高压真空范文（精选8篇）
高压真空 第1篇
随着社会经济的高速发展，人们对电力系统中电能质量的要求也随之提高，确保电力系统的安全性和稳定性得到越来越多的重视。高压断路器作为电力系统中一个关键性的开关设备，它对电网有着很关键的控制和保护作用。也就是说再通常的系统运转过程中它能够变换电网的运行状态，因为它能够通过开合断路器来投入或切除与之相关的线路或电气设备；要是发现线路或电气设备出现问题的时候能够把导致问题的部分从电网中迅速隔离开，由此来确保电网无故障部分能够按常规运行。要是断路器无法在系统发生故障正确动作、消除故障的话将会导致事故的不断升级，更有甚至会系统崩溃。所以说高压断路器性能的好坏以及工作的有效性在很大程度上关系着整个电力系统能否安全稳定运行。
1 高压真空断路器的优越性
真空断路器有很多的好处所以得到比较广泛的使用，在各电力部门得到推广，得到电气相关技术工作者的认可：它是一种方便的无油化设备，其电路和机械零件的使用寿命比同类产品要好，有很强的开断绝缘能力并且能够实现很快速的连续开断，该断路器的体积比较小、材质都不重，适用于多次重复性的操作，能够有效的预防火灾、运行维护比较方便等。之前国内生产的高压真空断路器在性能上得不到保证。追溯到1992年那时国内的真空断路器的制造技术得到实质性的进展并且在世界范围内得到很好的响应，在同行业同类型产品的制造生产中位居前列，个比较好的开端有利于更好的推进我国高压真空断路器广泛应用，更好的促进该制造技术的不断发展。但是与此同时我们还要看到真空断路器使用过程中产生的一系列问题的处理，笔者对真空断路器出现的常见故障进行分析并给出处理方法。
2 常见的真空断路器运行出现的故障
2.1 断路器拒合、拒分和误分
真空断路器运行出现像拒合、拒分这样的故障最显著的表现就是断路器接收到合闸(分闸)的信号之后，虽然在此时合闸(分闸)电磁铁、铁心顶杆、合闸(分闸)弹簧和带动断路器都能够正常的运行，其灭弧室无法正常的合闸(分闸)。断路器的误分主要是表现在缘由不详动作跳闸。
2.2 断路器机构储能后，储能电机仍然持续工作
断路器在合闸之后能够观察到操动机构储能电机正常的运转并且此时的弹簧能量已显示储满的情况下电机还是保持着工作状态。
2.3 断路器直流电阻增大
主要就是断路器在运行一定的时间之后其灭弧室触头的接触电阻不停的增加从而造成断路器直流电阻增大。
2.4 断路器合闸弹跳时间增加
表现为断路器运行一定的时间之后，合闸弹跳时间不停增加。
2.5 断路器中间箱CT表面对支架放电
表现为断路器运转的时候，电流互感器表面对中间箱支架放电。
2.6 断路器灭弧室不能断开
表现为断路器在进行分闸操作后，断路器无法正常的断开或者不能全相断开。
3 故障原因分析
3.1 断路器拒分、拒合
无论是二次回路还是机械部分出现了问题只要是其中一个出现了问题都会造成操动机构出现拒动状况，在研究了这些导致拒动的因素之后要分情况处理。一般来说要是二次回路没有出现故障的话常常会导致断路器无法正常分合闸，因为此时的操动机构主拐臂连接的万向轴头出现空隙超出标准规定的范围，尽管操动机构在正常动作，仍然无法带动断路器分合闸联杆动作。
3.2 断路器误分
断路器的误分一般都是由于不正确的操作或者是二次回路或者是操动机构出现了故障下产生，主要表现为在正常工作状态下，无外施操作电源及机械分闸动作的时候，断路器出现无法分闸的现象。通常情况下，操作机构出现故障的情况的原因主要就是断路器机构箱顶部没有密封好，出现漏洞，雨天的话雨水直接顺着输出拐臂往下流弄湿了机构辅助开关，使得开关接点出现了短路，从而使得短路点与分闸线圈将分闸的电源接通导致断路器接点短路。
3.3 断路器机构储能后，储能电机不停
操动机构储能电机在断路器在合闸后会立即开始工作，弹簧能量储满之后就会有已储能信号显示。储能回路中串有断路器一对常开辅助接点和一对行程开关常闭接点，断路器合闸后，辅助开关的常开接点接通，储能电机开始工作，弹簧储满能量后，其主要功能就是能够控制电机的工作状态。通常情况下，只要是机构摇臂将行程开关常闭接点打开，储能回路断电之后就会使得储能电机停止工作。造成储能电机不正常的持续运转的缘由就是在弹簧储满能量后，机构摇臂不能够把行程开关常闭接点打开，这样的话就会使得储能回路处于带电状态，电机就一直处于运转状态。
3.4 断路器直流电阻增大
通常情况下接触电阻值都务必要小于出厂说明书要求，主要原因是真空灭弧室的触头为对接式，触头接触电阻要是出现增加的情况下会直接导致载流时触头的温度升高，这样就会对到导电和开断电路带来不好的影响。触头弹簧的压力直接关系到接触电阻的大小，所以务必要在超行程合格状态下进行测量才有效。接触电阻值不断增加的话通常就是由于触头出现了电磨损，它们是息息相关的。由此可见，导致断路器直流电阻增大的关键性因素就是触头电磨损和断路器触头开距的变化。
3.5 断路器合闸弹跳时间增大
触头弹跳在下载真空断路器合闸的时候出现并不是不正常的情况，但触头的弹跳是有一定幅度的，要是幅度超出了标准的话就会造成触头烧伤或者熔焊。按照真空断路器出厂时的有关触头弹跳时间技术标准的说明规定，它是不大于2ms的。但是随着其运行得越来越久，触头弹簧弹力就会慢慢的下降和拐臂、轴销间隙磨损变大。这样必然会增加合闸弹跳时间。
3.6 断路器中间箱CT表面对支架放电
互感器表面对支架放电的主要原因就是断路器装配的时候由于受到空间的限制造成刮落互感器固定螺栓周围的半导体胶，使得断路器运行中互感器表面出现不均匀电场。为了尽可能的避免断路器运行过程中断路器中间箱内装有的电流互感器表面会产生的不均匀电场现象，最好就是在其表层涂一层半导体胶，这样一来电场就均匀。
3.7 断路器灭弧室不能断开
一般而言，通过断路器来断开电路，手动分闸操作和保护动作跳闸都能够比较快速切断电流。真空断路器的灭弧原理和别的断路器存在不相同的地方在于它使用真空作为绝缘及灭弧介质，真空开关设备。由此可见，若是断路器不能正常开断，主要的问题出现在真空泡上，真空泡的真空度不稳定的话就会使得真空泡内存在电离现象，因此会出现电离子，从而降低了灭弧室内绝缘效果。
4 处理方法
对于断路器出现的故障要分情况讨论，然后采取相应的处理措施：断路器出现拒合、拒分的时候首先是要仔仔细细的检测操动机构整个连接部件的间隙大小，然后及时的清理掉不达标的部件；断路器误分的出现一般都是由于漏雨点出现了问题，只要针对可能漏雨的地方并进行有效封堵就可以了：首先是及时的将密封胶套装在输出拐臂联杆上，其次就是要在机构箱内安装防潮防湿的装置；储能电机在机构储能之后仍然无法正常的停止运转的情况的解决方法就是尽快的检查处理错误的行程开关安装位置；应对断路器直流电阻增大的情况，只需按照规定调整灭弧室触头开距和超行程；适当增大触头弹簧的初始压力或更换触头弹簧就能避免断路器合闸弹跳时间增大的情况；在断路器互感器电场均匀的涂上半导体胶以避免其中间箱CT表面支架放电。
5 结束语
本文从真空断路器运行中产生的很多故障出发，根据笔者在工作中对真空断路器方面的技术积累，分析并细致的阐述了如何解决这些问题的措施。为安全优质供电作出贡献，我们将在接下来的工作中不断的探索如何维护电力系统中电气设备的顺利运行。
摘要：高压真空断路器在电力系统之中是一个比较关键性的控制电器,该断路器的工作效果是否良好关系着整个系统的安全与稳定运行。本文针对真空断路器在运行中产生的问题进行了分析,并根据这些导致问题的原因得出相应的处理办法。
关键词：真空断路器,故障分析,处理方法
参考文献
[1]韩俊平.高压真空断路器本体电气故障的原因与处理分析[J].科技创新导报,2011(33).
