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    断路器】 影响户外高压真空断路器电寿命能力的相关因素讨论

    2018-08-10 15:01:15 次阅读 稿源:非官媒

    通过对约500多份型式试验报告、原始记录及试验波形,并且跟踪一台合成试验用辅助户外高压真空断路器​单极一年多的开断情况,相关型式试验报告的分析结论:
    查阅500余份真空断路器及开关柜的型式试验报告及原始记录后发现,共有75台次真空断路器试品在短路开断试验过程中出现问题。分析发现:发生问题试品的开断次数区段有这样一个规律:试验产品随着开断次数的增加,试验失败率反而在大大减少。其中,发生问题的开断次数区间在1~10次中的占65.3%,11~20次中的占24.0%,21~30次中的占10.7%,30次以上的为0%。
    规律:试验产品随着开断次数的增加,试验失败率反而在大大减少。其中,发生问题的开断次数区间在1~10次中的占65.3%,11~20次中的占24.0%,21~30次中的占10.7%,30次以上的为0%。  
    户外高压真空断路器开断失败的原因很多,主要有:

    ①开关装配调试不当,如灭弧室安装偏心,紧固螺丝松动,反弹或弹跳过大;

    ②机构可靠性差,行程特性曲线不理想;

    ③灭弧室内部缺陷,如真空度不合格,老炼不充分等。

    从相关的试验记录数据可以分析出:开断试验中大部分问题出现在电寿命试验开始阶段,一旦度过这段过程,熄弧失败的几率就开始减小。失败的原因尽管不排除灭弧室本身问题,但现在真空灭弧室的生产工艺和制造水平已相当成熟,合格率相当高,而且出厂时还要经过数次高电压、小电流的充分老炼,多道真空度检测工序,出现问题的概率应该说很小。其实就算是由于灭弧室自身的缺陷造成开断失败(如熔焊、未灭弧),包括触头材料内部大量排气造成真空度下降,或者触头材料熔化后产生的金属微粒飞溅使灭弧性能下降等原因,也应该是随着开断次数的增多,失败几率逐渐增加。可事实恰好相反。开断30次以上的试品都通过了电寿命试验,甚至是同一台产品连续成功做了两轮电寿命试验,即同时满足相关要求的274次E2级延长的电寿命试验和相关要求的满容量开断30次的电寿命试验。  
    由此可见:
    短路开断失败的关键因素并不在灭弧室本身,而在于断路器设计存在缺陷,或者装配调试过程中的不认真及人为疏忽等方面。即一台设计合理、装配合格且调试良好的开关,只要选配合格的真空灭弧室,理论上都能够通过几十甚至上百次的额定短路电流开断。
    验证性试验及结果:  
    影响电寿命的主要因素是电磨损,包括灭弧室、灭弧介质、触头三方面,通常认为起决定作用的是触头的磨损,其取决于电弧能量即开断电流和燃弧时间。
    大量的试验结果表明:
    虽然燃弧时间的长短对单次开断是随机的,其平均燃弧时间则是趋近的,即可忽略首开相、后开相的影响,完全用开断电流作为参考量。  根据真空电弧理论分析可知,真空电弧电压是一个接近的数值,不受外施电压大小的影响,只需一定大小的外施电压就可维持真空电弧燃烧,所以只要短路电流满足要求,可以采取降低电压的方法进行电寿命开断试验,其触头磨损程度应该能够等效全电压的情况。依据此原理,合成试验所用辅助断路器由于每次均参与开断短路电流,也承受较高的恢复电压,故仍能满足对触头的磨损要求。所以,通过对一整年站内合成试验用辅助断路器开断实验的记录与分析,来考核验证真空断路器的电寿命极限开断次数能力。
    共进行40.5kV、31.5kA等级各种产品试验约20台,该极灭弧室总共开断31.5kA电流211次,累计开断电流6600kA,累计燃弧时间约为1900ms。7月27日,将此极灭弧室作为试品进行了40.5kV、31.5kA合成开断试验,一共进行了3次有效开断,其中,一次对称电流开断,燃弧时间为8.5ms;一次大半波中燃弧开断,燃弧时间为10ms;一次大半波长燃弧开断试验,燃弧时间为12ms(T100a可以说是短路开断试验里最严酷的项目之一),3次开断均成功,图3、图4为开断试验波形。随后又对该灭弧室进行了绝缘试验,其中工频耐压达到100kV,高于标准要求(95kV),冲击耐受电压水平略低于标准要求(185kV),达到182kV。这充分证实了此只灭弧室仍然具备很强的灭弧能力,能够满足继续使用的条件[12]。解剖后发现:尽管触头面开槽大部分已熔化粘连,局部已产生凹坑,但触头表面烧损最严重处只有约1.4mm,且触头燃弧覆盖面比较均匀,且金属蒸汽对屏蔽筒的喷溅也比较轻微,说明纵磁场结构电极控弧能力很强。触头烧损情况见图4。
        当然,并不是说每个批次生产的真空灭弧室都能达到200次以上的电寿命能力,其差异还是存在的,但是,根据在试验站的多年工作经验,辅助断路器大多能够完成150次以上的额定短路电流开断,因此,该只灭弧室并不属于个例,应该是带有普遍性的。 
        通过上述验证性试验证明,户外高压真空断路器电寿命能力比现有提供的相关数据要大,具体大多少,由于相关试验的费用比较高的问题,并没有相应的确切数值。

    本文来源:上海上硕电气有限公司 http://www.gyzkdlq.com/

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