上海徐吉电气有限公司
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真空断路器合闸弹跳的危害性及其对策探讨
《35kV户内高压
真空
断路器
通用技术条件》(ZBK97004—89)将合闸弹跳定义为
断路器
在合闸时触头刚接触直至触头稳定接触瞬间为止的时间。所有直读数据的开关特性测试仪都是按照这个定义来设计制造的。影响灭弧室电寿命的是电弧,而电弧只有在动静触头不接触时才会产生,在动静触头接触时不会产生。大量实践及理论分析均表明,真正对
真空
开关的电寿命有影响的因素是:合闸过程中,触头刚接触直至触头稳定接触瞬间为止,这期间的触头断开时间。供电部门在工程安装时,一般都按《电气装置安装工程电气设备交接试验标准》(GB50150—91)对设备进行验收,GB50150—91第11.0.7条规定:
真空
断路器
合闸过程中,触头接触后弹跳时间不应大于2ms,这也与实际工作有差异。
真空
断路器
分合电路的工作是由
真空
灭弧室来完成的,开关的参数必须满足灭弧室的性能要求,如灭弧室要求合闸速度为0.4~1.0m/s,开关的速度能够在0.3~0.7m/s之间,那么配该型号灭弧室的
真空
断路器
其合闸速度必须调整在0.4~0.7m/s之间,同样,如果
真空
灭弧室合闸弹跳要求不大于5ms,那么配该型号灭弧室的
断路器
其合闸弹跳的允许范围也是不大于5ms。是不是应将合闸弹跳一律定为不大于2ms是值得探讨的。技术不断地在更新,在发展,标准也应不断地完善,新型触头材料抗熔焊性能极好,在发生熔焊时,熔焊点呈脆性,熔焊层机械强度小,破坏熔焊所需的力小于
真空
断路器
的分闸力。目前许多国外同类产品如日本东芝公司10kV
断路器
只要求弹跳小于10ms,新型触头材料的应用为合闸弹跳时间突破2ms创造了条件。目前许多
真空
灭弧室规定的合闸弹跳时间都大于2ms,仅要求小于3ms,甚至5ms。 合闸弹跳是
真空
断路器
机械特性的一种重要参数,由于合闸弹跳过程中,触头断开距离小,电弧不会熄灭,导致触头电磨损加重,从而影响灭弧室的电寿命,但由于其存在时间较短,远小于合闸过程中电弧燃烧时间,所以一般认为,在一定范围内的弹跳*主要的危害在于加速了灭弧室触头的磨损,从而导致灭弧室电寿命的缩短。在弹跳过程中,电流电弧没有熄灭,不会产生操作过电压,通过型式试验的情况看,
断路器
在经过老炼后,或者在进行开断试验后,弹跳会有明显的改善。大量的运行实践也表明,
真空
断路器
在经过一段时间运行之后,由于切合负荷电流,其灭弧室触头表面金属结构有了细微变化,其合闸弹跳时间显著减小,甚至消失,
真空
度、工频耐压水平也有所提高。 弹跳对
真空
灭弧室电寿命的危害到底有多大?���有1台ZN23-35
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断路器
,是1台电容器开关,运行时间约1年,切合电容器524次,因外绝缘被破坏而报废。在分析故障原因时我们打开了灭弧室,发现灭弧室动静触头均光洁如新,只在动触头接触面外围有一约3mm2的熔融点,分析结果认为可能是
真空
断路器
在开断故障电流时所留。查阅此台
断路器
档案,投运前
断路器
该相弹跳为3ms,弹跳波形为振荡式,测量该波形,得到
断路器
在合闸弹跳过程中动静触头分开时间为1.5ms。由于
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断路器
与油
断路器
不同,在合闸状态没有插入行程,而是2个平面依靠一定的压力结合在一起,所以合闸过程中,由于动静触头的非弹性碰撞引起弹跳。弹跳值大小与诸多因素有关,如触头弹簧的弹力、合闸速度、开距以及
真空
开关的触头材料等,安装、调试质量,零部件如铝支座、灭弧室、轴销、换向器的加工精度也同样影响
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断路器
合闸弹跳时间的长短。为了把
断路器
的合闸弹跳时间减小到规定范围内,通常采取以下措施: (1)提高配件的加工精度,使铝支座与轴、换向器与钢销、轴等紧密配合,减小空程间隙。 (2)加强装配工艺质量控制,提高装配工艺质量。在
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断路器
装配过程中,注意安装合理,不使
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灭弧室受到额外的力。调整导向管的位置,使灭弧室动触头的运动轨迹通过灭弧室的轴心,
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灭弧室动触头活动自如,无任何卡涩现象。 (3)适度加大触头超程弹簧预压力。 通过采取以上措施,可以有效地控制
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断路器
合闸弹跳时间。 ZN23-35
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断路器
由于触头面积大、行程长,合闸速度快、冲量大,尤其是在配CT10型弹簧操作机构时,弹跳大而且不易稳定。为了减小弹跳值,在
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断路器
灭弧室静端如加设蝶形簧等,能形成合闸缓冲,使合闸弹跳时间减小,但却带来
断路器
工作不可靠的问题。在江苏盐城供电部门,调试人员反映某大型开关厂生产的ZN23-35
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断路器
在安装前测试弹跳值非常小,三相均只有1ms,但一连上母排,弹跳就变得非常大,达10ms以上,这是因为采用了静支座合闸缓冲的缘故。在安装前,缓冲效果明显,所以弹跳较小,但连接上母排以后,静端被固定,失去了缓冲效果,导致弹跳加剧。一般情况下,进行机械特性试验都拆除了母线,所以这种情况较隐蔽,不易被察觉。在加了合闸缓冲装置以后,合闸过程中静触头不再是刚性的,静触头随动触头运行距离加大,灭弧室抖动幅度随之增大,这样极有可能造成灭弧室外壳破裂,而且在开断故障电流时,故障电流所产生的巨大电动力,会造成灭弧室横向摆动,导致灭弧室损坏,从而引发
断路器
爆炸事故。靠降低
断路器
的可靠性来保证合闸弹跳参数,延长本已足够长的
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的电寿命,是得不偿失的。 我国已有20多年的
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断路器
运行经验,从国内
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运行情况来看,由于
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寿命终结而发生故障的并不多见。从运行情况来看,国产
真空
断路器
*大的问题是可靠性差,尤其是机械故障率高。大量资料表明,国产
真空
断路器
各项参数如电寿命等均已达到甚至超过国外同类产品,唯有可靠性与外观与国外产品仍有相当大的差距。
断路器
的高可靠性是国产
断路器
必须奋起直追的首要目标,在
断路器
的可靠性问题解决之前,过长的电寿命是一种不必要的浪费,因而弹跳问题要解决,但首先必须设法提高国产
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断路器
的可靠性。目前国产的10kV系列
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断路器
和配电磁机构的35kV
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断路器
,由于采取了一系列技术措施,经过不断地完善和发展,其可靠性极高,各项性能指标包括合闸弹跳时间在内,都十分稳定。配CT10型弹簧操作机构的35kV
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断路器
,由于操作机构的设计和生产的质量问题,机械故障率高,可靠性低,尤其合闸弹跳时间长,难以调整,且不稳定,是所有
断路器
生产厂在生产该型
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时所遇到的共同问题。目前研制的ZN23-35配弹簧操作机构的改进型
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断路器
,操作机构与
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断路器
反力特性能很好地匹配,消除了配CT10型弹簧操作机械的ZN23-35
真空
断路器
存在的机构振动大,弹跳不稳定,机械故障率高等现象,有效提高了
真空
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的可靠性。
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