[2]李大伟.高压真空断路器的维护与检修[J].中国电力教育,2006(S3).
[3]刘玉福.高压真空断路器故障的分析与排除[J].电工技术,2012(02).
[4]彭敏.6kV真空断路器(ZN28)常见故障的分析和处理[J].科技促进发展(应用版),2012(06).
[5]高虹.高压断路器试验技术(4)真空断路器导电回路电阻的测试[J].大众用电,2012(08).
[6]陈俊玲.10kV真空断路器隐性故障分析与处理[J].农村电工,2012(06).
[7]商明越.VS1型户内高压真空断路器的操作与维护[J].炼油与化工,2012(04).
[8]李建强.ZW10-12真空断路器安装检修试验[J].经营管理者,2012(16).
[9]赵凯胜.试论高压真空断路器的安装测试及维护[J].科技创新导报,2012(22).
高压真空断路器永磁控制技术的研发 第2篇
关键词：永磁机构；线圈；指令；存储器
中图分类号：TM561 文献标识码：A 文章编号：1006-8937（2013）15-0071-02
1 新品研发的提出
35 kV真空断路器需求量很大，并且要求断路器开断次数频繁，可靠性高，目前国内在这一领域尚无成熟产品使用，多采用进口产品，而进口产品价格很高，国内用户对此都望而却步，我公司研究认为开发35 kV永磁机构真空断路器有以下几个优点：此产品用户需求量大，产品利润高；此产品二次控制在国内数领先技术，此断路器具有长寿命和智能化控制等特点，在今后中压开关设备领域将有很大前景。
经研究决定我公司将35 kV永磁机构高压真空断路器列为新品研发项目。而永磁机构研制的重要部分就是二次控制的开发。
2 永磁机构二次控制的研制
2.1 永磁机构的总体结构
外型尺寸小，一次、二次合理布局，并满足大批量的工业化生产，并且满足节约成本，满足机械强度是确定永磁机构的总体结构的前提。
2.2 永磁机构二次控制的设计
工作原理：控制器的核心部件采用了高性能的单片机芯片，精确控制高压开关的永磁机构，同时通过位置信号检测和储能电容的电压检测控制开关的二次电路
2.2.1 电压检测功能
控制器电源在上电的过程中，自动检测电容电压，如出现电压异常状态，内部蜂鸣器发出报警信号。当电容电压下降到100 V以下后，蜂鸣器自动发出报警信号，同时对合闸状态的机构进行自动分闸。
2.2.2 储能电压控制功能
控制器的电源电压输入在AC或DC220 V±10%范围内时，电容电压始终控制控制在DC213.5 V，稳定了机构的动作性能。
2.2.3 大电流驱动功能
控制器采用了性能可靠的IGBT模块进行驱动输出，最大可承受80 A的峰值电流。
3 端口说明
中间的三个发光二极管中+12 V和+5 V指示灯亮时表示内部电源工作正常。
状态指示灯的k0亮时表示储能电压工作正常。k1、k2为分合闸控制信号输入指示，当有分闸信号输入时，k1灯闪烁；有合闸信号输入时，k2灯闪烁。k3、k4、k5用于开关的状态指示，合闸时灯亮。
JQ和JC如图1、图2所示。JQ接永磁机构线圈，JC接储能电容，其中红色导线为正，黑色导线为负。
4 控制原理
4.1 机构
弹簧操作机构由繁多的机械元件组成，一般可以达到160种左右，而且没有标准件，比如螺钉。相比之下，永磁机构的结构就简单得多。除了灭弧室的本身的动触头外，它仅仅由一个带有触头压力弹簧的连接杆、一个焊接的主轴、永磁驱动元件组成，部件的数量减少了60%。一个固定的圆棒状的铁芯、永久磁铁、钢活塞以及分合闸线圈。当活塞与铁芯一起处于顶部位置（分闸位置）时永久磁铁形成的磁力线路径磁抗较低，而活塞底部由于存在较大的间隙，表示此处的磁抗较大。因此，磁力线几乎都无以例外的通过与磁芯接触的活塞的端部。在此处，永久磁铁产生的磁力线非常聚集，因此而产生一个很大的吸引力。这种吸引力通过主轴直接传递到真空灭弧室的触头上。
当合闸时，位于下面的线圈产生额外的磁场以补偿间隙处的磁抗。越来越多的磁力线开始通过下面的路径。上面线圈产生的维持力越来越小，而下面线圈产生的吸引力越来越大。当线圈电流超过某一值时，活塞开始移动。当确保到达最终位置后。线圈剩余的电流就可以使该位置处于锁定状态。永久磁铁产生的磁力和电磁铁产生的磁力合起来的力会很大，该力可以有效地防止机械振荡的产生。几微秒后，线圈电流切断，只不过这一次活塞处于另外一端极限位置。此时，真空灭弧室触头的合闸状态以及已经储能的触头弹簧是由一个固定的维持力维持，该维持力只是由永久磁铁产生。借助这样的操动机构，不需多少维护，操作寿命就可以很容易地达到100 000次。因此，这种新型的断路器在那些需要频繁开断的场所，如造纸厂以及电弧炉上，十分有用。
4.2 控制器
断路器的电气供给和控制单元必须满足所有与传统机械操动机构相似的功能。另外，它还需提供并监控开断驱动元件所需的能量。电源供给输入的电压范围从直流20～60 V（交流20～48 V），或者从直流93～375 V（交流93～265 V），它可以不受供给的辅助电压的稳定性和质量的影响，提供一个稳定的80 V的操作电压。因此，没有必要为了适应用户提供的电压，而调节断路器中机构操作消耗的时间， 低电压和过电压对开断时间都不会有任何影响。
4.3 电气控制单元的应用
为了进行合分操作，就要对机构的线圈提供能量，这就需要将线圈与一个辅助的电压供给一直连接在一起。原则上讲，传统的机械机构也是如此。因为它的跳闸和合闸线圈需要电能。但这种电能只是机构所需的必要的电能的1/10，因此，机构的线圈就不能和控制电压直接相连，而只能和一个储备的电压相连。电池和电容就是最常见的储备电压源。与电池相比，电容的优点是寿命长，而且不需要维护。即使在环境温度高达55度时，现代的电解电容寿命也超过了30年。
电气控制单元的电源与控制电压直接相连。与其他保护器件一样，断路器也应具备同样的有效性和优先权。在待命状态，整个控制单元耗能2 W。只有在开断后电容充电期间（2～10 s），或者第一次给空电容充电期间（8～50 s），电流才可能增大达到最大值2 A，这一电流受到电子线路的限制。除过这些，这种断路器再不需要其他电源，而传统的机械机构还需要给储能弹簧储能。因此，新型断路器的有效性提高了。
辅助电压出现故障时，储能电容保证了在故障出现后的2 s内，还可以进行一次开断操作。因此，短时间的断电不会产生问题，可以忽略。而传统的断路器在短时断电时不会跳闸，除非还有另外一个保护单元。在这种接线中，可以理解手动合闸时不会产生这种保护性操作，因为没有了辅助电压，任何保护功能都就没有了。
4.3.1 低电压脱扣
利用输入3，电气控制部分还具有了低电压脱扣功能。如果不用输入3，那就应该连到内部80 V的供给电压上，这样，控制部分就成了外部联锁线路的一部分。如果把CCS脱扣输入3连到一个商用的低电压继电器上，就可以实现低电压脱扣功能。这样，就可以准确地确定初级电压的开断水平（例如根据IEC标准是70%）
为了保护电机，不仅需要用用低电压继电器控制电机的电压，而且需要给磁驱动器提供和电机电压相同的电压。否则，当低电压脱扣时，断路器的有效性就会产生变化。这一电压是由一个功率大约为200 VA的小变压器提供的，它只消耗了断路器功率很小的一部分。
4.3.2 过流跳闸
如果有一个为保护单元提供的辅助电压源，那么电气控制单元非常适用于过流或短路电流跳闸。如果没有外部的电压源，那么如上面所讲的，一个变压器可以用来给断路器提供能量。
5 结 语
永磁机构的控制是一项新的学科，永磁机构由于独特的特性和工作原理，再配以合适的控制程序，会使断路器的质量得到很大的提高。
参考文献：
[1] 林莘.永磁机构与真空断路器[M].北京：机械工业出版社，2002.
