真空断路器及开关柜选型参考(二)
点击数：7508 次 录入时间：03-04 11:41:11 整理：http://www.55dianzi.com 电工入门
当断路器处于合闸位置时，动铁芯在最上端，线圈中无电流通过，永久磁铁利用动、静铁芯提供的低磁阻通道将动铁芯保持在合闸位置，而不需要任何机械闭锁。当有动作信号时，分闸线圈中流过电流，动、静铁芯中的磁场由线圈产生的磁场与永磁磁场叠加而成，向下的力超过向上的力，动铁芯在合成磁场力的作用下，完成断路器的分闸动作；反之，动作亦相同。
双稳态单线圈机构的合闸过程与双线圈机构相同，但同时要给分闸弹簧储能，因此合闸时能量较大；分闸时给线圈通以反向电流，使合成磁场为零，靠触头弹簧和分闸弹簧所储存的能量进行分闸。这种机构分、合闸共用一个线圈，结构简单，体积较小，分闸速度可以通过分闸弹簧来调整。
永磁机构随着动铁芯的移动，机构提供的作用力越来越大，出力特性和真空开关的负载特性较一致，通过优化设计，可使真空断路器获得较理想的速度特性；由于元器件极少，运动部件仅一个动铁芯，更容易实现断路器包括操动机构的免维护功能。
4 真空断路器的种类
4.1 分体式
分体式真空断路器的出现是由我国国情决定的，对我国真空断路器的普及起着相当重要的作用。分体式真空断路器有价格经济、旧柜改装方便等优势，在国内仍有相当的市场。
然而由于操动机构与本体不配套，产生的问题也较多。
a.由于操动机构与开关本体分别装于开关柜的不同位置，断路器的各项机械特性参数必须在开关柜上安装后进行调整试验，才有实际意义。加之分体式断路器连接杆件多、孔与销轴累计误差大，如果再由用户自己装调，很难调到最佳位置。
b.机构与断路器匹配性能差，如CD10、CT8的操作功远大于真空断路器的操作功。如CD10操动机构的合闸电流为90～120A，虽然可以将操作功转换到适应真空断路器的范围，但真空断路器的操作功一般为40A左右。
c.操动机构不是为某型真空断路器专门设计，而是可兼顾任何制造厂的装配，装配水平不易控制，不可能调到设计的最佳位置。因此分体式真空断路器只是普及中的一个过渡种类。
4.2 联体式
联体式真空断路器的操动机构与断路器的匹配性能、传动系统、电寿命、绝缘等需要进行全方位的优化设计。在机加工方面，一些制造厂还采用了柔性加工线、机器人操作等，使加工出的产品性能分散性小，稳定性高。由于出厂前各性能参数已在制造厂调好，现场不需要再调整，用户只需简单复测复试即可。
目前，大部分网上运行的真空断路器是分体式，但从技术角度分析，从维护系统安全考虑，普及联体式真空断路器会有利于提高真空断路器的整体运行水平。
4.3 落地式
早期生产的落地式真空断路器，问题较多。如窄型柜，相间和对地都需要加装绝缘隔板，构成复合绝缘，复合绝缘要求导体与绝缘隔板的10kV设备静空气距离大于30cm，窄型柜一般不易做到，常常使场强集中部位的绝缘隔板发热，加速绝缘老化。互换性较差，表明机械精度低，对隔离插头影响大，如果不同心，还会造成隔离插头发热。这些因素往往引发开关柜“火烧联营”。
4.4 中置式
中置式真空断路器与中置开关柜配套，是目前国际上较先进的成套开关装置。断路器小巧，互换性强，进出柜体轻便，受地坪平整度影响小，运行维护方便，比早期落地式断路器运行可靠。但中置式真空断路器集中检修时，因同时需要将多台断路器抽出柜外，所以中置式真空断路器的平台小车应具备落地功能，避免人为抬放断路器时摔损设备。
4.5 中置落地式
断路器定位于柜体中部的中间导轨上，由于每台断路器均自带手车，所以断路器进出柜体方便；互换性、地坪平整度影响方面与中置式断路器性能相同；这种真空断路器用户使用时更方便。 5 常见问题
5.1 合闸弹跳与分闸反弹
合闸弹跳是断路器在合闸时，触头刚接触后，又产生分离，即触即离，直到经过一段时间后才稳定接触。合闸弹跳期间，触头间产生预击穿电弧烧蚀触头，尤其重合闸时，触头烧蚀更严重一些。
抑制合闸弹跳，主要是提高对接式触头的抗熔焊能力，减小电磨损，防止触头接触面上产生拉丝形成尖角放电击穿及防止合闸弹跳过电压。
分闸反弹是近年来提出的一项技术指标，以行程幅值的百分数标识。造成分闸反弹的原因主要是分闸缓冲器特性不佳，在油断路器中分闸反弹一般在10mm左右，对断路器电气特性基本上没有不利影响，对被控制的电气设备一般也不构成威胁，然而真空断路器的开距只有10～20mm，所以抑制真空断路器的分闸反弹十分重要。早期真空断路器分闸反弹现象较为普遍，反弹量甚至达到100%，反弹幅值较高时，降低真空断路器的机械寿命，并有可能造成真空断路器开断后出现“滑相”现象。
