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影响户外高压真空断路器电寿命能力的相关因素讨论发布时间:2018-7-23?|?来源:上海上硕电气有限企业

通过对约500多份型式试验报告、原始记录及试验波形,并且跟踪一台合成试验用辅助户外高压真空断路器单极一年多的开断情况,相关型式试验报告的分析结论:
查阅500余份真空断路器及开关柜的型式试验报告及原始记录后发现,共有75台次真空断路器试品在短路开断试验过程中出现问题。分析发现:发生问题试品的开断次数区段有这样一个规律:试验产品随着开断次数的增加,试验失败率反而在大大减少。其中,发生问题的开断次数区间在1~10次中的占65.3%,11~20次中的占24.0%,21~30次中的占10.7%,30次以上的为0%。
规律:试验产品随着开断次数的增加,试验失败率反而在大大减少。其中,发生问题的开断次数区间在1~10次中的占65.3%,11~20次中的占24.0%,21~30次中的占10.7%,30次以上的为0%。  
户外高压真空断路器开断失败的原因很多,主要有:

①开关装配调试不当,如灭弧室安装偏心,紧固螺丝松动,反弹或弹跳过大;

②机构可靠性差,行程特性曲线不理想;

③灭弧室内部缺陷,如真空度不合格,老炼不充分等。

从相关的试验记录数据可以分析出:开断试验中大部分问题出现在电寿命试验开始阶段,一旦度过这段过程,熄弧失败的几率就开始减小。失败的原因尽管不排除灭弧室本身问题,但现在真空灭弧室的生产工艺和制造水平已相当成熟,合格率相当高,而且出厂时还要经过数次高电压、小电流的充分老炼,多道真空度检测工序,出现问题的概率应该说很小。其实就算是由于灭弧室自身的缺陷造成开断失败(如熔焊、未灭弧),包括触头材料内部大量排气造成真空度下降,或者触头材料熔化后产生的金属微粒飞溅使灭弧性能下降等原因,也应该是随着开断次数的增多,失败几率逐渐增加。可事实恰好相反。开断30次以上的试品都通过了电寿命试验,甚至是同一台产品连续成功做了两轮电寿命试验,即同时满足相关要求的274次E2级延长的电寿命试验和相关要求的满容量开断30次的电寿命试验。  
由此可见:
短路开断失败的关键因素并不在灭弧室本身,而在于断路器设计存在缺陷,或者装配调试过程中的不认真及人为疏忽等方面。即一台设计合理、装配合格且调试良好的开关,只要选配合格的真空灭弧室,理论上都能够通过几十甚至上百次的额定短路电流开断。
验证性试验及结果:  
影响电寿命的主要因素是电磨损,包括灭弧室、灭弧介质、触头三方面,通常认为起决定作用的是触头的磨损,其取决于电弧能量即开断电流和燃弧时间。
大量的试验结果表明:
虽然燃弧时间的长短对单次开断是随机的,其平均燃弧时间则是趋近的,即可忽略首开相、后开相的影响,完全用开断电流作为参考量。  根据真空电弧理论分析可知,真空电弧电压是一个接近的数值,不受外施电压大小的影响,只需一定大小的外施电压就可维持真空电弧燃烧,所以只要短路电流满足要求,可以采取降低电压的方法进行电寿命开断试验,其触头磨损程度应该能够等效全电压的情况。依据此原理,合成试验所用辅助断路器由于每次均参与开断短路电流,也承受较高的恢复电压,故仍能满足对触头的磨损要求。所以,通过对一整年站内合成试验用辅助断路器开断实验的记录与分析,来考核验证真空断路器的电寿命极限开断次数能力。
共进行40.5kV、31.5kA等级各种产品试验约20台,该极灭弧室总共开断31.5kA电流211次,累计开断电流6600kA,累计燃弧时间约为1900ms。7月27日,将此极灭弧室作为试品进行了40.5kV、31.5kA合成开断试验,一共进行了3次有效开断,其中,一次对称电流开断,燃弧时间为8.5ms;一次大半波中燃弧开断,燃弧时间为10ms;一次大半波长燃弧开断试验,燃弧时间为12ms(T100a可以说是短路开断试验里最严酷的项目之一),3次开断均成功,图3、图4为开断试验波形。随后又对该灭弧室进行了绝缘试验,其中工频耐压达到100kV,高于标准要求(95kV),冲击耐受电压水平略低于标准要求(185kV),达到182kV。这充分证实了此只灭弧室仍然具备很强的灭弧能力,能够满足继续使用的条件[12]。剖解后发现:尽管触头面开槽大部分已熔化粘连,局部已产生凹坑,但触头表面烧损最严重处只有约1.4mm,且触头燃弧覆盖面比较均匀,且金属蒸汽对屏蔽筒的喷溅也比较轻微,说明纵磁场结构电极控弧能力很强。触头烧损情况见图4。
    当然,并不是说每个批次生产的真空灭弧室都能达到200次以上的电寿命能力,其差异还是存在的,但是,根据在试验站的多年工作经验,辅助断路器大多能够完成150次以上的额定短路电流开断,因此,该只灭弧室并不属于个例,应该是带有普遍性的。
    通过上述验证性试验证明,户外高压真空断路器电寿命能力比现有提供的相关数据要大,具体大多少,由于相关试验的费用比较高的问题,并没有相应的确切数值。

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