(杭申集团•杭州之江开关股份有限公司 浙江杭州 311234)
Importance and adjustment method of mechanical characteristics of 10kV vacuum circuit breaker
XU Hai-zhong，CHEN Jia-cheng，WANG Min-jun，SNEN Jun-jie
（Hangshen Group Hangzhou Zhijiang Switchgear Co., Ltd, Hangzhou 311234, China）
摘要：10kV真空断路器机械特性直接影响其关合、分断短路电流的能力及产品的机构寿命，文中主要介绍机械特性：触头开距、触头接触行程、合闸弹跳时间、分合闸速度、分合闸不同期性此五项参数的调整方法及调整不当时对电网的危害。
Abstract: the mechanical characteristics of 10kV vacuum circuit breaker directly affect its ability of closing and breaking short-circuit current and the service life of the product. This paper mainly introduces the mechanical characteristics: the adjustment methods of the five parameters of contact opening distance, contact travel, closing bounce time, opening and closing speed, and opening and closing asynchrony, and the harm to the power grid caused by the improper adjustment.
关键词：触头开距、触头接触行程、合闸弹跳时间、分合闸速度、分合闸不同期性
Key words: contact opening distance, contact travel, closing bounce time, opening and closing speed, opening and closing asynchrony
1 引言
真空断路器具有较高的关合、分断短路电流的能力，良好的灭弧特性，机械寿命长，模块化的机械操作机构，维护量小，检修周期长的特点。在城乡电网、化工、冶金等工矿行业得到广泛应用。如何保证真空断路器稳定的安全运行，保证其高可靠性，机械特性参数的正确选择是保证10kV真空断路器的关合、分断短路电流的能力。本文主要论述分合闸弹簧、油缓冲对机械特性的影响，真空灭弧室绝缘拉杆的调整对机械特性是作用。
2 断路器开距的作用及调整
断路器开距是保证断口隔离可靠性的重要条件，开距调整过大，将造成触头接触行程减小，触头压力不足等问题，运行中易造成触头烧损引发事故。开距调整过小，使断口存在击穿风险，并且在合闸过程中增大接触行程、势必增大触头压力，使操作机构在合闸时易合闸力不足而“拒合”，这将是极大的安全隐患。我们以10kV真空断路器为例说明，一般最小断口距离设定10~13mm，如发现开距不足时，我们可以通过减少分闸油缓冲固定座的垫片数量，达到增大开距的目的。当开距过大时，我们可以通过增加分闸油缓冲固定座的垫片数量，达到减小开距的目的。此方法的前提是动静触头的接触行程符合要求，如接触行程也不满足标准要求，则需通过调节绝缘拉杆来实现，文中后续将详细论述。
3合闸弹跳时间的调整
合闸弹跳时间是断路器在合闸时，动静触头刚合时到合闸静止的时间过程。因真空断路器动静触头是拍合式结构，刚性接触使动触头在接触瞬间又反弹分离，又再次拍合或多次反弹分离拍合，直至动触头静止。10kV真空断路器合闸反弹时间一般要求小于2ms，如合闸弹跳时间过长，断路器在合闸操作时，会导致多次电击穿，加速动静触头的磨损，造成电网安全事故。如发现有合闸弹跳时间过长的情况，首先检查真空灭弧室的导电件等是否紧固，未紧固的导电件间隙在合闸瞬间会造成弹跳的现象。排除导电件紧固问题后，则检查传动机构各轴销及与之相匹配孔的配合间隙，配合间隙的产生主要是零件的加工质量不良造成，此时则需更换相关零件选用合格零件。