一般来说，联体式断路器由于操动机构与断路器本体特性匹配，分闸反弹现象不甚明显。分体式真空断路器的分闸反弹要明显一些，或者说分体式真空断路器运行初期与运行后期相比，分闸反弹幅值变化较大。
5.2 高压开关柜的主绝缘材质问题
目前高压开关柜主绝缘材质为：SMC、DMC、BMC，即片状、团状、块状模塑组合物。它们具有较高的物理、机械和介电性能，尤其是具有吸水少、优良的阻燃性、灭弧性和耐漏电性能。该类绝缘材质在运行中会发生闪络击穿、机械断裂等事故。
SMC为片状模塑料，模塑板材，要求机械强度较高的产品，表面积较大而几何形状和结构不复杂的薄壁、大中型制品，如开关柜隔板、灭弧筒、水箱板、轿车备胎仓、坐椅等，应采用SMC。
DMC为团状模塑料，模塑厚壁、结构复杂的中小型制品，如绝缘子、灭弧片、接触器、母线绝缘框、穿墙套等，应采用DMC。
在同一制品上，SMC和DMC不能混合使用。如果在采用SMC模塑的板材中掺加了DMC，会使制品机械强度下降，变形严重，影响主机开关柜的质量。
应当注意，合格的制品件的表面平整光亮，无麻孔、裂纹、缺料等缺陷，手感好、外观漂亮。喷漆仅能掩盖制品件的缺陷，并可使制品件降低甚至失去绝缘和耐电弧的性能。
另外，工业用SMC、DMC、BMC较电工用的成本要低，还有一些方法也能降低成本，但不保证绝缘材质的原有性能。
绝缘件表面打腻子、涂漆往往造成一些难以分析与预防的故障，所以除SMC、DMC、BMC外，应慎选表面涂漆的其它绝缘材质，或尽量不采用主绝缘材料表面涂漆的产品。
6 选型注意事项
6.1 开关柜主回路磁场对灭弧室磁场的影响
真空灭弧室是靠特制磁场熄灭电弧的，无论是横磁结构还是纵磁结构灭弧室，当受到灭弧室以外的磁场影响时，将改变灭弧室内原有磁场。影响严重时，对横磁结构灭弧室来说，破坏了旋转磁场，使电弧不再旋转，而是固定在一点燃烧，从而降低了灭弧室的电气寿命。对纵磁结构灭弧室来说，破坏了扩散型电弧在触头表面的均匀分布，部分扩散型电弧将转变为聚集型电弧，同样降低了灭弧室的电气寿命。
目前如何确定导体磁场对灭弧室磁场的影响尚未有规定， 只能由型式试验确定，所以开关柜选型时，应避免柜内主回路与灭弧室平行。一般，一种定型的开关柜只对应一个型式试验报告，如果改型，应重新做型式试验。自行改造开关柜时，应尽可能避免将进出线铜铝排与灭弧室平行布置，以避免影响真空灭弧室的磁场。 6.2 真空断路器的滑相
三相中性点不接地系统中，真空断路器开断后，经过Δt时间，其中两相断口再次击穿，流过开断电流，此电流过零时能够再次熄灭，断口并不永久击穿，该现象称为“滑相”或“开断后两相再次重击穿”。DL/T 403-2000规定：在真空断路器规定的开断时间之外，不允许出现滑相。专家认为，在型式试验过程中，如果真空断路器开断出现滑相时，应判为开断失败，因为这是开断失败的先兆。出现滑相时表明，真空断路器性能或真空管的性能不稳定。另外，出现滑相时延长短路存在时间，对系统稳定不利。DL/T 615-1997《交流高压断路器参数选用导则》规定的真空断路器开断时间为：任一相燃弧时间不得大于15ms。
6.3 首开相在开断中的分布与电气寿命
三相灭弧室熄弧时，总有某一相首先熄弧，该相称为“首开相”，首开相在三相中是随机的，首开相在三相各相中出现的频率称为首开相分布。
中性点不接地系统首开相开断时工频恢复电压高，电流大，相对后两相来说开断困难一些。首开相如能开断，一般后开相均能顺利开断，但由于后开相燃弧时间长，电弧能量大，烧损严重。真空灭弧室是长寿命、免维护灭弧室，由于电气寿命长，累计电弧烧损量对触头来说影响显著，只有首开相在三相中分布均匀时，真空灭弧室才能够达到额定电气寿命，首开相分布均匀时，每相出现首开相的概率为1/3，后开相的概率为2/3。极端情况下，假如首开相分布极不均匀，总在某一相首先熄弧，那么其余两相就总是后开相，这两相的累计电弧烧损量就是真空断路器的实际电气寿命。可见，在这种极端情况下，真空断路器的实际电气寿命仅为额定电气寿命的2/3，首开相分布不均匀时，电气寿命是达不到额定电气寿命的。
[1] [2] 下一页
本文关键字：开关柜 真空断路器 电工入门，电工技术 - 电工入门
