真空滅弧室機(jī)械參數(shù)確定原則

　　真空開關(guān)的機(jī)械參數(shù)決定了電氣性能。本文總結(jié)了真空滅弧室和真空開關(guān)的機(jī)械參數(shù)及其關(guān)系，并論述了相關(guān)機(jī)械參數(shù)的來源、確定依據(jù)以及相關(guān)關(guān)系，以此推導(dǎo)出相對最佳的保證開關(guān)電氣性能的機(jī)械參數(shù)。

　　真空滅弧室作為真空開關(guān)絕緣和滅弧的關(guān)鍵器件，其電氣性能靠真空開關(guān)的機(jī)械參數(shù)保證。滅弧室電氣性能和開關(guān)機(jī)械性能之間的關(guān)系，以及什么樣的機(jī)械參數(shù)可以保證真空滅弧室實(shí)現(xiàn)最佳性能，真空技術(shù)網(wǎng)(http://genius-power.com/)認(rèn)為都是需要探討的問題。本文對真空滅弧室和真空開關(guān)的機(jī)械參數(shù)及其相互關(guān)系進(jìn)行分析總結(jié)，并論述相關(guān)機(jī)械參數(shù)的來源和確定依據(jù)，進(jìn)而推導(dǎo)出相對最佳的保證開關(guān)電氣性能的機(jī)械參數(shù)。

1、開關(guān)機(jī)械參數(shù)

　　1.1、滅弧室和開關(guān)的機(jī)械參數(shù)

　　真空滅弧室以及實(shí)現(xiàn)滅弧室開閉的開關(guān)涉及機(jī)械機(jī)構(gòu)的動(dòng)作，其電氣性能除了受結(jié)構(gòu)本身制約外，還受到機(jī)械動(dòng)作相關(guān)參數(shù)的影響，滅弧室自身及其對開關(guān)機(jī)構(gòu)所要求的機(jī)械參數(shù)分別如表1和表2所示。

表1　滅弧室自身機(jī)械參數(shù)

表2　要求開關(guān)達(dá)到的機(jī)械參數(shù)

　　1.2、開關(guān)合閘過程及相關(guān)參數(shù)

　　真空開關(guān)合閘過程中相關(guān)參數(shù)間的順序如圖1所示，各參數(shù)之間的時(shí)間關(guān)系構(gòu)成合閘曲線如圖2所示，合閘曲線的特性直接影響到真空滅弧室的關(guān)合以及分?jǐn)嘈阅堋?/p>

圖1　開關(guān)合閘過程參數(shù)出現(xiàn)順序

圖2　開關(guān)合閘曲線

　　1.3、開關(guān)分閘過程及相關(guān)參數(shù)

　　與開關(guān)合閘過程相似，開關(guān)分閘過程中相關(guān)參數(shù)的出現(xiàn)也有一定的順序，圖3為開關(guān)分閘過程中的參數(shù)關(guān)系。各參數(shù)之間的時(shí)間關(guān)系構(gòu)成分閘曲線，圖4和圖5分別給出了一種理想的分閘曲線和不好的分閘曲線。

圖3　開關(guān)分閘過程參數(shù)出現(xiàn)順序

圖4　開關(guān)理想的分閘曲線

圖5　開關(guān)不好的分閘曲線

　　可以看出，圖4中剛分速度較大，而觸頭分閘超程和分閘觸頭反彈幅值均控制較小，參數(shù)優(yōu)于圖5中參數(shù)。

2、開關(guān)合閘相關(guān)參數(shù)確定原則

　　配用彈簧儲(chǔ)能機(jī)構(gòu)的斷路器，在合閘時(shí)觸頭往往處于加速運(yùn)動(dòng)的狀態(tài)，在閉合時(shí)達(dá)到最高速度。合理的傳動(dòng)比設(shè)計(jì)，可以降低這一速度，但勢必影響分閘速度，因此有一定的局限性。

　　配用永磁機(jī)構(gòu)的斷路器，采用對合閘電流的控制，從而實(shí)現(xiàn)對合閘速度的即時(shí)可控，并使觸頭剛合速度降到接近0m/s，最大限度地降低合閘對滅弧室的機(jī)械沖擊，并大大提升滅弧室的機(jī)械壽命(圖6所示)。

圖6　開關(guān)理想的合閘曲線

　　2.1、平均合閘速度和剛合速度

　　從降低機(jī)械沖擊，從而降低合閘彈跳，增加機(jī)械壽命，減小滅弧室機(jī)械損傷的角度出發(fā)，希望合閘速度尤其是剛合速度要低。但從減小預(yù)擊穿時(shí)間，降低合閘涌流危害，減小觸頭磨損量，降低預(yù)擊穿期間不穩(wěn)定的火花放電造成重復(fù)脈沖電壓發(fā)生的可能性考慮，又希望較高的剛合速度，對于剛合速度的距離定義希望是在合閘電壓預(yù)擊穿的距離內(nèi)。如果速度低導(dǎo)致預(yù)擊穿時(shí)間較長，就需要適當(dāng)提高合閘速度，之所以要適當(dāng)是因?yàn)楹祥l彈跳時(shí)間也會(huì)隨著剛合速度的提高而增加，所以就需要考慮預(yù)擊穿的觸頭燒損與合閘彈跳造成的熔焊相比哪方面的影響更大。一般認(rèn)為對于高電壓開斷短路電流小的參數(shù)，剛合速度需要高一些，合閘彈跳標(biāo)準(zhǔn)可適當(dāng)放寬。而對于低電壓(24kV以下)開斷短路電流較大的參數(shù)，剛合速度要低，主要控制合閘彈跳。

　　2.2、額定觸頭壓力和觸頭預(yù)壓力

　　在關(guān)合過程觸頭剛剛接觸時(shí)，壓緊觸頭的力量是觸頭預(yù)壓力，這時(shí)候超行程還沒有開始，當(dāng)超行程運(yùn)動(dòng)結(jié)束后，施加在觸頭上的力稱作額定觸頭壓力。

3、結(jié)論

　　從真空滅弧室需求出發(fā)分析討論真空滅弧室和真空開關(guān)機(jī)械參數(shù)及其關(guān)系，總結(jié)了相關(guān)機(jī)械參數(shù)的來源及其對開關(guān)性能的影響，分析給出了相關(guān)參數(shù)的確定依據(jù)，為提高真空開關(guān)性能提供了一定的參考。