真空斷路器機械特性設(shè)計分析

1、真空斷路器機械特性設(shè)計分析【摘 要】真空斷路器的機械特性設(shè)計水平,決定了斷路器的開合水平和機 械壽命,對斷路器具有重要的研究意義,根據(jù)產(chǎn)品在實際應(yīng)用和試驗過程的數(shù)據(jù) 分析,真空斷路器的電壽命開合水平,一方面取決于真空滅弧室的技術(shù)水平, 另 一方面關(guān)鍵取決于斷路器固有的機械特性,只有設(shè)計高水平的機械特性,才能充分發(fā)揮滅弧室的水平,從而提升真空斷路器的可靠性和穩(wěn)定性.因此,本文通過 對10kV真空斷路器進行研究,分析探討真空斷路器機械特性設(shè)計的一些關(guān)鍵技 術(shù).【關(guān)鍵詞】真空斷路器；機械特性；參數(shù)；設(shè)計真空斷路器的機械特性技術(shù)參數(shù)設(shè)計比擬關(guān)鍵,是保證真空斷路器具備精 準、平安和可靠的重要技術(shù)指標,通

2、過分析驗證機械特性的關(guān)鍵設(shè)計技術(shù), 提升 真空斷路器的保護水平,適應(yīng)不同運行環(huán)境的可靠性,降低運行平安風險.真空 斷路器的機械特性設(shè)計,關(guān)鍵是優(yōu)化分合閘特性曲線、開距、速度、時間、彈跳 等技術(shù)指標,促使其滿足故障電流的開合水平要求,進而躲避運行中的風險.1真空斷路器的機械特性設(shè)計以10kV真空斷路器設(shè)計為例,分析真空斷路器中比擬典型的機械特性參數(shù), 保證10kV真空斷路器發(fā)揮卓越的電氣性能.1.1 觸頭開距設(shè)計觸頭開距是真空斷路器處于斷開位置時, 動觸頭與靜觸頭兩者之間,拉開的 最小距離.觸頭開距由斷路器電壓、電壽命等因素決定,根據(jù)斷路器的實際應(yīng)用, 規(guī)劃機械特性的設(shè)計1.觸頭開距是10kV真

3、空斷路器機械特性中的重要參數(shù), 其在設(shè)計方面可以分為動態(tài)和靜態(tài)兩種.動態(tài)開距有最大和最小兩種情況.最大開距用于表示觸頭可能出現(xiàn)的最大距 離,10kV真空斷路器中設(shè)定了額定的開距,但是據(jù)有關(guān)實踐應(yīng)用的數(shù)據(jù)顯示, 有將近40%的觸頭會超出設(shè)定的開距,影響斷路器的使用壽命 1.最小動態(tài)開 距表示觸頭之間可能出現(xiàn)的最短距離, 也是斷路器的有效開距.開距影響滅弧室 的壽命和絕緣水平以及斷路器能否開斷故障電流的水平,所以在設(shè)計中要綜合考慮,遵循動態(tài)原那么,最大動態(tài)開距要通過限制合閘過沖來限制, 最小開距要通過 限制反彈幅值的設(shè)計方式來實現(xiàn),分閘緩沖器對最小開距的影響不能無視,否那么 會造成電弧重燃,開斷失

4、敗.靜態(tài)開距的設(shè)計需要以動導(dǎo)電桿為研究對象,取基準的分、合點,選擇參照距離,設(shè)計靜止狀態(tài)的觸頭開距2.為保證靜態(tài)開距設(shè)計的準確性,需使斷路 器處于合閘和分閘的不同狀態(tài),進行兩次測定,為靜態(tài)開距設(shè)計提供最根底的數(shù) 據(jù),盡量預(yù)防靜態(tài)開距發(fā)生分散,由此得出最真實的機械特性.1.2 消除或降低合閘彈跳設(shè)計合閘彈跳能夠反響10kV真空斷路器是否具備平安應(yīng)用的價值.消除和降低 彈跳在斷路器設(shè)計中是非常重要的, 彈跳過程能夠引發(fā)嚴重的過電壓,導(dǎo)致斷路 器電弧重燃,造成開斷失敗.斷路器的動觸頭在發(fā)生彈跳時,呈現(xiàn)反向運動,在 連續(xù)的合閘彈跳后,觸頭應(yīng)保持在原來的位置,不能出現(xiàn)位移.針對合閘彈跳中 的一級、二級彈