[2] 王海峰，徐建源.永磁操动机构磁场数值计算和结构分析[J].高压电器，2002，（1）.
[3] 吴翊，林莘.永磁机构的微机控制系统[J].沈阳电力高等专科学校学报，2001，（2）.
谈真空高压开关过电压防护措施 第3篇
1、过电压产生的类型
1.1 载流过电压
真空开关在开断交流小电流时, 由于灭弧室本身原因, 当电流从峰值下降尚未到达自然零点时, 电弧熄灭, 电流被忽然中断, 这就是我们平时说的截流现象。由于电流被忽然中断, 电感负载上剩余的电磁能量就会产生过电压。这种由载流现象产生的过电压称为载流过电压。它的幅值取决于真空断路器的载流水平和负载侧的波阻抗值。对一些波阻抗较大的电气设备可能产生较高的过电压, 对电力系统, 高压电器, 包括负载带来危害。
1.2 多次重燃过电压
真空开关触头在工频电流过零点处分离时, 因触点开距很小, 承受不住恢复电压的作用就会发生重燃, 在回路中将会出现高频电流, 高频电流过零时电弧又熄灭, 接着又可能出现重燃熄灭过程, 这时负载侧发生电磁振荡, 产生很高的过电压, 这种过电压称为多次重燃过电压。
1.3 三相同时载流过电压
真空开关在开断时出现三相电流同时为零的现象称为三相同时载流。因此引起的电压成为三相同时载流过电压。实践证明, 电压等级越高, 恢复电压上升速度越快, 越容易出现重燃, 三相同时载流出现的几率越高, 最高过电压可达到额定电压的3.4倍。
2、过电压的防护措施
真空开关在使用中有可能产生过电压, 给电力系统或者其它设备绝缘带来损坏。因此需要对不同形式的过电压采取相应的防护措施, 以减少过电压的产生的降压过电压的数值。为此, 我们应该加装保护装置以改变负载参数。
2.1 负载端并联电容
在感性负载端上并联电容器, 可以有效地降低负载波阻抗, 从而降低载流过电压。但是要注意, 负载波阻抗的降低会使真空开关的载流值增大。载流过电压取决于载流值与波阻抗两者的乘积, 试验证明, 随着负载上并联电容的增大, 过电压总的说来还是降低的。更重要的是负载并联电容之后, 不仅降低过电压的幅值, 还能减缓过电压的前沿陡度。这不仅能保护感性负载免遭载流过电压的损害, 还能减轻多次重燃过电压对电动机的危害。真空开关用电缆连接变压器时, 由于电缆具有较大的分布电容, 其作用等同于并联电容器, 并且可以明显的降低载流过电压, 且电缆越长效果越明显。
2.2 负载端并联电阻—电容 (RC保护)
把电阻R与电容C串联作为保护元件并联在负载进线端, 称为RC过电压抑制器。电容器既可以减缓过电压上升的陡度, 又可降低负载的波阻抗, 因而降低载流过电压。电阻器的作用是:当发生载流时, 它的负载电路的高频振荡中使能量消耗, 有效地抑制过电压;当间隙发生重燃时, 它的存在增加了高频放电电路的衰减系数, 使高频电流迅速衰减和减少振幅因素β, 并可减少重燃次数, 使多次重燃过电压得以明显地下降, 甚至可以有效地阻止其发生。
2.3 采用非线性电阻吸收器
普通避雷器并联的方法, 用普通避雷器来减缓上升的陡度。而用普通避雷器能限制过电压的幅值, 但不能减缓过电压的上升陡度。因而, 普通避雷器一般用来保护变压器的载流过电压, 而不能再发生多次重燃过电压时保护电动机。保护电动机等设备时, 可以采用电容器与普通避雷器并联的方法, 用电容器来减缓上升陡度, 而且用普通避雷器来限制幅值。
3、利用真空开关开断高压电动的操作过电压和防护措施
真空开关开断高压电动机, 也是开断感性负载, 尤其是在开断电动机启动电流时, 即使载流过电压不成问题, 也会发生因多次重燃过电压将电动机匝间绝缘击穿。这是因为多次重燃过电压是频率很高的高频过电压, 其频率可达到几百千赫至几个兆赫。高幅值的高频过电压不仅严重威胁电动机的主绝缘, 而且对匝间绝缘也构成严重的危害。表1给出了某研究所在真空开关开断电动机时因多次重燃产生的最大过电压倍数。
可见, 真空开关在开断电动机时的过电压倍数远超过了电机绝缘2.6～2.7。综上所述, 提出以下几个方面的防范措施:
3.1 安装氧化锌避雷器保护电动机
氧化锌避雷器, 它具有本导体晶体稳压管的特性。在正常的工作电压下阻值很大, 电流很小;当电压增高至某一值后, 阻值马上下降, 呈现稳压特性。氧化锌避雷器还有较好的非线性特性、动作快, 伏安特性平坦、方波通流容量大、寿命长等优点。
氧化锌避雷器用于保护电动机免受操作过电压危害的接线图如图1所示, 即中性点再接地。由于我国3～10KV电网系统属中性点不接地或通过消弧线圈接地系统。在电网单相接地时, 允许带故障运行两个小时, 但此时故障对地电压将升至倍变成线电压。在此期间, 氧化锌避雷器将承受线电压的作用。所以被选的氧化锌避雷器的额定电压应比线电压大, 如6KV的高压电动机选保护用氧化锌避雷器时, 应按线电压最大值6.3KV考虑, 然后将此值乘以可靠性系数 (1.1～1.2) , 即6.3×1.2=7.56≈7.6 (KV) , 该值则为氧化锌避雷器额定电压选取值。避雷器额定电压选择太低将缩短其寿命甚至导致爆炸, 而选得太高将起不到保护作用, 这点一定要注意。
3.2相对地加装RC阻容吸收装置
相对地加装RC阻容吸收装置后, 如图2所示, 电容可以降低暂态恢复电压的频率, 电阻可以起到衰减暂态恢复电压的作用, 因而具有良好的抑制真空开关操作过电压的作用。早期的RC阻容装置因其只要功能是抑制载流过电压, 因而电容值非常大, 一般在0.5μF左右。目前, RC阻容装置只要功能是抑制重燃的发生以及重燃发生后对高频过电压加以阻尼, 故电容值可以取较小。典型值为0.1～0.2μF, 电阻一般在100Ω左右。一般来说随着选用电容值的增大, 电阻值逐渐减小。
不过, 应该注意的是, R C阻容吸收装置虽然是有效抑制电机操作过电压的方法, 但是它有几个明显的不足之处:一是体积较大, 常常在安装场地问题上遇到困难;二是RC阻尼装置会对系统的谐波发生放大, 从而加剧电流谐振的可能性, 导致RC装置因长期过电流而损坏;三是大量的RC阻容装置会使系统对地电容电流大增, 在中性点绝缘或经消弧线圈接地的系统中使单相接地电弧难以自熄, 从而引发故障扩大。这些问题在运行中都要加以注意。
3.3相对地加装并联电容器
加装并联电容器后, 可降低真空开关断口上的暂态恢复电压的频率, 从而降低重燃的发生, 达到降低电压幅值和抑制高频过电压的目的。加装的电容值一般取0.1～0.3μF。
