěn)定試驗(yàn)的要求，3、抑制合閘彈跳，4、減小分閘彈振。由于真空斷路器在關(guān)合短路電流時(shí)，觸頭在予擊穿后要產(chǎn)生電弧和電動(dòng)斥力，觸頭產(chǎn)生彈跳，機(jī)構(gòu)合閘速度也zui慢，所以，關(guān)合短路電流是考核觸頭工作壓力是否滿足要求的zui苛刻的條件。

如果觸頭的工作壓力太小，將增長(zhǎng)觸頭合閘時(shí)的彈跳時(shí)間，同時(shí)，造成一次回路的電阻增大，直接影響真空斷路器的長(zhǎng)期工作溫升。如果觸頭的工作壓力太大，由于真空開關(guān)管的自閉力是一個(gè)恒定值，則工作壓力增大，從而增加觸頭的彈簧力，造成操作機(jī)構(gòu)的合閘功增加，增大對(duì)真空管的沖擊和振動(dòng)。

在實(shí)際工作中不僅要考慮觸頭間的電動(dòng)力除與短路電流峰值有關(guān)外，還必須考慮開關(guān)的觸頭結(jié)構(gòu)及大小尺寸，同時(shí)，還必須考慮觸頭的硬度、分閘速度等因素。總之，必須在實(shí)踐中進(jìn)行綜合考慮。真空開關(guān)的觸頭接觸壓力根據(jù)分?jǐn)嚯娏鞔笮〉贸鼋?jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)為分?jǐn)嚯娏鳛?2.5kA時(shí)，選擇壓力為50kg。分?jǐn)嚯娏鳛?6kA時(shí)，選擇壓力為70kg。分?jǐn)嚯娏鳛?0kA時(shí)，選擇壓力為90～120kg。分?jǐn)嚯娏鳛?1.5kA時(shí)，選擇壓力為140～180kg。分?jǐn)嚯娏鳛?0kA，選擇壓力為230～250kg
5　分閘速度

由于分閘速度直接影響電流過零后觸頭間介質(zhì)強(qiáng)度恢復(fù)的速度，如果電弧熄滅后，觸頭間介質(zhì)強(qiáng)度恢復(fù)速度小于恢復(fù)電壓，將造成電弧重燃，為了防止電弧重燃，以及縮短燃弧時(shí)間，必須滿足分閘速度。分閘速度的大小主要取決于額定電壓，當(dāng)額定電壓和觸頭開距一定時(shí)，分閘速度的波動(dòng)范圍取決于開斷電流的大小，負(fù)載性質(zhì)，恢復(fù)電壓等因素，開斷電流較大時(shí)，分閘速度也應(yīng)較大，開斷電容電流時(shí)，由于恢復(fù)電壓較高，為了減小重燃的幾率，分閘速度也應(yīng)較大。10kV真空開關(guān)分閘速度通常取值為0.8-1.2m/s，必要時(shí)還可以高于1.5m/s。

實(shí)際上，對(duì)開斷能力影響zui大的是初始分閘速度，而不是平均分閘速度，因而，一些高性能的真空斷路器，及35kv級(jí)的真空斷路器，通黨考核剛分時(shí)幾毫米內(nèi)的分閘速度。似乎分閘速度越大越好，但實(shí)際并非如此，分閘速度越大，引起的分閘彈振越歷害，過沖也就越歷害，這樣對(duì)開關(guān)管波紋管的振動(dòng)、壓縮也就越嚴(yán)重，容易造成波紋管提早損壞而漏氣，同時(shí)，對(duì)速機(jī)的振動(dòng)也越大，容易造成零部件的損壞。
 

6　合閘速度

由于真空開關(guān)管在額定開距時(shí)的靜態(tài)耐壓水平比較高，所以真空斷路器的合閘速度比分閘速度明顯低。為了盡量減小觸頭在合閘過程中由于予擊穿造成的電磨損，以及避免發(fā)生觸頭熔焊，因此必須具備一定的合閘速度，但過高的合閘速度不僅增加操作機(jī)構(gòu)的合閘功，同時(shí)使開關(guān)管受到的合閘沖擊增大，大大降低其使用壽命。通常情況下10kV級(jí)的真空斷路器的合閘速度為0.4-0.7m/s必要時(shí)可取為0.8-1.2m/s。

7　觸頭合閘彈跳時(shí)間

真空斷路器合閘時(shí)間的大小，是衡量真空斷路器性能好壞的一個(gè)重要標(biāo)志，其與斷路器的觸頭彈跳壓力、合閘速度、開距及真空開關(guān)管的觸頭材料等有關(guān)，同時(shí)還與開關(guān)管的結(jié)構(gòu)、斷路器的結(jié)構(gòu)及安裝調(diào)試有關(guān)。觸頭合閘彈跳時(shí)間越小，其性能越好，彈跳時(shí)間越長(zhǎng)，觸頭的電磨損越嚴(yán)重，容易產(chǎn)生合閘過電壓，在關(guān)合短路電流或電容器時(shí)，以及行動(dòng)、熱穩(wěn)定試驗(yàn)時(shí)將導(dǎo)致觸頭熔焊。另外，觸頭合閘彈跳時(shí)間越長(zhǎng)，嚴(yán)重危害開關(guān)管的波紋管使用壽命。10kV級(jí)銅絡(luò)觸頭材料的真空斷路器合閘彈跳時(shí)間不超2ms，其他觸頭材料的真空斷路器合閘彈跳時(shí)間可以相對(duì)大一些，但是不得超過5ms。

8　三極同期性

真空斷路器的三極同期性表示三極不同時(shí)閉合或分離的程度，由于分、合閘同期性是相對(duì)的，數(shù)值也差異不大，所以一般情況下只考核三極合閘同期性。三極同期性差的斷路器將嚴(yán)重影響開關(guān)的分?jǐn)嗄芰Γ菀桩a(chǎn)生過長(zhǎng)的燃弧時(shí)間。由于斷路器的分合閘速度較快，開距較小，通過準(zhǔn)確調(diào)試，達(dá)到參數(shù)要求并不困難，一般規(guī)定合閘同期性不超過1ms。

9　動(dòng)、靜觸頭的同軸度

動(dòng)、靜觸頭的同軸度對(duì)于真開關(guān)管是有具體要求并能過制造工藝來保證的，開關(guān)管裝在操作機(jī)構(gòu)上否能保證其同軸度，與操作機(jī)構(gòu)的型式及安裝工藝有直接的關(guān)系，對(duì)于懸掛式的機(jī)構(gòu)，同軸度主要取決于操動(dòng)機(jī)構(gòu)，對(duì)于落地式機(jī)械對(duì)同軸度的影響也很大，在安裝過程中一定要避免開關(guān)管受到剪力和切力的作用，同軸度一般要求不大于2mm。