對(duì)真空斷路器合閘彈跳的分析

楊萬宏

【摘要】合閘彈跳是真空斷路器的一個(gè)重要機(jī)械特性參數(shù)，在合閘彈跳過程中，確保其可靠性、穩(wěn)定性是非常重要的。本文介紹了真空斷路器的合閘彈跳的定義，分析了影響真空斷路器合閘彈跳值大小的因素，并結(jié)合多年調(diào)試真空斷路的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，總結(jié)出了幾種減小真空斷路器合閘彈跳的方法。

【關(guān)鍵字】真空斷路器 合閘 彈跳

合閘彈跳在GB和IEC標(biāo)準(zhǔn)并無明確定義，一般理解為合閘彈跳是指斷路器在合閘過程中動(dòng)觸頭與靜觸頭碰撞接觸后被反作用力推開，然后再接觸再被推開的現(xiàn)象。之所以能產(chǎn)生彈跳，是由真空斷路器自身結(jié)構(gòu)決定的，因?yàn)檎婵諗嗦菲鞯膭?dòng)靜觸頭的接觸方式是平面對(duì)接似的，而不像SEF6斷路器那樣采用插入式接觸，在合閘接觸觸碰撞后必然會(huì)有彈跳現(xiàn)象。像斷路器、負(fù)荷開關(guān)結(jié)構(gòu)，都是通過動(dòng)觸頭與靜觸頭的接觸來是想電流的開段與接通的，動(dòng)靜觸頭在接觸時(shí)，如果速度過慢就會(huì)產(chǎn)生很大的拉弧現(xiàn)象，對(duì)觸頭的危害很大，很容易燒毀觸頭，所以在分合閘時(shí)必須保證有足夠的速度。然而速度是用力來保證的，速度越快，相對(duì)應(yīng)的力就越大，相會(huì)碰撞接觸的銅觸頭的彈性勢(shì)能也就越大，這就是所謂的合閘彈跳。合閘跳時(shí)間是指斷路器在合閘時(shí)，觸頭從剛接觸的一瞬間開始計(jì)時(shí)，經(jīng)過完成接觸，隨后產(chǎn)生分離，這樣反反復(fù)復(fù)的觸離，直到最后達(dá)到穩(wěn)定接觸之間時(shí)間。從本質(zhì)上說，這是一種受迫阻尼振蕩，振蕩的頻率、振幅取決于動(dòng)觸頭系統(tǒng)的質(zhì)量、速度、彈性、彈簧的倔強(qiáng)系數(shù)及碰撞后的阻尼情況。在實(shí)際運(yùn)行過程中，當(dāng)然合閘跳越小越好，這樣會(huì)使靜觸頭的有效接觸面積增大。但是究竟小到什么程度呢，也沒有一個(gè)很明顯的標(biāo)準(zhǔn)。很多真空斷路器廠家將合閘彈跳時(shí)間定為小于2ms，之所以要小于2ms，主要是因?yàn)楹祥l彈跳的瞬間會(huì)引起電力系統(tǒng)或設(shè)備產(chǎn)生LC高頻振蕩，振蕩產(chǎn)生的過電壓電氣設(shè)備的絕緣可能造成傷害甚至損壞。而當(dāng)合閘彈跳小于2ms，不會(huì)產(chǎn)生較大的過電壓，設(shè)備絕緣不會(huì)受損，在合閘是動(dòng)靜觸頭之間也不會(huì)產(chǎn)生熔焊。對(duì)現(xiàn)代的真空斷路技術(shù)而言，只要彈跳的幅值合時(shí)間在合理范圍內(nèi)，合閘彈跳對(duì)電力系統(tǒng)和判斷路本身沒有不良影響。

下面就將合閘過程作簡要分析：

合閘時(shí)，動(dòng)觸頭在操動(dòng)桿的帶動(dòng)下，相對(duì)于靜觸頭做向上的合閘運(yùn)動(dòng)。合閘時(shí)觸頭的瞬間撞擊力F士決定斷路器產(chǎn)生彈跳大小的關(guān)鍵因素。設(shè)碰撞前后速度分別為v前，v后作用時(shí)間為t，由動(dòng)量定理可知：

