高壓真空斷路器知識

1、真空斷路器因其滅弧介質(zhì)和滅弧后觸頭間隙的絕緣介質(zhì)都是高真空而得名；其具有體積小、重量輕、適用于頻繁操作、滅弧不用檢修的優(yōu)點，在配電網(wǎng)中應用較為普及。真空斷路器主要包含三大部分：真空滅弧室、電磁或彈簧操動機構(gòu)、支架及其他部件。以下是對基本術語和各部分的具體介紹： 1.真空斷路器技術標準真空斷路器在我國近十年來得到了蓬勃的發(fā)展，至今方興未艾。產(chǎn)品從過去的ZN1ZN5幾個品種發(fā)展到現(xiàn)在數(shù)十多個型號、品種，額定電流達到5000A，開斷電流達到50kA的較好水平，并已發(fā)展到電壓達35kV等級。80年代以前，真空斷路器處于發(fā)展的起步階段，技術上在不斷摸索，還不能制定技術標準，直到1985年后才制定相關的產(chǎn)

2、品標準。目前國內(nèi)主要依據(jù)標準為：JP3855-963.640.5kV交流高壓真空斷路器通用技術條件DL403-911035kV戶內(nèi)高壓斷路器訂貨技術條件這里需要說明：IEC標準中并無與我國JB3855相對應的專用標準，只是套用IEC56交流高壓斷路器。因此，我國真空斷路器的標準至少在下列幾個方面高于或嚴于IEC標準：(1) 絕緣水平： 試驗電壓 IEC 中國 1min工頻耐壓(kV) 28 42(極間、極對地)48(斷口間) 1.2/50沖擊耐壓(kV) 75 75(極間、極對地)84(斷口間) (2)電壽命試驗結(jié)束后真空滅弧室斷口的耐壓水平：IEC56中無規(guī)定。我國JB3855一96規(guī)定為：

3、完成電壽命次數(shù)試驗后的真空斷路器，其斷口間絕緣能力應不低于初始絕緣水平的80%，即工頻1min33.6kV和沖擊60kV。(3)觸頭合閘彈跳時間：IEC無規(guī)定，而我國規(guī)定要求不大于2ms。(4)溫升試驗的試驗電流：IEC標準中，試驗電流就等于產(chǎn)品的額定電流。我國DL403-91中規(guī)定試驗電流為產(chǎn)品額定電流的110%。 2.真空斷路器的主要技術參數(shù) 真空斷路器的參數(shù)，大致可劃分為選用參數(shù)和運行參數(shù)兩個方面。前者供用戶設計選型時使用；后者則是斷路器本身的機械特性或運動特性，為運行、調(diào)整的技術指標。下表是選用參數(shù)的列項說明，并以三種真空斷路器數(shù)據(jù)為例。表中所列各項參數(shù)，均須按JB3855和DL403

4、標準的要求，在產(chǎn)品的型式試驗中逐項加以驗證，最終數(shù)據(jù)以型式試驗報告為準。 2.真空斷路器的主要技術參數(shù): 參數(shù)名稱 單位 型號 ZN28-12/1250-20 ZN27-12/1250-31.5 ZN27A-12/3150-40 電壓參數(shù)額定電壓 kV 10 最高電壓 11.5 絕緣水平工頻耐壓 極間、極對地 42 斷口間 48 沖擊耐壓 極間、極對地 75 斷口間 84 電流參數(shù) 額定電流 A 1250 1250 3150 額定短路開斷 kA 20 31.5 40 額定峰值耐受電流 kA 50 80 100 4S短時耐受電流 kA 20 31.5 40 額定短時關合電流(峰值) kA 50

