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)在國內(nèi)外各個領(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,本文結(jié)合實踐經(jīng)驗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,真空開關(guān)管動、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)管的額定開距對絕緣性能的影響較大,當(dāng)額定開距從零開距增大時,其絕緣水平也將提高,但當(dāng)開距增大到一定數(shù)值時,開距對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。
通過對真空斷路器的安裝、運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;在分閘時使動觸頭獲得一定的初始動能,提高開關(guān)的初始分閘速度,拉斷熔焊點,減小燃弧時間,真空度測試儀 提高介質(zhì)恢復(fù)速度;在合閘時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熱穩(wěn)定性,同時產(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、滿足動穩(wěn)定試驗的要求,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,觸頭在予擊穿后要產(chǎn)生電弧和電動斥力,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,將增長觸頭合閘時的彈跳時間,同時,造成一次回路的電阻增大,直接影響真空斷路器的長期工作溫升。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,增大對真空管的沖擊和振動。
在實際工作中不僅要考慮觸頭間的電動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,還必須考慮觸頭的硬度、分閘速度等因素??傊仨氃趯嵺`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)驗數(shù)據(jù)為分?jǐn)嚯娏鳛?2.5kA時,選擇壓力為50kg。分?jǐn)嚯娏鳛?6kA時,選擇壓力為70kg。分?jǐn)嚯娏鳛?0kA時,選擇壓力為90~120kg。分?jǐn)嚯娏鳛?1.5kA時,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,分閘速度的波動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,分閘速度也應(yīng)較大,開斷電容電流時,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,必要時還可以高于1.5m/s。
實際上,對開斷能力影響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級的真空斷路器,通黨考核剛分時幾毫米內(nèi)的分閘速度。似乎分閘速度越大越好,但實際并非如此,分閘速度越大,引起的分閘彈振越歷害,過沖也就越歷害,這樣對開關(guān)管波紋管的振動、壓縮也就越嚴(yán)重,容易造成波紋管提早損壞而漏氣,同時,對速機(jī)的振動也越大,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級的真空斷路器的合閘速度為0.4-0.7m/s必要時可取為0.8-1.2m/s。
7 觸頭合閘彈跳時間
真空斷路器合閘時間的大小,是衡量真空斷路器性能好壞的一個重要標(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)。觸頭合閘彈跳時間越小,其性能越好,彈跳時間越長,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,以及行動、熱穩(wěn)定試驗時將導(dǎo)致觸頭熔焊。另外,觸頭合閘彈跳時間越長,嚴(yán)重危害開關(guān)管的波紋管使用壽命。10kV級銅絡(luò)觸頭材料的真空斷路器合閘彈跳時間不超2ms,其他觸頭材料的真空斷路器合閘彈跳時間可以相對大一些,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閉合或分離的程度,由于分、合閘同期性是相對的,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)生過長的燃弧時間。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、靜觸頭的同軸度
動、靜觸頭的同軸度對于真開關(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,對于懸掛式的機(jī)構(gòu),同軸度主要取決于操動機(jī)構(gòu),對于落地式機(jī)械對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。
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