地面变电所高压开关的真空改造问题 第4篇
2 按工作环境选型
选地面变电所主扇1610#断路器, 为户内式。
3 按正常工作条件选择额定电压ue和额定电流le
Ue≥U Le≥Lg
式中ue为断路器的额定电压。
Le断路器的额定电流
3.1 因为地面变电所使用电压为6KV。
3.2 1610#所控制主扇配电室负荷为450KW*2主电机, 所内变压器为50KVA, 额定电流为57A。
故初步选用ZN28A-10型户内高压真空断路器, 其额定电流为630A额定电压为10KV, 所选断路器的电气参数 (如表1)
4 按短路电流, 效验ZN28A-10型断路器的动热稳定性
4.1 断路器的动稳定性的校验
要求断路器的极限通过电流峰值imax (或有效值Imax) 应大于或等于短路电流冲击值ich (或冲击电流有效值ich) 。
地面变电所6KV母线的短路电流值 (如表2) 。
选用断路器的极根电流峰值31.5KV。
变电所母线最大短路电流冲击值为27.8KA。
Imax=31.5KA Ich=27.8KA
故动稳定性符合要求。
4.2 断路器的热稳定效验
式中,
IrwTrw分别为断路器的热稳定电流及该电流所对应的热稳定时间。
L∞tj分别为短路稳定电流及该电流作用下的假想时间。
由于控制1610#主扇开关柜在变电所内负荷侧短路电流6KV母线上的短路电流值, 所以1610#主扇开关的短路电流取为I∞=10.9KA假设开关柜断电保护动作时间为0.4S, 断路器相当于4S的热稳定电流。
5 断路器容量的校验
断路器能可靠地切除短路故障的关键参数是它的额定断流容量, 因此1610#所控制回路的最大短路容量应小于或等于其断路器的额定断流容量, 它的分析能力常用额定电压下额定断流容量来表示:S≤Seh
故断流容量校验合格, 型号选择正确。ZN28A-10型户内高压真空断路器, 采用装放中间封接式纵磁场真空灭弧室、主轴、分闸弹簧、缓冲器等部件安装在机架中, 机架上水平装放六个绝缘子, 各绝缘子上固定动静支架, 真空灭弧室装放在动静支架之间, 主轴通过绝缘拉杆拐臂与真空灭弧室动导电杆连接, 动静支架之间还装有二根绝缘杆将两处连成一个整体, 提高了整体刚度。
当动、静触头在操动机构作用下带电分闸时, 触头间隙将燃真空电弧, 并在电流过零时熄灭电弧, 由于触头的特殊结构, 燃弧期间触头间隙会产生适当的纵向磁声, 这个磁场可使电弧均匀分布在触头表面, 维持低的电弧电压, 并使真空灭弧室具有较高的弧后介质强度恢复速度, 小的电弧能量和小的电腐蚀速率, 从而提高了断路器开断短路电流的能力和电寿命。该断路器配CD-10操动机构, 与主轴间经机械传动系统连接, 保证主轴转角58度±1度, 且机械特性满足表3的要求。
该断路器具有寿命长、维护简单、无爆炸危险、无污染、噪音低等优点、适用于我所频繁操作。
在对高压开关真空改造的同时, 我所又配用控制盘, 以此实现了设备的远程操作, 从而确定了工作人员的人身安全。此次17块高压开关的成功改造, 充分体现了局矿领导对机电工作的高度重视和支持, 使得我所的各项工作进入全局同行业的先进行列。
摘要：介绍了变电所高压开关的真空技术改造问题。
高压真空断路器故障分析与处理方法 第5篇
随着我国国民经济的快速发展, 广大人民群众对电能质量的要求越来越高, 而电能质量又直接关系到人们的日常生活和生产, 因此电力系统安全正常运行就显得尤为重要。高压真空断路器是一个较为关键的开关设备, 在配电系统中, 高压真空断路器可以满足电网在正常或事故状态下的各种操作需求, 包括关合和开断短路电流。其稳定可靠、性能良好与电网的安全稳定运行有直接关系。高压真空断路器能够在电气设备或电气线路发生故障时, 及时将运行中的电网与出现问题的部分切断, 清除故障, 纠正不规范的动作。
1 高压真空断路器的特点
高压真空断路器体积较小, 占地面积不大, 开断能力强, 可以及时地断电避免火灾, 承受反复性操作, 便于携带, 且使用寿命长, 是一种典型的无油设备, 如ABB公司生产的VD4系列真空断路器。VD4真空断路器是ABB驰名的灭弧室和浇注柱研发和制造技术以及先进的操动机构研发、设计和生产技术的完美结合。VD4中压真空断路器的灭弧室被整体浇注在环氧树脂中。整体浇注的极柱结构更坚固, 可为真空灭弧室提供更加充分的保护, 并可消除灰尘和潮气对灭弧室外绝缘能力的影响。灭弧室将开关的主触头永久密封在真空环境中, 构成开断灭弧单元。智能化的永磁机构控制器已通过国家继电保护及自动化设备质量监督检验中心全套的型式试验 (包括电磁兼容试验、EMC达四级指标) , 无需配备大功率直流电源, 适用于不能提供大功率直流电源的场合。
2 高压真空断路器故障分析及处理方法
2.1 灭弧室承受过大外力及处理方法
上下支架安装不合适往往会造成灭弧室承受过大外力, 一旦出现这种问题, 就会大幅度缩短机械寿命, 损坏灭弧室。处理方法:应该对上下支架的安装位置进行重新调试, 务必要使灭弧室导向板和上支架的间隙为0.5～1.5 mm, 同时还应该加固紧固件, 从而使灭弧室不承受弯曲应力。
2.2 接触行程故障及处理方法
(1) 接触行程过小。
接触行程过小往往会使真空管的机械寿命大幅度缩短, 合闸弹跳时间增长, 接触电阻增大, 而接触压力减小。主要原因在于机构部件老化变形或者接触行程没有调整到较为合适的状态。处理方法:合闸时采用手动方式, 同时对接触行程进行测量, 接下来再进行分闸。为了增大接触行程, 一般都将调整螺栓旋出或者调整机构输出杆长度。
(2) 接触行程过大。
接触行程过大往往会使真空管的机械寿命大幅度缩短, 增大重击穿率、分闸时重燃率、接触压力、分闸反弹幅值、合闸冲击力以及合闸操作功率等。主要原因在于机构部件老化变形或者接触行程没有调整到较为合适的状态。处理方法:合闸时采用手动方式, 同时对接触行程进行测量, 接下来再进行分闸。为了增大接触行程, 一般都将调整螺栓旋出或者调整机构输出杆长度。
2.3 触头故障及处理方法
(1) 动、静触头不同轴。
这往往会使高压真空断路器的机械寿命大幅度缩短, 弯曲应力严重影响到灭弧室。主要原因在于上下支架没有配合好。处理方法:务必要让弯曲应力不再影响到灭弧室, 调整上下支架和导向板, 使得横向偏差不大于1.5 mm, 弯曲变形度不大于0.5 mm。
(2) 触头烧损过量。