4 三相分合闸不同期性
三相分合闸不同期性是断路器在合闸或分闸操作时，A、B、C三相合分时先后顺序的时间差。三相分合闸不同期性超差，断路器合分操作时，使得线路与电器设备处于非全相运行或断开的状态，并且在设备上产生过电压造成绝缘件击穿的损伤，影响设备的绝缘性能造成事故。如三相合闸不同期性超差时，我们通过检查A、B、C三相在合闸操作时，调整明显延迟或超前刚合的那一相。如其中一相明显延迟其余二相刚合，则松开此相真空灭弧室的绝缘拉杆的可调螺母，目的是减小此相开距，使其刚合位提前，减小三相的合闸不同期性。如其中一相明显超前其余二相合闸，则紧固此相真空灭弧室的绝缘拉杆的可调螺母，目的加大此相的开距，使其刚合位延迟，减小三相的合闸不同期性。再复核分闸不同期性，理论合闸不同期合格，分闸同期性也合格，如不合格同理调整。
5 分合闸速度
分闸速度一般制造厂的取值：动静触头刚分点到触头分开后6mm区间内的平均速度。以10kV真空断路器为例，分闸速度的的取值在0.9~1.3m/s，以此限制条件下开断短路电流。如分闸速度过慢，在分断短路电流时，瞬态恢复电压快于触头间的绝缘介质强度的恢复速度，势必延长燃弧时间造成电弧重燃，加速触头的烧损。所以必需保证分闸速度，防止因电弧重燃造成开断失败，引发严重事故。虽然分闸速度快是利好分断短路电流的，但高分闸速度对操作机构及真空管提出更高要求，易加速操作机构运动件的磨损。过高的分闸速度同时会提高分闸反弹的幅值，反弹过大极易造成二次燃弧，从而使分断失败引发事故。如分闸速度超差时，首先排除装配不良运动件卡滞，分闸速度由分闸弹簧的P2值决定，所以需重新检测分闸弹簧的P2值，更换符合设计要求的弹簧。
合闸速度一般制造厂的取值：动静触头刚合点前6mm到触头刚合点区间内的平均速度。以10kV真空断路器为例，合闸速度的的取值在0.5~0.8m/s，以此限制条件下关合短路电流。合闸速度过慢，断路器合关短路电流时，动静触头间预击穿时间加长，加速触头的电磨损，造成触头熔焊等故障。虽然合闸速度快是利好关合短路电流的，但高合闸速度对操作机构及真空管提出更高要求，易加速操作机构运动件的磨损。过高的合闸速度同时会提高合闸弹跳的时间，造成触头的多次重燃引发事故，使关合失败。在合闸速度超差时，首先检查排除装配不良造成的卡滞，合闸速度由合闸弹簧的P2值决定，所以需重新检测合闸弹簧的P2值，更换符合设计要求的弹簧。
6 触头接触行程
触头接触行程就真空断路器触头刚合后，动触头继续移动的行程，此行程由绝缘拉杆内部碟形弹簧压缩完成，同时提供足够的触头接触压力。以10kV真空断路器为例，接触行程一般要求3~4mm。如接触行程过小，断路器在关合、分断短路电流操作后，触头的烧损极易造成触头接触不良，影响动热稳定性，造成事故。如接触行程过大，对断路器的机械性能提出更高要求，一旦断路器不能提供足够的能力保证合闸完成，就容易发生“拒合”现象，并且过大的超程极易损伤真空管，使其“漏气”等故障的发生，影响介电性能。接触行程的调整可通过调节真空灭弧室的绝缘拉杆的可调螺母松紧来实现
在保证接触行程的前提下，如何保证触头压力，也是考核数据之一。触头接触压力不足，同时影响动热稳定性，所以必须对绝缘拉杆碟形弹簧力是合格符合要求的。一般要求碟形弹簧压缩0.5mm时的力值及碟形弹簧压缩3.5mm的力值符合下表的要求，力值可通过碟形弹簧预压螺母调节。
10kV真空断路器触头压力经验值
结束语
真空断路器的机械特性应准确测试，各项数据正确无超差，是保证断路器能承载额定工作电流，关合、分断额定短路电流的关键。真空断路器的机械特性真实反映真空断路器性能水平，制造单位必需确保相关参数的正确性，杜绝对安全事故的发生，保证真空断路器可靠安全的长期运行。
参考文献：
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