电流老炼与电压老炼比较,其特点是放电能量大,可以均匀的烧蚀掉触头表面一层,有效除掉触头表面存在的金属氧化物和油渍、手汗等污物,提高真空灭弧室的动态绝缘,防止开断过程中因杂质在电弧作用下分解、放气而造成真空灭弧室内真空度的降低。
2.2 真空灭弧室各项性能参数
真空灭弧室出厂时主要测试的参数有真空度、额定触头压力下限时的接触电阻、工频耐压、雷电冲击耐压、同轴度、触头自闭力及额定开距下的反力。这些参数是由合理的设计方案与先进的生产制造工艺及完善的质量监督体系来保障的。
通过计算机辅助设计,优化了真空灭弧室内部电场分布;先进的机加手段和自动化的清洗设备使得零件的光洁度及清洁度得以保证;加之超高压老炼和电流老炼的作用,使得真空灭弧室的绝缘强度保持在较高的水平。对于12kV真空灭弧室,在做型式试验时,GB1984规定的工频耐压为48kV,雷电冲击耐压为85kV,而通过上述设计和工艺过程的保证,锦州华光电力电子(集团)公司生产的真空灭弧室工频耐压可达50~60 kV,雷电冲击耐压可达95~110 kV。设计合理的装配模具及先进的一次封排工艺保证了出炉后真空灭弧室的真空度、同轴度等各项参数的一致性。真空灭弧室出炉后的锤击试验、高压储存及出厂前的静态存放使得个别慢漏的管子得以剔除,从而使真空灭弧室的真空度更加得以保证。
3 真空断路器机械参数的调整 真空断路器的关合与开断过程是靠真空灭弧室内触头的运动来实现的,真空断路器机械特性的好坏在很大程度上决定了真空灭弧室的开断性能,因而真空断路器各项机械参数的调整也是依据真空灭弧室的要求来进行的。型式试验中由真空灭弧室本身造成的问题,最大的可能就是真空灭弧室的漏气或触头问题,这种情况在真空灭弧室出厂前的工艺过程和参数测试中基本上是可以控制的,因而由真空灭弧室本身的问题造成开断失败的概率很小。在型式试验中所出现的诸如触头熔焊、不熄弧、重燃、重击穿等现象绝大多数都是由于真空断路器参数调整不当造成的,而其最终的结果却体现在真空灭弧室上。
3.1 触头开距与分合闸不同期
3.1.1 触头开距
触头开距指分闸状态时, 真空灭弧室两触头之间的距离。触头开距的大小主要是由真空断路器的额定电压决定的,从提高绝缘水平这个角度讲,应适当增大触头开距。但触头开距过大,会带来一些其它的弊端。对于M2级真空断路器,一万次的机械寿命试验对真空灭弧室内波纹管是一种严酷的考验。根据GB1984的要求,在做温升及机械寿命试验时是允许在另一台新的真空断路器上试验的,在这种情况下触头开距应适当减小。
来源:hvsi.cn 从开断能力这个角度分析,触头开距过大,将会显著地降低触头间有效纵向磁场的强度[2],使短路开断能力下降。因此,在增大触头开距时要充分考虑对开断能力的影响。
由于设计及生产工艺的不同,对于开距这一指标,各真空灭弧室厂家的要求略有不同。型式试验前实际调整时建议开距尽量靠近真空灭弧室厂家给定范围的中心值。
3.1.2 分合闸不同期
理想状态下真空断路器的三相开距应该是完全一致的,三相同时关合,同时开断,平均分配能量。但实际调试中是很难达到的,其差值也没有统一的规定。为满足实际运行需要,又引入了触头合闸和分闸不同期性这一指标,来控制三相开距的差值。
对于触头合闸和分闸不同期性这一指标,真空灭弧室的生产厂家均要求不大于1ms,实际调整时越小越好。
3.2 分闸速度与分闸反弹
3.2.1 分闸速度
分闸速度分为刚分速度和平均分闸速度。动静触头刚分离瞬间的速度称为刚分速度。平均分闸速度真空灭弧室厂家一般规定为0~75%行程内的平均速度。某些真空断路器厂家在测试平均分闸速度时一般取缓冲器作用前这段距离,对于12kV真空断路器,一般取6mm左右。
分闸速度的大小直接影响电流过零后触头间介质强度的恢复速度。如果在电弧熄灭后,触头间介质强度的恢复速度小于恢复电压的上升速度,将造成电弧重燃。为防止电弧重燃,必须有足够的分闸速度。
分闸速度的指标主要是由额定电压和开距决定的,也与短路开断电流有一定的关系。真空断路器在短路开断试验中,随着开断电流的逐渐增大,其平均燃弧时间也随之增长,分散性也增大,重燃和重击穿的概率增大[4]。因此,对于同一电压等级的真空断路器,开断电流越大,所要求的分闸速度也就越高。
型式试验中,真空断路器的燃弧时间一般为3~12ms。燃弧时间越短,对触头的烧损越轻,重燃或重击穿的概率也越小,表明真空断路器的开断能力越强。真空断路器的燃弧时间的长短不但体现了真空灭弧室的灭弧性能,同样也体现了机构动作的合理性[4]。
对于真空断路器开断能力影响最大的不是平均分闸速度,而是刚分速度。若刚分速度不高,电弧在第一个过零点触头间隙很小,此时金属蒸汽尚处于高密度状态。由于动静触头没有达到足够的开距,很容易导致电弧的重燃。因此,从提高开断性能这个角度,刚分速度越大越好。提高刚分速度的另一好处是短路开断时很容易拉断动静触头间轻微的熔焊点。
平均分闸速度或最大分闸速度则不宜过大,否则,不仅造成分闸反弹的增大,结构元件的机械强度及对真空灭弧室内波纹管的损害都会变成突出的问题。
真空断路器的结构参数对刚分速度有直接的影响[5]。分闸弹簧在分闸全过程中都起作用,既影响刚分速度,也影响平均分闸速度和最大分闸速度;触头弹簧只在超行程阶段起作用,对刚分速度有较大的影响,而对平均分闸速度和最大分闸速度的影响却较小,因此,适当增大触头弹簧刚度和超行程来提高刚分速度是提高分闸速度的优选办法。
分闸速度经验值见表1,型式试验前实际调整时建议分闸速度取中心值以上。
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3.2.2. 分闸反弹
真空断路器在开断过程中出现反弹是不可避免的。过大的分闸反弹将会引起开断过程中的重燃,对波纹管的寿命也有一定的影响。影响分闸反弹的因素有两个,一个是平均分闸速度或最大分闸速度,另一个是分闸缓冲器的缓冲性能。为提高分闸速度来调整分闸弹簧时必须兼顾对分闸反弹的影响。
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