| 真空斷路器機械參數的選擇 |
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1 引言
目前真空開關在國內外各個領域得到了廣泛的應用，隨著真空開關使用的普及和提高，廣大用戶愈來愈急需了解和掌握真空開關的原理、結構、使用和維護等方面的知識，本文結合實踐經驗從理論上分析了真空斷路器機械參數的選擇原則及經驗數據，為廣大用戶更好的使用真空開關提供一些技術參考。
2 額定開距
真空斷路器處于分閘狀態時，真空開關管動、靜觸頭之間的距離選擇與真空斷路器的額定電壓、使用條件、開斷電流的性質及觸頭材料、真空間隙的耐壓強度等因素有關，主要取決于額定電壓和觸頭材料。
由于真空開關管的額定開距對絕緣性能的影響較大，當額定開距從零開距增大時，其絕緣水平也將提高，但當開距增大到一定數值時，開距對絕緣性能的影響就不大了，若進一步增大開距，將嚴重影響開關管的機械壽命。
通過對真空斷路器的安裝、運行及檢修得出真空斷路器額定開距一般選擇范圍為：6kV及以下一般為4～8mm，10kV及以下一般為8～12mm，35kV一般為20～40mm。
3 觸頭接觸行程
觸頭接觸行程的選擇必須保證觸頭在磨損后仍能保持一定的壓力；在分閘時使動觸頭獲得一定的初始動能，提高開關的初始分閘速度，拉斷熔焊點，減小燃弧時間，提高介質恢復速度；在合閘時能利用觸頭彈簧得到平滑的緩沖，減小彈跳。
開關的接觸行程太小，不能保證觸頭在燒毀后具有的觸頭壓力，開關的初始速度太小，影響真空斷路器的開斷和動熱穩定性，同時產生嚴重的合閘彈振。開關的接觸行程太大，將增加操作機構的合閘功，或者使合閘變的極不可靠。通常真空斷路器的觸頭接觸行程一般取額定開距的20%～40%，10kV真空斷路器的接觸行程一般取3～4mm。
4 觸頭工作壓力
真空斷路器觸頭的工作壓力對真空斷路器的性能有很大的影響，其壓力等于真空開關管的自閉力與觸頭彈簧力之和。斷路器觸頭的工作壓力選擇應該滿足4方面的要求：1、使真空開關管的觸頭接觸電阻保持在規定的范圍內，2、滿足動穩定試驗的要求，3、抑制合閘彈跳，4、減小分閘彈振。由于真空斷路器在關合短路電流時，觸頭在予擊穿后要產生電弧和電動斥力，觸頭產生彈跳，機構合閘速度也最慢，所以，關合短路電流是考核觸頭工作壓力是否滿足要求的最苛刻的條件。
如果觸頭的工作壓力太小，將增長觸頭合閘時的彈跳時間，同時，造成一次回路的電阻增大，直接影響真空斷路器的長期工作溫升。如果觸頭的工作壓力太大，由于真空開關管的自閉力是一個恒定值，則工作壓力增大，從而增加觸頭的彈簧力，造成操作機構的合閘功增加，增大對真空管的沖擊和振動。
在實際工作中不僅要考慮觸頭間的電動力除與短路電流峰值有關外，還必須考慮開關的觸頭結構及大小尺寸，同時，還必須考慮觸頭的硬度、分閘速度等因素。總之，必須在實踐中進行綜合考慮。真空開關的觸頭接觸壓力根據分斷電流大小得出經驗數據為分斷電流為12.5kA時，選擇壓力為50kg。分斷電流為16kA時，選擇壓力為70kg。分斷電流為20kA時，選擇壓力為90～120kg。分斷電流為31.5kA時，選擇壓力為140～180kg。分斷電流為40kA，選擇壓力為230～250kg。
5 分閘速度
由于分閘速度直接影響電流過零后觸頭間介質強度恢復的速度，如果電弧熄滅后，觸頭間介質強度恢復速度小于恢復電壓，將造成電弧重燃，為了防止電弧重燃，以及縮短燃弧時間，必須滿足分閘速度。分閘速度的大小主要取決于額定電壓，當額定電壓和觸頭開距一定時，分閘速度的波動范圍取決于開斷電流的大小，負載性質，恢復電壓等因素，開斷電流較大時，分閘速度也應較大，開斷電容電流時，由于恢復電壓較高，為了減小重燃的幾率，分閘速度也應較大。10kV真空開關分閘速度通常取值為0.8-1.2m/s，必要時還可以高于1.5m/s。
實際上，對開斷能力影響最大的是初始分閘速度，而不是平均分閘速度，因而，一些高性能的真空斷路器，及35kv級的真空斷路器，通黨考核剛分時幾毫米內的分閘速度。似乎分閘速度越大越好，但實際并非如此，分閘速度越大，引起的分閘彈振越歷害，過沖也就越歷害，這樣對開關管波紋管的振動、壓縮也就越嚴重，容易造成波紋管提早損壞而漏氣，同時，對速機的振動也越大，容易造成零部件的損壞。
6 合閘速度
由于真空開關管在額定開距時的靜態耐壓水平比較高，所以真空斷路器的合閘速度比分閘速度明顯低。為了盡量減小觸頭在合閘過程中由于予擊穿造成的電磨損，以及避免發生觸頭熔焊，因此必須具備一定的合閘速度，但過高的合閘速度不僅增加操作機構的合閘功，同時使開關管受到的合閘沖擊增大，大大降低其使用壽命。通常情況下10kV級的真空斷路器的合閘速度為0.4-0.7m/s必要時可取為0.8-1.2m/s。
7 觸頭合閘彈跳時間
真空斷路器合閘時間的大小，是衡量真空斷路器性能好壞的一個重要標志，其與斷路器的觸頭彈跳壓力、合閘速度、開距及真空開關管的觸頭材料等有關，同時還與開關管的結構、斷路器的結構及安裝調試有關。觸頭合閘彈跳時間越小，其性能越好，彈跳時間越長，觸頭的電磨損越嚴重，容易產生合閘過電壓，在關合短路電流或電容器時，以及行動、熱穩定試驗時將導致觸頭熔焊。另外，觸頭合閘彈跳時間越長，嚴重危害開關管的波紋管使用壽命。10kV級銅絡觸頭材料的真空斷路器合閘彈跳時間不超2ms，其他觸頭材料的真空斷路器合閘彈跳時間可以相對大一些，但是不得超過5ms。
8 三極同期性
真空斷路器的三極同期性表示三極不同時閉合或分離的程度，由于分、合閘同期性是相對的，數值也差異不大，所以一般情況下只考核三極合閘同期性。三極同期性差的斷路器將嚴重影響開關的分斷能力，容易產生過長的燃弧時間。由于斷路器的分合閘速度較快，開距較小，通過準確調試，達到參數要求并不困難，一般規定合閘同期性不超過1ms。
9 動、靜觸頭的同軸度
動、靜觸頭的同軸度對于真開關管是有具體要求并能過制造工藝來保證的，開關管裝在操作機構上否能保證其同軸度，與操作機構的型式及安裝工藝有直接的關系，對于懸掛式的機構，同軸度主要取決于操動機構，對于落地式機械對同軸度的影響也很大，在安裝過程中一定要避免開關管受到剪力和切力的作用，同軸度一般要求不大于2mm。 |
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