主要原因:1) 触头弹簧断裂, 触头弹簧老化, 机械卡涩;2) 开断电流时残存碳化物或触头间有机械杂质;3) 触头接触不良, 主要是由于触头磨损随着通断次数的增加而增加, 减小了触头压力;4) 触头磨损随着开断短路电流次数的增加而增加;5) 触头有效接触面积因调整不合适而减小;6) 触头表面氧化、加工工艺不达标、材质差。处理方法:对伸出导向板的长度变化量进行准确测量, 如果发现远远大于3 mm, 那么应及时更换真空灭弧室。
(3) 触头开距过小。
这往往会使绝缘水平、开断能力大幅度降低, 主要原因在于机构部件老化变形或者触头开距没有调整到较为合适的状态。处理方法:应严格遵守厂家的操作指南, 对垫片的开距进行有效调整。
(4) 触头开距过大。
这往往会使灭弧室机械寿命大幅度缩短, 增加合闸冲击力和操作功率。主要原因在于机构部件老化变形或者触头开距没有调整到较为合适的状态。处理方法:应严格遵守厂家的操作指南, 对垫片的开距进行有效调整。
2.4 高压真空断路器中间箱CT表面对支架放电及处理方法
真空断路器中间箱装有电流互感器 (CT) , 断路器对支架放电是由于CT表面产生的不均匀电场所致。若不采取措施, 在断路器运转时CT表面就会产生不平衡电场, 为了避免这种情况的出现, 就要在CT出厂之前在其表面涂上一层半导体胶, 这样就可以使电场平衡均匀;但在装配断路器时, 若半导体胶受影响出现剥落, 依然会使断路器工作过程中CT表面出现不均匀电场, 从而造成对支架放电, 因此在装配断路器时一定要避免CT表面的半导体胶出现剥落。
此外, 还要做好高压真空断路器的维护保养工作。高压真空断路器的维护保养主要包括精度检查、定期检查、定期维护以及日常维护等。日常维护保养必须做到规范化和制度化, 这也是高压真空断路器维护的基础工作;定期检查也被称为定期点检, 通常利用人的感官、仪器和工具进行检查, 是一种有计划的预防性检查;定期维护应纳入车间承包责任制的考核内容, 按照预先制定好的物资消耗定额和工作定额进行考核;要严格执行高压真空断路器维护规程, 从而延长其使用寿命, 并保证其处于一个安全的工作环境。
2.5 分、合闸故障及处理方法
(1) 合闸速度过低。
这往往会使触头出现熔焊的现象, 主要是合闸的时候容易被击穿。主要原因在于合闸弹簧老化变形或者合闸弹簧没有调整到较为合适的状态。处理方法:务必要增大操动结构合闸动力和储能, 可以通过将合闸弹簧长度拉长来实现。
(2) 合闸速度过高。
这往往会使合闸动力大幅度增加, 灭弧室的机械寿命也随之大幅度缩短。主要原因在于合闸弹簧老化变形或者合闸弹簧没有调整到较为合适的状态。处理方法:务必要使操动结构的合闸动力和储能减小, 可以通过适当调整合闸弹簧长度来实现。
(3) 分闸速度过低。
这往往会使开断失常, 触头使用寿命大幅度缩短, 介质强度恢复缓慢, 进而产生严重的过电压, 对于灭弧也极为不利。主要原因在于分闸弹簧老化变形或者分闸弹簧没有调整到较为合适的状态。处理方法:增大储能, 可以通过拉长分闸弹簧长度来实现。
(4) 分闸速度过高。
这往往会使分闸反弹幅值增大, 触头使用寿命大幅度缩短, 分闸冲击力增加, 进而使机构部件受到损害, 甚至还可能会产生过高截留过电压。主要原因在于分闸弹簧老化变形或者分闸弹簧没有调整到较为合适的状态。处理方法:减小储能, 可以通过适当调整分闸弹簧长度和利用分闸缓冲器来实现。
(5) 分闸反弹幅值过大。
这往往会使触头的机械寿命大幅度缩短, 使触头熔焊或烧损, 还可能在断路器分闸时造成电弧重燃, 甚至出现过电压。主要原因在于机构部件老化变形或者分闸弹簧没有调整到较为合适的状态。处理方法:旋入接触行程调整螺栓, 以减小接触行程。如果三相分闸反弹幅值一致, 且需要调整, 那么就调整机构输出杆长度以减小接触行程, 使分闸反弹幅值不大于3 mm。
3 结语
高压真空断路器是一个较为关键的开关设备, 它能够在电气设备或者电气线路发生故障的时候, 及时将运行中的电网与出现问题的部分切断, 清除故障, 纠正不规范的动作。本文分析了高压真空断路器的特点, 对其常见故障进行了分析, 并提出了相应的解决方法, 具有一定的参考价值。
摘要：介绍了高压真空断路器的特点, 分析了其常见故障, 并提出了处理方法。
关键词：高压真空断路器,故障分析,处理方法
参考文献
[1]李鑫.高压真空断路器的安装调整[J].农村电气化, 2001 (10)
[2]顾正昌.高压真空断路器的常见故障与处理[J].电工技术, 2000 (4)
[3]苑舜, 王季梅.高压真空断路器设计中一些关键问题的探讨[J].电气开关, 1994 (3)
[4]袁艳霞, 冯冰, 苏现保.真空断路器合闸弹跳危害及改善措施[J].河南科技, 2006 (7)
高压真空 第6篇
“真空断路器”因其灭弧介质和灭弧后触头间隙的绝缘介质都是高真空而得名;其具有体积小、重量轻、适用于频繁操作、灭弧不用检修的优点, 在配电网中应用较为普及。真空断路器是3~10k V, 50Hz三相交流电力系统中的户内配电装置, 可供工矿企业、发电厂、变电站中作为电器设备的保护和控制之用, 特别适用于要求无油化、少检修及频繁操作的使用场所, 真空断路器可配置在中置柜、双层柜、固定柜中作为控制和保护高压电气设备用。
1 高压真空断路器的组成部件
真空断路器主要包含三大部分:真空灭弧室、电磁、永磁或弹簧操动机构、支架及其他部件, 相关介绍如下:
1.1 真空灭弧室
按照开关型式不同有外屏蔽罩式陶瓷真空灭弧室、中间封接杯状纵磁场小型化真空灭弧室、内封接式玻璃泡灭弧室, 其基本结构如下:
1.1.1 气密绝缘系统 (外壳)
由陶瓷、玻璃或微晶玻璃制成的气密绝缘筒、动端盖板、定端盖板、不锈钢波纹管组成的气密绝缘系统是一个真空密闭容器。为了保证气密性, 除了在封接式要有严格的操作工艺, 还要求材料本身透气性和内部放气量小。
1.1.2 导电系统
由定导电杆、定跑弧面、定触头、动触头、动跑弧面、动导电杆构成。触头结构大致有三种:圆柱形触头、带有螺旋槽跑弧面的横向磁场触头、纵向磁场触头。目前采用纵磁场技术, 此种灭弧室具有强而稳定的电弧开断能力。
1.1.3 屏蔽系统
屏蔽罩是真空灭弧室中不可缺少的元件, 并且有围绕触头的主屏蔽罩、波纹管屏蔽罩和均压用屏蔽罩等多种。主屏蔽罩的作用是: (1) 防止燃弧过程中电弧生成物喷溅到绝缘外壳的内壁, 从而降低外壳的绝缘强度。 (2) 改善灭弧室内部电场分布的均匀性, 有利于降低局部场强, 促进真空灭弧室小型化。 (3) 冷凝电弧生成物, 吸收一部分电弧能量, 有助于弧后间隙介质强度的恢复。