5、跳進行設(shè)計分析,如下：1.2.1 一級彈跳限制和消除合閘彈跳,重點要分析計算動觸頭及運動局部的質(zhì)量, 限制斷路 器合閘動能,也就是說合理匹配運動局部質(zhì)量和合閘動能之間的關(guān)系； 提升斷路 器靜觸座合閘支撐點的強度和剛性, 在觸頭局部利用材料本身的性能,做阻尼設(shè) 計,如果一級彈跳中出現(xiàn)多余的動能, 通過觸頭本身消耗剩余動能,消除和改善 合閘彈跳.1.2.2 二級彈跳二級彈跳的改善主要依靠工藝技術(shù)來實現(xiàn),提升觸頭初壓力,提升觸頭彈簧 的剛性；限制操縱機構(gòu)零件的加工精度,提升機構(gòu)傳動的精密配合性能.以上所 述主要依靠嚴謹科學(xué)的裝配工藝保證,依靠嚴格的零部件精密生產(chǎn)工藝來實現(xiàn)消 除或降低彈跳,嚴格將合閘

6、彈跳時間限制在 2ms以內(nèi).1.3 分閘速度設(shè)計分閘速度與真空斷路器燃弧、介質(zhì)恢復(fù)存在直接的關(guān)系,斷路器分閘速度根 據(jù)試驗說明也不是速度越快越好,合理的速度對開斷才是有利的.一是要考慮 6mm的剛分速度,二是要考慮有效開距區(qū)段的平均速度.斷路器的初始速度主 要是觸頭彈簧(超行程)和分閘彈簧共同作用下到達的,對剛分速度影響很大, 觸頭彈簧主要在分閘初期為靜觸頭別離時提供強大的動能,以克服觸頭受電弧灼燒形成的熔焊點產(chǎn)生的拉力,分閘彈簧在分閘的全過程都在起作用, 對斷路器全 程平均速度的影響較大,在設(shè)計斷路器分閘速度參數(shù)時,著重要測算觸頭彈簧壓 力和分閘彈簧的拉力,但是分閘緩沖器的設(shè)計和調(diào)試對速度和

7、有效開距的影響不 能無視,主要是緩沖器的復(fù)位、剩余能量吸收等,只有這些參數(shù)配合合理,才能 得到有效的分閘速度和最優(yōu)的特性曲線.2真空斷路器機械特性設(shè)計的重點為保證真空斷路器的平安性和可靠性, 必須嚴格根據(jù)規(guī)定的參數(shù)設(shè)計,保證 參數(shù)設(shè)計到達標準,保證斷路器的平安應(yīng)用3.10kV真空斷路器廣泛應(yīng)用在電 力系統(tǒng)內(nèi),結(jié)合10kV真空斷路器的應(yīng)用,簡要規(guī)劃其機械特性設(shè)計的重點.(1)觸頭開距設(shè)計,開距是斷路器機械特性參數(shù)中的核心參數(shù)之一,屬于既定的數(shù)據(jù),對斷路器的絕緣水平和機械壽命有重要影響, 開距增大有利于發(fā)揮 真空絕緣水平,開距減小有利于斷路器滅弧室波紋管壽命, 這里就要考慮參數(shù)配 合特別是靜態(tài)開距

8、和動態(tài)開距之間的關(guān)系,才可發(fā)揮 10kV真空斷路器的性能.(2)消除和減少彈跳幅值和時間,預(yù)防過電壓、觸頭熔焊和波紋管疲勞漏 氣絕緣破壞,導(dǎo)致開合失敗.(3)斷路器合閘與分閘時間參數(shù)的設(shè)計,合閘時間計算范圍是由觸頭啟動 時刻到換位時刻,對斷路器開合直流分量的比率有很大關(guān)系, 分閘時間與斷路器 的速度有直接的關(guān)系,兩者要緊密配合.(4)分合速度,要考慮斷路器操縱機構(gòu)的出力特性,仔細研究運動局部的 質(zhì)量和配重計算對合分閘動能計算都很重要,觸頭初壓力、終壓力(超行程)和 分閘彈簧拉力等之間眾多參數(shù)配合協(xié)調(diào)才能實現(xiàn)需要的分合閘速度.3結(jié)束語真空斷路器的機械特性,是斷路器設(shè)計的關(guān)鍵環(huán)節(jié),通過科學(xué)的設(shè)計方法, 提升斷路器的平安性和可靠性,以免其在運行中因機械特性參數(shù)設(shè)計缺陷造成開 斷失敗.所以斷路器機械特性的設(shè)計,是保證斷路器可靠運行的重要環(huán)節(jié),有利于發(fā)揮其在應(yīng)用中的優(yōu)勢.參考文獻：1王勇.真空斷路器機械特性的探討J.中國高新技