5、80 100 額定單個電容器組開斷電流 A 630 800 額定背對背電容器組開斷電流 A 400 400 壽命 額定短路開斷電流次數(shù) 次 50 50 30 機械壽命 次 10000 其它 額定操作順序 分-0.5s-合分-180s-合分 分-180s-合分-180-合分 全開斷次數(shù) 不大于60 配用操動機構(gòu) CD或CT機構(gòu) 3.真空斷路器的機械特性（運行參數(shù)） 序號 機械特性參數(shù) 單位 ZN28-12/1250-20 ZN27-12/1250-31.5 ZN27A-12/3150-40 1 觸頭開距 mm 111.0 101.0 111.0 2 接觸行程 mm 41.0 30.53 觸頭接觸

6、壓力 N 1500200 3000200 5000300 4 平均合閘速度 m/s 0.60.25 平均分閘速度 m/s 1.10.2 1.10.3 1.10.3 6 合閘彈跳時間 ms 27 分、合不同期性 ms 2 8 合閘時間 ms 100 9 分閘時間 ms 60 10 主回路直流電阻 60 60 20 11 動靜觸頭累積允許磨損厚度 mm 3.0為滿足真空滅弧室對機械參量的要求，保證真空斷路器電氣機械性能，確保運行可靠性，真空斷路器須具有穩(wěn)定、良好的機械特性。主要機械特性列于上表，亦以三種斷路器技術指標為例。 4.各機械特性對產(chǎn)品性能的影響 產(chǎn)品機械特性的優(yōu)劣，對產(chǎn)品各項電氣性能有重

7、要的關系，而且影響產(chǎn)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(shù)與產(chǎn)品性能的關系分述如下：4.1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812mm之間，35kV的則在3040mm之間。4.2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(nèi)腔產(chǎn)生一個閉合力使其與靜觸頭閉合，稱之為自

8、閉力，其大小取決于波紋管的端口直徑。滅弧室在工作狀態(tài)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(guī)定值。(2)滿足額定短路狀態(tài)時的動穩(wěn)定要求。應使觸頭壓力大于額定短路狀態(tài)時的觸頭間的斥力，以保證在該狀態(tài)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(zhuǎn)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

9、。觸頭接觸壓力是一個很重要的參數(shù)，在產(chǎn)品的初始設計中要經(jīng)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(jīng)濟。4.3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(xù)運動至會鬧終結(jié)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?qū)佑|頭提供接觸壓力；二是保證在運行

10、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34mm。真空斷路器的實際結(jié)構(gòu)中，觸頭合閘彈簧設計成即使處于分閘位置，也有相當?shù)念A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(fā)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(shù)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(tài)；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(jié)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。4.4平均合閘速度平均合閘速度主

11、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(chǎn)生合閘彈跳，操動機構(gòu)輸出功也要增大，對滅弧室和整機機械沖擊大，影響產(chǎn)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。4.5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23ms時能開斷故障電流；否則首開相不能開斷而延續(xù)至下一相，原來首開相變?yōu)楹箝_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(chǎn)生重燃，所以分間速度亦應考慮這方面同素。分

12、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(gòu)的輸出功和整機的機械強度，降低了技術經(jīng)濟指標。經(jīng)過多年試驗認為，10kV的真空斷路器，平均分閘速度能保證在0.951.2m/s比較合適。4.6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(chǎn)生分離，可能又觸又離，到其穩(wěn)定接觸之間的時間。這一參數(shù)國外的標準中都沒有明確規(guī)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(tǒng)或設備產(chǎn)生L.C

13、高頻振蕩，振蕩產(chǎn)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(chǎn)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(chǎn)生熔焊。4.7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(gòu)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(diào)好了合閘的不同期性，分閘的不同期性也就有了保證。產(chǎn)品中要求合分閘不同期性小于2ms。4.8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

14、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(diào)好，無須再動。當斷路器用在發(fā)電系統(tǒng)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(fā)電系統(tǒng)的真空斷路器，其分閘時間盡可能設計長些為宜。4.9回路電阻回路電阻值是表征導電回路的聯(lián)接是否良好的一個參數(shù)，各類型產(chǎn)品都規(guī)定了一定范圍內(nèi)的值。若回路電阻超過規(guī)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(huán)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(guī)定的直