Ft=mv后-mv前 F=m（v后-v前）/t

當(dāng)作用力F減小時(shí)，彈跳時(shí)間也會(huì)隨之縮短。通過上式，我們不難發(fā)現(xiàn)，要實(shí)現(xiàn)減小觸頭撞擊力F的目標(biāo)，主要有以下三種方法：

（1）降低動(dòng)觸頭系統(tǒng)的總質(zhì)量m?？s短導(dǎo)電桿的長度，減小導(dǎo)電夾、軟連接的尺寸，選用輕質(zhì)的絕緣子等可以實(shí)現(xiàn)這個(gè)目標(biāo)。

（2）減小碰撞前后速度的差值。但這又不能僅僅通過減小合閘速度v前來實(shí)現(xiàn)。因?yàn)槿绻鹶前小于0.6/s時(shí)，合閘功將不足，反而會(huì)加劇彈跳的幅度。因此只能 盡量減小v后，甚至使其接近于零。為了實(shí)現(xiàn)這個(gè)目的我們需要在動(dòng)觸頭系統(tǒng)上加裝壓縮彈簧，當(dāng)斷路器合閘時(shí)彈簧壓縮，產(chǎn)生一個(gè)預(yù)壓力即觸頭的初壓力，用來抵消觸頭的回彈力。

（3）使動(dòng)靜觸頭的碰撞時(shí)間t增大，有兩種方法實(shí)現(xiàn)：一是生產(chǎn)斷路器時(shí)設(shè)法使斷路器的動(dòng)靜導(dǎo)電桿的同幅度，在整機(jī)調(diào)整時(shí)還要把斷路器裝正，盡可能使兩觸頭為平面接觸，不要形成線或接觸；二是在靜端使用原件，如橡膠墊圈等、油緩沖器等，以增加撞擊接觸時(shí)間。

此外，動(dòng)靜觸頭的材料也是影響合閘彈跳的重要因素，安裝、調(diào)試質(zhì)量、零部件如鋁支架、滅弧室、軸銷、換向器的加工精度也都可以影響真空斷路器合閘彈跳時(shí)間的長度。根據(jù)總結(jié)出的原因。，結(jié)合多年的維修經(jīng)驗(yàn)，我們還可以采取下列措施來縮短彈跳時(shí)間。

（1）提高相關(guān)配件的加工工藝，使鋁支座與軸、換向器與鋼銷、軸等各個(gè)部分能緊密配合，減小間隙。

（2）提高裝配工藝質(zhì)量，在真空斷路器裝配過程中，注意安裝合理，不使真空滅弧室受到額外應(yīng)力，調(diào)整導(dǎo)向管的位置，使滅弧室動(dòng)觸頭運(yùn)動(dòng)軌跡在滅弧室的軸心上，真空滅弧室動(dòng)觸頭活動(dòng)自如，吳任何卡澀。

（3）適當(dāng)加大觸頭超程彈簧預(yù)壓力。

斷路器的各項(xiàng)參數(shù)性能是相互影響的，調(diào)整要從多方面周全的考慮。此外一些公司不能很好的把握真空斷路器的某些重要零件的生產(chǎn)工藝，比如在金屬材料的調(diào)質(zhì)處理上，剛度、任性不適度，致使開關(guān)動(dòng)態(tài)參數(shù)與靜態(tài)參數(shù)偏離嚴(yán)重，直接影響了真空斷路器斷開的成功率，影響了開關(guān)的使用壽命，因此生產(chǎn)廠家對(duì)此應(yīng)給以足夠的重要試。只有從各方面綜合考慮，從各方面加強(qiáng)技術(shù)把關(guān)，才能有效的降低斷路器的合閘彈跳。

參考文獻(xiàn)：

[1]張成濤，變電一次主要設(shè)備檢修方法與分析

[2]張文淵，真空斷路器合閘彈跳的危害性