1.2 操作机构
按照断路器型式不同, 采用的操作机构不同。常用的操作机构有弹簧操作机构、CD10电磁操作机构、CD17电磁操作机构、CT19弹簧储能操作机构、CT8弹簧储能操作机构。
1.3 其它部件
基座、绝缘支撑件、绝缘子等。
2 我国高压真空断路器的现状及相关缺陷
高压真空断路器在我国供电系统中的应用始于1978年, 其重量轻, 结构简单, 使用寿命长等优点很快被电力部门运行、检修和技术人员认可。早期国内生产的高压真空断路器质量不够稳定, 操作过程中载流过电压偏高, 个别真空灭弧室还存在有漏气现象。在工业环境恶劣的使用场合下 (如空气的湿度、灰尘、气体的密度等) , 都会对陶瓷真空灭弧室的电气性能和绝缘产生破坏, 甚至灭弧室因绝缘损坏而产生爆炸现象, 极大地影响了供配电安全。直至1992年天津真空开关应用推广会议时, 我国真空断路器的制造技术已经进入了国际同行业同类型产品的前列, 成为我国高压真空断路器应用, 制造技术新的历史转折点。
3 解决方案
根据高压真空断路器相关性能要求, 结合目前高压断路器在实际使用中的运行维护经验, 采用固封式高压真空断路器可大大提高设备绝缘性能, 其结构简单, 动作可靠, 相关介绍如下:
3.1 简介
固封式高压真空断路器在具有高压断路器常规器件的基础上其主导电回路采用固体绝缘方式的固封极柱形式, 采用特殊的嵌入技术, 将具有超低电阻值的真空灭弧室和导电零部件浇注在环氧树脂中来实现主导电回路的固体绝缘。目前市场上常见的配套操动机构有弹簧操动机构和永磁操动机构等。
3.2 真空灭弧室工作原理
真空灭弧室是利用高真空工作绝缘灭弧介质, 靠密封在真空中的一对触头来实现电力电路的通断功能的一种电真空器件。当其断开一定数值的电流时, 动、静触头在分离的瞬间, 电流收缩到触头刚分离的一点上, 出现电极间电阻剧烈增大和温度迅速提高, 同时形成极高的电场强度, 导致极强烈的发射和间隙击穿, 产生真空电弧, 当工频电流接近零时, 同时随着触头开距的增大, 真空电弧的等离子体很快向四周扩散, 电弧电流过零后, 触头间隙的介质迅速由导电体变为绝缘体, 于是电流被分断。由于触头的特殊构造, 燃弧期间触头间隙会产生适当的纵向磁场, 这个磁场可使电弧均匀分布在触头表面, 维持低的电弧电压, 从而使真空灭弧室具有较高弧后介质强度恢复速度、小的电弧能量和小的腐蚀速率, 这样就提高了真空灭弧室开断电流的能力和使用寿命。
3.3 相关技术特点
3.3.1 双APG压力浇注工艺
运用硅胶缓冲层的APG工艺和极柱环氧树脂的APG工艺, 两项工艺参数是采用优选法经过大量的试验和性能测试后来确定的, 它确保了固封极柱产品质量的先进性和稳定性。该绝缘制品按GB7354要求, 在1.1Ur (Ur:额定电压) 试验电压测试:局部放电量≤5Pc。
3.3.2 可靠的固封极柱
与传统组装式极柱相比, 固封极柱的零部件、导体搭接面、连接用紧固件的数量都大大减少, 从而简化了主回路的装配环节, 降低了回路电阻, 提高了主导电回路连接的可靠性。真空灭弧室被嵌入环氧树脂固体材料后, 极柱的外界环境对真空灭弧室的影响被降到最低, 其外绝缘能力可以免受灰尘、潮气、小动物、凝雾和污秽的影响, 完全满足GB/DL标准规定的二级污秽地区爬距要求, 从而提高主导电回路的绝缘性能。特有的坚固结构可以为真空灭弧室提供更加充分的保护, 使其在装配和运输过程中免受意外机械冲撞。采用环氧树脂作为绝缘介质, 相间距和极间距都可以缩小, 减少了真空断路器及其配用开关柜的体积。由于整个极柱被浇注成整体部件, 真空灭弧室得到了充分保护, 真空灭弧室的免维护为断路器的免维护提供了条件。固封极柱式断路器可在一定程度上替代SF6气体作为外绝缘的需要, 因而更加环保。
3.3.3 性能优异的真空灭弧室
其分断短路电流时形成的纵向磁场强, 热熔性好, 因而分断短路电流能力强, 重燃率低, 可靠性高, 能满足首次100%额度短路电流的开断要求, 独特的动静触头结构强度高, 分合闸过程中不会变形, 短路分段性能稳定, 且无引弧槽, 外形完美, 浑然一体, 耐电压水平高。此外相关回路电阻小, 具有高可靠的容性负载及感性负载开断能力及高可靠的异相接地故障电流开断能力, 在正常工作条件下具有极低的X射线辐射量, 可满足环境保护要求。
3.3.4 操动机构
新型弹簧储能操动机构平面布置在机箱中, 机构储能及合、分闸单元分别采用一个功能模块, 凸轮经以及四杆和摇杆机构传动使动触头运动, 合闸保持采用扣板、半轴锁扣;储能电机经齿轮减速箱输出, 通过齿轮传动、传动轮滑块离合, 挚子保持。该操动机构结构简单, 动作可靠, 不同规格产品的零部件通用性强。
新型永磁操动机构体积更小, 操动功耗更低、更节能, 运行故障率极低, 免维护。此外由于永磁操动机构的运动特性与新型真空灭弧室的熄弧特性高度吻合, 使其断路器的使用寿命大幅度增加, 其具有机械手动分闸装置, 其分闸速度与电动分闸速度相同, 可在控制电源发生故障的情况下带负荷分闸, 独特的永磁机构电子控制器大大提高了高压断路器实际供电的稳定性。
4 总结
目前国家能源局、国网及南网公司已对固封极柱生产厂家提出了要求, 要求固封极柱产品必须按相关标准型式进行试验, 希望设计固封极柱专用真空灭弧室, 完善固封极柱用真空灭弧室的工艺生产线, 完善固封极柱环氧包覆结构及工艺, 解决好包封界面的问题, 加强质量控制等。采用新型固封极柱式高压真空断路器相较传统高压真空断路器大大提高了配电装置在实际使用尤其在灰尘污秽严重及潮湿的恶劣工业环境下供电的稳定性, 另外它还具有完善的机械和电气联锁装置, 同时具有极高的操作可靠性与使用寿命, 配合适当的高压开关柜可完成安全的配电功能, 确保操作者和设备的安全, 如今在工业企业及电力部门的配电装置中正在广泛推广使用。
摘要：本文阐述了目前我国高压真空断路器的应用现状及有关缺陷。根据用电单位高压配电系统的实际使用情况及实践经验, 给出了应用固封极柱式真空灭弧室对高压真空断路器机械机电其相关特性等方面进行改良的典型方案。
关键词：高压真空断路器,固封极柱,真空灭弧室
参考文献
[1]余建明, 同向前, 苏文成.供电技术[M].3版.北京:机械工业出版社, 1998.
