目前真空断路器厂家大多都选用油缓冲器或橡皮缓冲器。油缓冲器缓冲能力强,几乎没有反弹力。橡皮缓冲器结构简单、造价低,缺点是有反弹力。它们共同的缺点是受环境温度影响较大。油缓冲器在低温时粘性增大,制动力显著增大;橡皮缓冲器在低温下橡皮弹性变差,影响缓冲性能[5]。
型式试验中发现,温度过低对真空断路器的机械参数有很大的影响。当温度低于零下20℃后,弹簧受温度影响变硬;有些南方厂家为防潮在弹簧表面涂上润滑油;加之油缓冲器制动力的增大,致使某些户内真空断路器的分合闸速度变得较低,使型式试验无法进行。在做合成试验时,分闸时间的不稳定会严重影响合成的成功率,既影响试验进度,又多花费试验费用。
户内断路器使用条件[6]对环境温度的要求分为两个等级,允许的最低温度分别为-15℃和-25℃。所以,真空断路器厂家在冬季做型式试验时,要根据产品的温度等级,充分考虑环境温度的影响,选择优质的弹簧材料,分、合闸弹簧及触头弹簧最好不要涂抹润滑油或选用低温油(包括油缓冲器)。
现场解决的方法一般是用碘钨灯烘烤,这种方法对尺寸较小的真空断路器效果更明显一些。
分闸反弹幅值经验值为12kV真空断路器小于1.5mm,27.5kV及以上真空断路器小于2mm。实际调整时分闸反弹越小越好。
合闸速度与合闸弹跳
合闸速度
合闸速度是指真空断路器在合闸过程中动触头向静触头运动的平均速度。由于真空灭弧室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可以比分闸速度低很多。不同电压等级的真空灭弧室要求的合闸速度略有不同,在相同电压等级下,合闸速度在比较大的范围内对关合能力影响不大。
合闸速度的确定主要考虑两个因素,一个是刚合前的预击穿,另一个是合闸弹跳。因合闸速度较慢而导致预击穿时间过长及因合闸速度较快而导致的弹跳时间过长都易产生合闸熔焊。
型式试验前实际调整时建议合闸速度尽量靠近真空灭弧室厂家给定范围的中心值。
合闸弹跳
合闸弹跳是指在合闸过程中触头走完行程,两触头刚接触上又分开瞬间到触头完全接触不再分开所经历的时间。在短路关合时合闸弹跳时间过长易导致触头熔焊。
影响合闸弹跳的因素较多,除合闸速度外,真空灭弧室的触头材料、触头结构和真空断路器的触头压力、超行程、动端的质量、机构的传动间隙等对弹跳都有很大的影响。有些影响因素需要在真空断路器的设计过程中就要考虑。为抑制合闸弹跳,真空断路器厂家需要采取的措施有:1)选择刚性好的触头弹簧;2)合闸速度要适宜;3)保证足够的超行程;4)尽量减小动端质量;5)减小机构传动环节的装配间隙;6)保证真空断路器各支撑部件的强度及相关部分的螺栓紧固不松动等。
型式试验过程中短路关合时产生的电动力是阻止触头关合的斥力,对弹跳有一定的缓解作用,所以实际短路关合时的弹跳会比空载时测得的弹跳要小一些。
各真空灭弧室生产厂家一般要求合闸弹跳时间不大于2 ms,实际调整时越小越好。
触头压力和超行程
触头压力
真空断路器在合闸状态时,操动机构施加给真空灭弧室的外加压力与真空灭弧室的触头自闭力之和为真空灭弧室的触头压力。触头压力分为触头初压力和触头终压力。由于真空灭弧室在封排后其自闭力是固定的,触头终压力的大小主要取决于触头弹簧的刚度和超行程;触头初压力的大小主要取决于触头弹簧的刚度和触头簧的预压缩量。
触头压力主要有以下几方面的作用:1)可以使真空灭弧室的接触电阻保持在规定的数值之内,在一定的范围内,触头终压力越大,接触电阻越小;2)可以满足动稳定的试验要求,在做动稳定试验时,触头终压力必须大于动稳定电流所产生的斥力,否则会导致触头斥开使真空灭弧室炸裂烧毁;3)可以抑制合闸弹跳,足够的触头初压力是减小合闸弹跳的有效措施之一;4)可以预防短路关合时由于过大的触头斥力而产生的触头熔焊,型式试验中短路合分操作时触头间的熔焊绝大多数都是由于触头终压力不足造成的。 在保证上述作用的前提下,触头压力也不宜过大。过大的触头压力既增加了操动机构的合闸功,也易造成真空灭弧室在合闸时的机械损伤,如触头的变形和导电杆的弯曲及压缩等。
CuCr触头终压力经验值见表2,型式试验前实际调整时建议取中心值以上。
超行程
超行程是指合闸操作中,开关触头接触后动触头部件继续运动的距离。
超行程的作用体现在以下几个方面:1)保证触头在一定的电磨损后仍能保持足够的触头终压力;2)借助触头弹簧力为合闸提供缓冲,抑制合闸弹跳;3)在分闸时使动触头获得一定的初始加速度,提高刚分速度,拉断轻微熔焊点。
和触头压力一样,超行程也不是越大越好。超行程太大,在同样的触头弹簧刚度的情况下会增加操动机构的合闸功,容易造成合闸不到位而使合闸变得极不可靠。
真空断路器的超行程一般取触头开距的15%~40%[7]。真空灭弧室厂家没有给出具体的推荐值,实际调整应与触头弹簧的刚度兼顾考虑,要保证给出足够的触头终压力
结束语
真空灭弧室的制造质量和真空断路器的机械参数是型式试验中影响短路关合与开断成功率的主要因素。
真空灭弧室出厂后其各项指标几乎不再变化,基本不受人为因素及环境因素的影响。真空断路器从出厂前的装配到型式试验前的调整要经过多次的机械磨合,其机械参数受人为因素及环境因素的影响较大。且不同的真空断路器厂家对型式试验中机械参数的理解也有略有不同,这就需要真空断路器厂家和真空灭弧室厂家的技术(试验)人员在试验前的充分沟通。只有对真空灭弧室的性能指标和真空断路器的机械参数有了足够的了解和掌握,才能将真空断路器的总体性能调整到最佳状态。