35kV真空斷路器機(jī)械特性及故障檢測(cè)方法

精品文檔-下載后可編輯kV真空斷路器機(jī)械特性及故障檢測(cè)方法一、概述

目前，縣級(jí)供電公司的主干網(wǎng)基本上是由35kV線路、35kV斷路器及相關(guān)設(shè)備構(gòu)成，而35kV斷路器是做為35kV線路負(fù)荷分配和保護(hù)的主要設(shè)備。同時(shí)，35kV斷路器也作為110kV/220kV變電站35kV側(cè)及35kV變電站主變高壓側(cè)主要保護(hù)設(shè)備，所以35kV斷路器對(duì)于縣級(jí)供電公司電網(wǎng)運(yùn)行有著舉足輕重的作用。所以，對(duì)于斷路器早期故障的診斷有助于及時(shí)排除潛在的隱患，對(duì)于提高電網(wǎng)運(yùn)行的可靠性有著十分重要的意義。

二、斷路器機(jī)械特性

2.1概述

真空斷路器的生產(chǎn)廠家比較多，型號(hào)也較繁雜。按使用條件分為戶內(nèi)（ZNx—**）和戶外（ZWx—**）兩種類型。主要由框架部分，滅弧室部分（真空泡），和操動(dòng)機(jī)構(gòu)部分組成。

斷路器本體部分由導(dǎo)電回路，絕緣系統(tǒng)，密封件和殼體組成。整體結(jié)構(gòu)為三相共箱式。其中導(dǎo)電回路由進(jìn)出線導(dǎo)電桿，進(jìn)出線絕緣支座，導(dǎo)電夾，軟連接與真空滅弧室連接而成。

一般說(shuō)來(lái)，真空斷路器必須滿足常規(guī)斷路器的三大部分，即：導(dǎo)電回路及滅弧室、操動(dòng)機(jī)構(gòu)及傳動(dòng)系統(tǒng)、絕緣，任何一種斷路器都要有這三大部分。

2.2機(jī)械特性對(duì)產(chǎn)品性能的影響

衡量真空斷路器的性能，真空滅弧室本身的性能固然重要，然而機(jī)械特性同樣具有舉足輕重的作用。

下面對(duì)各機(jī)械特性參數(shù)與產(chǎn)品性能的關(guān)系分述如下：

（1）開(kāi)距

觸頭的開(kāi)距主要取決于真空斷路器的額定電壓和耐壓要求，一般額定電壓低時(shí)觸頭開(kāi)距選得小些。但開(kāi)距太小會(huì)影響分?jǐn)嗄芰湍蛪核健ｉ_(kāi)距大大，雖然可以提高耐壓水平，但會(huì)使真空滅弧室的波紋管壽命下降。設(shè)計(jì)時(shí)一般在滿足運(yùn)行的耐壓要求下盡量把開(kāi)距選得小一些。12kv真空斷路器的開(kāi)距通常在8一12mm之間，40.5kv的則在30一40mm之間。

（2）觸頭接觸壓力

在無(wú)外力作用時(shí)，動(dòng)觸頭在大氣壓作用下，對(duì)體腔產(chǎn)生一個(gè)閉合力使其與靜觸頭閉合，稱之為自閉力，其大小取決于波紋管的端口直徑（注意自閉力和波紋管的關(guān)系）。滅弧室在工作狀態(tài)時(shí)，這個(gè)力太小不能保證動(dòng)靜觸頭間良好的電接觸，必須施加一個(gè)外加壓力。這個(gè)外加壓力和自閉力之和稱為觸頭的接觸壓力。這個(gè)接觸壓力有如下幾個(gè)作用：

a、保證動(dòng)、靜觸頭的良好接觸，并使其接觸電阻小于規(guī)定值。

b、為滿足額定短路狀態(tài)時(shí)的動(dòng)穩(wěn)定要求，觸頭壓力應(yīng)大于額定短路狀態(tài)時(shí)的觸頭間的斥力，以保證在該狀態(tài)下動(dòng)靜觸頭完全閉合，不受損壞。

c、抑制合閘彈跳。使觸頭在閉合碰撞時(shí)得以緩沖，把碰撞的動(dòng)能轉(zhuǎn)為彈簧的勢(shì)能，抑制觸頭的彈跳。

d、為分閘提供一個(gè)加速力。當(dāng)接觸壓力大時(shí)動(dòng)觸頭得到較大的分閘力，容易拉斷合閘熔焊點(diǎn)（冷焊力），提高分閘初始的加速度，減少燃弧時(shí)間，提高分?jǐn)嗄芰Α?/p>