[2]刘涤尘.电气工程基础[M].武汉:武汉理工大学出版社, 2002.
[3]中国航天工业规划设计研究院, 等.工业与民用配电设计手册[M].3版.北京:中国电力出版社, 2005.
[4]《钢铁企业电力设计手册》编委会.钢铁企业电力设计手册[M].北京:冶金工业出版社, 1996.
[5]焦留成.实用供配电技术手册[M].北京:机械工业出版社, 2001.
[6]杨志和, 胡虚怀, 常广.高压断路器机械状态监测系统研究[J].电子技术, 2012 (06) .
[7]梁义明, 贾守辉, 邵涛, 王东珏, 于洋, 张伟, 严萍.12kV真空灭弧室真空度测试校验仪的研究[J].高压电器, 2011 (02) .
[8]袁艳霞, 冯冰, 苏现保.真空断路器合闸弹跳危害及改善措施[J].河南科技, 2006 (07) .
高压真空 第7篇
高压真空接触器具有寿命长、可频繁操作、功能合理、造价低、噪声小、占地面积小等优点,广泛应用于发电厂及工矿企业控制高压电动机、变压器或电容器等负载。高压真空接触器由于其本身不具有短路开断能力,故常与高压熔断器组合在一起,成为具有综合保护特性的高压真空接触器-熔断器组合电器,也称F-C综合启动器。短路保护由熔断器承担,高压真空接触器主要用来分合额定电流及小过载电流。
国外早在70年代就已广泛使用F-C综合启动器。我国从90年代起开始研制高压真空接触器及综合启动器,至今已有上千万台高压综合启动器在运行。但即便如此,从用户现场反馈的问题可以看出,高压真空接触器的工作原理和控制原理仍不能被工程设计人员所理解。当然这也与历史原因有关。高压断路器经历了多油、少油、压缩空气到现在的真空灭弧的更新换代,可谓历史悠久。与其相应的二次保护系统也由传统的继电保护发展为集成化的综合保护。因此,市面上大部分综合保护装置都是依据断路器的保护原理来设计开发的。如果不能很好地了解高压真空接触器与断路器在工作原理和控制回路上的根本区别,而一味地将断路器的保护原理生搬硬套在接触器的控制回路中,势必造成综合保护不启动或烧损现象。
为了能更好地理解和正确应用高压真空接触器,本文就接触器与断路器的工作原理、控制原理及行业上通用的一种接触器控制原理所存在的问题进行了阐述和论证,并提出改进设计。为了使回路更直观明了,下面的控制原理将采用继电保护形式进行说明。
2 高压真空接触器与高压真空断路器在工作原理及控制原理上的区别
2.1 工作原理
真空断路器的操作机构(弹簧机构)主要分为储能单元、合闸单元和分闸单元。储能单元是为合闸操作做准备的,也是断路器要成功合闸的必备条件。断路器接到合闸信号,储能保持被解锁,整个传动环节依靠已储存的弹簧能量完成断路器的合闸。而高压真空接触器没有独立的储能单元,当然也就没有预先储存的能量供接触器来完成合闸动作。接触器的合闸过程是靠合闸电磁铁得电,电磁铁吸引衔铁,使衔铁带动合闸驱动板来完成合闸,其合闸全过程都需要合闸线圈得电,提供电磁力来完成合闸。因此就不难理解断路器的合闸时间较短,一般只在60ms以内。而接触器的合闸时间一般要在100-150ms以内。
2.2 控制原理
如图1所示为断路器带防跳的合闸回路,如图2所示为接触器带防跳的合闸及控制回路。
注:SP:辅助开关;S1:与储能有关的微动开关;K0:防跳继点器HQ:合闸线圈;SW、YW:试验、运行位置开关。
注:KM、KM1、KM2:中间继电器;SBC:合闸按钮;YC:合闸线圈YB:保持线圈;SP1、SP2:辅助开关,其余同前。
从图1可以看到,断路器的合闸回路由辅助开关SP来控制,在合闸末尾辅助开关SP的常开点闭合启动防跳继电器(因辅助开关的常开触点切换成闭点要比常闭触点切换成开点滞后),此时,合闸回路已断开。合闸线圈的带电时间为合闸命令起至辅助开关SP的常闭点打开这一时间段。而图2所示高压真空接触器的合闸过程如下:手动按下SBC合闸按钮,KM1中间继电器得电,接通合闸回路的两常开触点KM1,随后启动KM继电器,KM常开触点闭合,将YB合闸保持线圈短路。此时,合闸电压全部加在YC上,电流约为6A(断路器合闸电流只有1A左右),接触器合闸,在合闸末尾SP1常闭点打开,KM失电,大电阻的合闸保持线圈YB串入合闸回路,合闸回路电流恢复到较小值(约0.09A),随后SP2常开点闭合,KM2继电器启动,其常闭点KM2打开,KM1继电器失电,串在合闸回路中的两常开触点KM1复位,断开合闸回路。在这个过程中,可以发现YC合闸线圈的得电时间较断路器合闸线圈的得电时间延长了,即:合闸过程中辅助触点的切换时间差(常开触点切换成闭点要比常闭触点切换成开点滞后)、KM2继电器的动作时间(约20ms)及KM1继电器的返回时间(约20ms),因此接触器的合闸时间较长,约100-150ms。由此可见,真空接触器与断路器相比,有合闸电流大、合闸时间长的特点。因此不能盲目套用断路器的控制原理进行设计,否则会导致辅助开关烧损或合闸不到位。
3 目前行业上通用的一种高压真空接触器控制原理分析
如图3所示为目前行业上广泛使用的一种高压真空接触器的控制原理图,其合闸过程如上所述,在此不再赘述。分闸及分闸控制过程如下:当手动分闸按钮SBO按下、熔断器熔断或过流继电器LJ启动时,都会使KM3继电器得电,KM3常开点闭合启动分闸线圈,接触器完成分闸。该原理图似乎也合理,但在实际使用过程中,发现该原理图存在如下问题。
注:TBJ[I]:跳闸保护继电器的电流线圈;DXa、DXb、DXc:断相开关;SBO:分闸按钮;SP3:辅助开关;XJ:断相信号继电器;IJ:过流继电器触点;YO:分闸线圈;其余同图2。
3.1 分闸不可靠
虽然分闸线圈YO的正常启动电压为65%-120%额定电压。但查阅相关资料得知KM3的启动电压为85%,电阻约7700Ω。当电网电压降至94%时(在电网电压的正常波动范围内),假如此时熔断器熔断,则分闸控制回路中将串入信号继电器XJ,其电阻为800Ω,由于信号继电器XJ的分压作用,将导致KM3中间继电器不能正常启动,相应的分闸线圈无法启动,导致接触器分闸不可靠。
3.2 增加不必要的故障点
高压真空接触器或组合电器一旦发生故障电流或熔断器熔断,都是先启动KM3中间继电器,由KM3的常开触点启动分闸线圈。下面就以故障电流为例来阐述分闸线圈的启动过程:当故障电流到来时,首先启动LJ过流继电器,LJ的常开触点闭合,随后启动KM3继电器,再由KM3的常开触点启动分闸线圈。从这一过程可以看出,要想接触器可靠分闸,电流继电器LJ和中间继电器KM3均需完好无误。假如故障电流到来,过流继电器LJ正常启动,但KM3已损坏,分闸回路将无法启动,导致接触器该分闸时未分闸,扩大了事故范围。所以该设计方案中增加了不必要的故障点。
