高压真空断路器主要机械特性及相关参数标定

高压真空断路器主要机械特性及相关参数标定：

高压真空断路器的主要特点在于利用真空作为触头间的绝缘与灭弧介质，由于触头为对接式结构，使得其机械特性参数与其它结构(如插入式)不同。高压真空断路器的机械特性表现为动触头相对于静触头的运动特性。

 真空断路器的主要特点在于利用真空作为触头间的绝缘与灭弧介质，由于触头为对接式结构，使得其机械特性参数与其它结构(如插入式)不同。真空断路器的机械特性表现为动触头相对于静触头的运动特性。高压真空断路器的主要机械特性有以下几点：

一、高压真空断路器触头开距是指分闸位置时，开关一极的各触头间或其连接的任何导电部分之间的总间隙：

真空断路器的触头开距取决于额定电压、分断性质、耐压水平及寿命要求。为提高绝缘水平，应适当增大触头开距；为适应频繁操作，提高真空断路器的寿命，应减小触头开距。真空灭弧室的机械寿命主要取决于波纹管，波纹管是真空灭弧室中最薄弱的元件；

二、高压真空断路器静态开距是通过仪器对真空断路器进行合闸操作测试：

其C 相时间行程特性曲线如图2 所示。图中，纵坐标0 位置对应断路器分闸为证，触头开距为7.70mm(动触头由分闸位置到动、静触头刚接触点的行程)，即动、静触头导电部分间的间隙。 测量触头开距的传统方法是：分别测量动导电杆上一点在分、合闸位置时相对于同一基准的距离，二 者之差则为触头开距。

三、高压真空断路器动态开距，高压真空断路器的动态开距有两个相关性的参数： 

1、最小动态开距是指有效开距：

真空断路器在分闸操作过程中，动、静触头间可能出现的最小间隙即最小动态开距。次分闸过程中的最小动态开距是不同的，对于该断路器的最小动态开距应取第2次分闸时的最小动 次分闸反弹最高点之间的距离为7.10mm。在2次分闸过程中，触头最小动态开距的不同是由缓冲器不稳定造成的。目前，控制最小动态开距的办法是通过控制触头开距和分闸反弹幅值，二者差表征最小动态开距。

2、最大动态开距是指在合、分闸操作中动触头的最大行程即为最大动态开距：

最大动态开距为合闸过冲极值点与第1次分闸过冲极值点间的距离13.88mm，远大于额定开距 11 mm。可见，最大动态开距将直接影响真空灭弧室波纹管的寿命，从而影响灭弧室寿命及机构稳定性。

四、高压真空断路器分闸反弹：

分闸反弹影响触头有效开距，反弹值较大时，可能导致开断后的重击穿，同时使波纹管由于受大振幅的强迫振动而过早出现裂纹导致灭弧室漏气，影响寿命。对于分闸反弹幅值，标准鹏 3855 中没有给定测 量方法。出于对电气性能(耐压和开断等)的考虑，应以静态触头开距和有效开距为准，而出于对机械性能 (寿命等)的考虑，应控制其振动的最大幅值，尽可能减小最大振幅。综上所述，为从根本上解决目前真空断路器性能不稳定、真空灭弧室性能离散性较大等问题，使产品 性能有质的提高，有必要改进对真空断路器触头开距的要求，在规定额定触头开距的同时，对最小动态开 距、最大动态开距进行规定。

五、高压真空断路器合闸弹跳： 

目前，真空断路器均采用对接式触头，且合闸速度较高，触头在合闸时就可能产生弹跳。由于弹跳不 但会使触头熔焊，产生过电压，而且还会使波纹管受强迫振动而出现裂纹，导致灭弧室漏气，所以合闸弹跳越小越好。

六、高压真空断路器分闸速度：

真空断路器对分闸速度是有一定要求的，因为它影响燃弧时间和弧后介质强度的恢复速度。 为分析方便，将图3 个分闸操作与合闸操作放大，同时打开时间速度特性通道，如图5所示。 在动、静触头刚分离瞬间，动触头下端已经具有一定的速度，但此时，动触头位置与触头刚合位置尚有一 段距离(2.29mm)，触头变形尚未恢复。说明在机构脱扣后，动触头在分闸弹簧和触头弹簧及动静触头变形 能的共同作用下，在分离前已经开始运动。

七、高压真空断路器超行程合闸：

超行程合闸操作中，开关触头接触后动触头继续运动的距离为超行程(对某些结构，如对接式触头，为触头 接触后产生闭合力的动触头部件继续运动的距离。超行程的作用是保证触头在一定程度电磨损后仍能保持一定的接触压力和可靠的电接触；在分闸时，使动触头获得一定的初始冲击动能，提高动触头的初始加速度和拉断触头熔焊点；使真空断路器在合闸时能够借助于触头弹簧力得到平滑的缓冲，减轻冲击力。

高压真空断路器主要机械特性参数是通过对特性曲线的合理分析，从原理上阐明系统对断路器运行参数，反映的客观性和准确性。以下是对几个重要参数的标定方法如下。

（1）高压真空断路器开距：

高压真空断路器的额定电压和耐压直接决定着触头开距，如果额定电压低的话触头开距一般选择小点。但是不能太小，否则分断能力和耐压水平会受到影响。也不能太大，否则灭弧室的波纹管寿命会缩短的。在设计的时候，满足运行要求的情况下选择开距小的。一般额定电压在10kV时，开距通常在8～12mm。在35kV时，开距通常在30～40mm。

（2）高压真空断路器接触压力：

在无外力作用时，动触头在大气压作用下，对内腔产生一个闭合力使其与静触头闭合，称之为自闭力，其大小取决于波纹管的端口直径。当灭弧室在工作状态时，自闭力不能保证动静触头间良好的接触，必须施加一个外加压力。这个外加压力和自闭力之和称为触头的接触压力。接触压力作用有：保证动、静触头的良好接触；满足额定短路状态时的动稳定要求；抑制合闸弹跳；为分闸提供一个加速力。

（3）高压真空断路器接触行程：

接触行程就是触头弹簧的压缩距离，触头压弹簧施力端继续运动至终结的距离。接触行程有两方面作用，一是给触头弹簧与对接触头提供接触压力；二是在运行磨损下但是又能具有一定的接触压力。一般接触行程可取开距的20%～30%左右，如果真空断路器的额定电压在10kV则接触行程大概为3～4mm。

（4）高压真空断路器合闸速度与分闸速度：

平均合闸速度主要影响触头的电磨损。假如合闸速度太低并且电弧存在的时间过长，会增大触头表面的电磨损；合闸速度太高，可能会出现接触又弹回，产生合闸弹跳。断路器的平均合闸速度通常取0.6～1.0m/s之间的数值。

断路器的分闸速度一般而言速度越快越好，这样可以提前几个毫秒断开故障电路，反弹太大震动过剧亦容易产生燃弧重燃。分闸速度如果太慢，则首开相延续至下一相，燃弧时间加长了，增加了开断的难度。速度快慢主要取决于合闸时动触头弹簧和分闸弹簧的贮能大小。我公司生产的10kV真空断路器，平均分闸速度在1.2～1.6m/s范围。