觸頭接觸壓力是一個(gè)很重要的參數(shù)，在產(chǎn)品的初始設(shè)計(jì)中要經(jīng)過(guò)多次驗(yàn)證、試驗(yàn)才選取得比較合適。觸頭壓力選得太小時(shí)，滿足不了上述各方面的要求；但觸頭壓力太大時(shí)，一方面需要增大合閘操作功，另外滅弧室和整機(jī)的機(jī)械強(qiáng)度要求也需要提高，技術(shù)上不經(jīng)濟(jì)。

（3）接觸行程（或稱壓縮行程）

目前真空斷路器毫無(wú)例外地采用對(duì)接式接觸方式。動(dòng)觸頭碰上靜觸頭之后就不能再前進(jìn)了，觸頭接觸壓力是由每極觸頭壓縮彈簧（有時(shí)稱作合閘彈簧）提供的。所謂接觸行程，就是開(kāi)關(guān)觸頭碰觸開(kāi)始，觸頭壓簧施力端繼續(xù)運(yùn)動(dòng)至合閘終結(jié)的距離，亦即觸頭彈簧的壓縮距離，故又稱壓縮行程。

接觸行程有兩方面作用，一是令觸頭彈簧受壓而向?qū)佑|頭提供接觸壓力；二是保證在運(yùn)行磨損后仍然保持一定接觸壓力，使之可靠接觸。一般接觸行程可取開(kāi)距的20%一30%左右，12kV的真空斷路器約為3一4mm。

真空斷路器的實(shí)際結(jié)構(gòu)中，觸頭合閘彈簧設(shè)計(jì)成即使處于分閘位置，也有相當(dāng)?shù)念A(yù)壓縮量，有預(yù)壓力。這是為使合閘過(guò)程中，當(dāng)動(dòng)觸頭尚未碰到靜觸頭而發(fā)生預(yù)擊穿時(shí)，動(dòng)觸頭有相當(dāng)力量抵抗電動(dòng)力，而不致于向后退縮；當(dāng)觸頭碰接瞬間，接觸壓力陡然躍增至預(yù)壓力數(shù)值，防止合閘彈跳，足以抵抗電動(dòng)斥力，并便接觸初始就有良好狀態(tài)，隨著接觸行程的繼續(xù)運(yùn)動(dòng)，觸頭間的接觸壓力逐步增大，接觸行程終結(jié)時(shí)，接觸壓力達(dá)到設(shè)計(jì)值。

接觸行程不包括合閘彈簧的預(yù)壓縮量程，它實(shí)際上是合閘彈簧的第二次受壓行程。

（4）平均合閘速度

平均合閘速度主要影響觸頭的電磨蝕。如合閘速度太低，則預(yù)擊穿時(shí)間長(zhǎng)，電弧存在的時(shí)間長(zhǎng)，觸頭表面電磨損大，甚至使觸頭熔焊而粘住，降低滅弧室的電壽命。但速度太高，容易產(chǎn)生合閘彈跳，操動(dòng)機(jī)構(gòu)輸出功也要增大，對(duì)滅弧室和整機(jī)機(jī)械沖擊大，影響產(chǎn)品的使用可靠性與機(jī)械壽命。平均合閘速度通常取0.6m/s左右為宜。

（5）平均分閘速度

分閘速度的快慢，主要取決于合閘時(shí)動(dòng)觸頭彈簧和分閘彈簧的貯能大小。為了提高分閘速度，可以增加分閘彈簧的貯能量，也可以增加合閘彈簧的壓縮量，這都必然需要提高操動(dòng)機(jī)構(gòu)的輸出功和整機(jī)的機(jī)械強(qiáng)度，降低了技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。經(jīng)過(guò)多年試驗(yàn)認(rèn)為，12kv的真空斷路器，平均分閘速度能保證在0.95-1.2m/s比較合適。

（6）合閘彈跳時(shí)間

合閘彈跳時(shí)間是斷路器在合閘時(shí)，觸頭剛接觸開(kāi)始計(jì)起，隨后產(chǎn)生分離，可能又觸又離，直到其穩(wěn)定接觸之間的時(shí)間。

（7）合、分閘不同期性

合閘的不同期性太大容易引起合閘的彈跳，因?yàn)闄C(jī)構(gòu)輸出的運(yùn)動(dòng)沖量?jī)H由首合閘相觸頭承受。分閘的不同期性太大可能使后開(kāi)相管子燃弧時(shí)間加長(zhǎng)，降低開(kāi)斷能力。

合閘與分閘的不同期性一般是同時(shí)存在的，所以調(diào)好了合閘的不同期性，分閘的不同期性也就有了保證。產(chǎn)品中要求合分閘不同期性小于2mS。

（8）合、分閘時(shí)間