4 真空接触器控制原理的改进设计
如图4所示,合闸控制回路及防跳回路不变。取消分闸控制回路中的中间环节KM3,将分闸线圈YO的启动从中间环节KM3直接改为由过流线圈或断相开关启动。当故障电流到来时,过流继电器LJ启动,LJ常开点闭合,直接启动分闸线圈YO(减少故障环节KM3),接触器分闸。在真空接触器分闸动作还未完全停止前,过流继电器LJ已失电(真空灭弧室在动静触头分开较小距离时,其回路电流已下降,LJ继电器失电),LJ常开触点复位,TBJ常开触点提供自保持,保证接触器可靠分闸。同时也防止过流继电器触点切断分闸回路(因其触点几乎没开断能力),烧损继电器(或综合保护装置)。把分断任务交给具有开断能力的SP3辅助开关来完成。同时,由于YO线圈电阻198Ω,分闸回路电流约1A,假如信号继电器XJ选0.5A,信号继电器电阻仅1.1Ω,对分闸线圈的分压作用可忽略不计。在电网电压的正常波动范围内,保证分闸线圈能正常启动。该设计方案不仅节约了电气控制成本,而且完全解决现有接触器所存在的问题。
5 结束语
高压真空 第8篇
1 高压真空断路器的额定开距
额定开距是真空断路器触头处在完全断开位置时, 动静触头之间的最短距离。它决定于真空断路器的额定电压、使用条件下开断电流的性质、触头材料及其耐压要求。在不同额定电压下, 不同种类的真空断路器触头开距的选择范围不同。真空断路器的触头开距选择得小些, 主要是为了适应频繁操作的需要, 以提高真空断路器的电寿命和机械寿命, 但牺牲了一定的耐压强度。断路器触头开距相对选得大些, 但真空断路器触头开距与耐压强度并非是呈线性关系。当额定电压超过一定值后, 往往采用两个断口或多个断路器串联的方法来解决耐压问题。每一种真空断路器触头开距都有技术条件的规定, 开距太大太小都会引起开断能力下降, 导致断路器机械寿命降低。
2 高压真空断路器的超程
超程是真空断路器触头完全闭合后, 动或静触头所能移动的距离。超程的作用主要有以下几点:
1) 保证触头在电磨损后仍能保持一定的接触压力。
2) 触头闭合时能利用触头弹簧力缓冲, 减小弹跳。
3) 在触头分闸时, 使动触头获得一定的初始动能, 拉断熔焊点, 提高初始分闸速度, 减小燃弧时间, 从而提高介质恢复的速度。
3 触头工作压力
真空断路器在合闸工作状态时, 还必须使操动机构给予一外加弹簧压力, 使动、静触头接触良好, 这一外加压力称作触头工作压力。选择和调试触头工作压力时, 应考虑以下几种情况:
1) 由于真空断路器触头之间的接触电阻与触头间的压力有关, 在一定范围内, 压力越大, 接触电阻越小越稳定, 因此, 一般真空断路器每相的接触电阻不要大于100ΜΩ。
2) 关合短路电流试验是考核触头工作压力是否满足要求的最苛刻的条件, 并以此工作条件决定触头的工作压力, 因此, 在关合短路电流试验中, 所选择的真空断路器两触头之间的压力必须大干触头的击穿后要产生的电弧和电动斥力, 否则, 会导致试验的失败和断路器的损坏。
3) 必须能抑制合闸弹跳。
4) 真空断路器分闸后, 在额定开距处会作衰减振动的机械震荡, 这种情况称分闸弹振。它不仅对真空断路器的机械寿命产生不良影响, 而且增加了真空断路器工作时的重燃和重击穿概率。因此, 要想减小弹振, 必须从下面几方面考虑:尽量降低触头及其连接部分的质量;选择适当的分闸弹簧;使用适当的缓冲橡皮以降低分闸到底时的触头即时速度;选择适当的触头压缩弹簧参数。
4 分闸速度
分闸速度的大小将直接影响电流过零后触头之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率小于恢复电压, 将造成重燃。分闸速度不能太低, 太低不但影响灭弧, 而且加速触头的电磨损引起重燃, 产生严重的过电压。当额定电压和触头开距一定时, 分闸速度的调整范围取决于开断电流的大小、负载性质、恢复电压等因素。开断电流较大时, 分闸速度也应该较大, 此时, 由于恢复电压较高, 为减少重燃概率, 分闸速度也应较大。但并不是分闸速度越大越好, 当分闸速度过大时, 操作过程中的振动也越严重, 对真空断路器波纹管的振动压缩也就越严重, 甚至会提前损坏波纹管而漏气, 同时, 整机的振动越大, 易造成整机零部件的损坏, 因此, 还必须根据真空断路器的工作任务做出适当的选择。
5 合闸速度
合闸速度通常是指触头闭合运动时的平均合闸速度。由于真空断路器在额定开距时的静态耐压水平比较高, 因而真空断路器的合闸速度要比分闸速度低些, 但必须具备一定的合闸速度, 在能减小触头在合闸过程中由于被击穿造成的电磨损, 避免产生触头熔焊。可是, 过高的合闸速度, 不但增加振动机构的合闸功, 而且使断路器受到的合闸冲击增大, 降低它的使用寿命。通常10k V级真空断路器的合闸速度取0.4~0.7m/s, 根据工作任务, 必要时取0.8~1.2m/s。
6 弹跳时间
弹跳时间是指触头合闸时的衰减振动时间。合闸弹跳时间越小, 整机的性能相对较好, 合闸弹跳时间过长, 将会引起触头燃损, 产生合闸过电压, 在做短路关合试验时, 有可能导致触头熔焊。对于10 k V级、铜铬为触头材料的真空断路器, 一般要求它的合闸弹跳时间不得超过2ms, 铜钨触头的合闸弹跳时间不得超过3ms。
7 三极同期性
真空断路器的三极同期性表示三极不同时闭合或分离的程度。三极同期性差, 对真空断路器开断能力产生一定影响, 测得燃弧时间也长。通常规定, 合闸或分闸的同期性不超过1ms。数值上合闸和分闸同期性的数值差别不大。由于真空断路器的分闸速度均较大, 开距较小, 通过它的制造工艺及准确的调试, 达到这一参数并不困难。
8 结语
通过对真空断路器的机械参数及调试的简单介绍, 希望读者能对真空断路器机械参数有一个初步认识, 并在工作中给予大家一定的帮助。
摘要：分析了高压真空断路器技术的机械参数, 提出机械参数的选择及其调试
关键词：真空断路器,机械参数,选择,调试
参考文献
[1]马少华, 王季梅.172.5kV.高压真空断路器永磁操动机构的研究与设计[J].中国电机工程学报, 2001.
[2]林燕侠, 曾庆军.高压真空断路器智能在线监测系统的研制[J].电子设计工程, 2009.