關于真空斷路器電壽命極限開斷次數的探討

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1、摘要:目前現場對真空斷路器滅弧室更換的依據之一是型式試驗中的額定短路電流開斷次數,由于考慮到更換不及時可能會造成開斷失敗引發(fā)事故,某些用戶僅出通過計算的累積開斷電流次數達到額定短路開斷次數的80%進行滅弧室的更換,這實際上造成了非常大的浪費。通過分析2002年至2005年間約400多份型式試驗報告、原始記錄及試驗波形,并且跟蹤一臺合成試驗用輔助斷路器陽極近一年的開斷情況,大膽地猜測:就冃前的制造工藝和技術水平而言,真空斷路器的開斷潛力遠遠超出型式試驗中的考核數值。關鍵詞:真空斷路器真空滅弧室電壽命電磨損短路開斷試驗1引言真空斷路器由于其熄弧能力

2、強,燃弧時間短,觸頭磨損小,機械壽命長,維護量小,滅弧室更換輕易等一系列特點深受用戶的青睞。更是在40.5KV及以下電壓等級的市場上占據主導地位。如今現場采取對真空斷路器的維修及滅弧室更換原則為依據其在大容量試驗站進行的機械壽命次數及額定短路電流開斷次數(例如:20次、30次、50次等等)。但真空斷路器究競能夠開斷多少次短路電流呢?20世紀90年代中期,有的廠家12KV真空斷路器產品曾經通過了額定短路開斷電流.75次試驗至于更多的開斷次數以及更高電壓等級產品的更多次數開斷能力,由于試驗用度太高,廠家無法負擔這樣的研發(fā)本錢,所以并沒有進一步深進地

3、研究下往。作者通過分析2002年至2005年4年來的約400份型式試驗報告、原始記錄及試驗波形,并且跟蹤一臺合成試驗用輔助斷路器單極近一年的開斷情況,提出了一些自己的想法。2型式試驗報告的分析結論分析查閱了2002?2005四年間約400份真空斷路器及開關柜的型式試驗報告,共發(fā)現63臺次真空斷路器試品在短路開斷試驗過程中出現題忖。通過分析發(fā)生題H試品的開斷次數區(qū)段,發(fā)現這樣一個規(guī)律:試驗產品隨著開斷次數的增加,試驗失敗率反而在減小。其屮,發(fā)生題日的開斷次數區(qū)間在1?10次屮的占67.4%,11?20次屮的占17.4%,21?30次屮的占152%

4、30次以上的為0%,詳情如表1所示。&I試熱%規(guī)何堰鍛分宿液fiRI-10SCII"20出A-30次30汝口I:31ft8臺7臺0你開斷失敗的原因,一般主要有:(1)滅弧室缺陷,如真空度分歧格,老煉不充分;(2)開關裝配不良,如行程曲線不理想,滅弧室安裝偏心,螺絲松動;(3)機構可靠性差等。從表1屮可以看出,開斷試驗屮大部分題冃出現在電壽命試驗開始階段,一旦度過這段過程,失敗的幾率就開始減小。當然失敗的原因不排除滅弧室本身的題目,但現在真空滅弧室的生產基本采用真空爐內一次封排技術,技術已相當成熟,合格率相當高,而且岀廠時還要經過幾次高電壓、小電

5、流的充分老煉,真空度的檢測,出現題日的概率應該說很小。換句話講,假如真是由于滅弧室自身的缺陷造成開斷的失?。ㄈ绾高B、未滅?。?,也應該是隨著開斷次數的增多,觸頭材料大量產氣造成真空度下降過快或者觸頭材料熔化而飛濺出的金屬顆粒使滅弧性能下降而造成失敗兒率增加,而事實上正好相反口開斷30次以上的試品無一例外都通過了電壽命試驗甚至同一臺產品連續(xù)成功做了兩輪電壽命試驗即同時滿足國標要求的274次E2級延長的電壽命試驗和滿足電標要求的滿容量開斷30次的電壽命試驗。由此可見,真止造成短路開斷失敗的主要題日不在滅弧室木身,而在裝配調試過程屮的不認貞?和人為疏忽

6、上??梢哉f,一臺裝配公道,調試良好的開關,只要選配合格的真空滅弧室理論上都能夠進行幾十其至上百次的額定短路屯流開斷。3驗證性試驗及結果影響電壽命的主要因素是電磨損,包括滅弧室、滅弧介質、觸頭三方面,通常以為起決定作用的是觸頭的磨損,主要表現為觸頭的凈損失、觸頭材料的金屬轉移和化學腐蝕,凈損失多是在電弧高溫作用卜?已熔化或氣化的觸頭表曲被流體介質沖走或噴濺所造成。觸頭的電磨損取決于屯弧能量即開斷電流和燃弧時間。人量的試驗結果表明,從斷路器累積電磨損的角度考慮,固然燃弧時間的是非對單次開斷是隨機的,其均勻燃弧時間則是趨近的(均勻為6?10MS),即

7、可忽略首開相、后開相的影響,完全用開斷電流作參考量。根據真空電弧理論分析可知真空電弧電壓是一個接近的數值,不受外施電壓大小的影響,而只需一定的外施電壓來維持真空電弧電壓所以只要短路電流滿足要求,可以采取降低電壓的方法進行電壽命開斷試驗,其觸頭磨損程度應該能夠等效全電壓的情況。依據此原理合成試驗所用輔助斷路器出于每次均參與開斷短路電流,也承受較高的恢復電壓,故仍能滿足對觸頭的磨損要求。所以作者自2005年10月?2006年7月對站內合成試驗用輔助斷路器的開斷情況進行了詳盡的紀錄以用來考核驗證真空斷路器的電壽命極限開斷次數能力試驗原理如圖1所示。圖

8、屮FD的滅弧室型號為TD-40.5/1600-31.5(編號0402578),對新更換的真空滅弧室進行了近一年的跟蹤測試,記錄了每一次的開斷情況,為了

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