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真空斷路器技術參數機械參數

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  內真空斷路器技術參數機械參數額定電壓指斷路器長期工作的標準電壓(對三相系統指線電壓)。電力系統在運行中允許有+5%的波動,斷路器必須適應在電壓變化范圍內能長期工作,為此斷路器出廠時都以最高工作電壓進行鑒...
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真空斷路器技術參數機械參數

額定電壓
斷路器長期工作的標準電壓(對三相系統指線電壓)。電力系統在運行中允許有+5 %的波動,斷路器必須適應在電壓變化范圍內能長期工作,為此斷路器出廠時都以最高工作電壓進行鑒定。如:對3 ~ 220kV范圍內,其最高工作電壓較額定電壓約高15%左右;對330kV以上,規定最高工作電壓較額定電壓高10%。

額定電流:
指在額定頻率下長期通過此電流時,斷路器無損傷,且各部分發熱不超過長期工作時最高允許發熱溫度。我國規定額定電流為: 200、 400、 630、(1000) 、1250、1600、(1500)、2000、3150、4000、 5000、6300、8000、10000、12500、 1 6000、20000A。

額定開斷電流和額定斷流容量
( 1 )斷路器在開斷操作時,首先起弧的某相電流稱為開斷電流。在額定電壓下,能保證正常開斷的最大短路電流稱為額定開斷電流。它是標志斷路器開斷能力的一個重要參數。
我國規定額定開斷電流為: 1.6、3.15、 6.3、 8、10、12.5、 16、 20、 25、 31.5、 40、 50、 63、 80、 100kA等。( 2 )把額定條件下的開斷能力稱為額定斷流容量。三相電路的額定斷流容量,以MVA )表示。我國根據國際電工委員會( IEC )的規定,現只把額定開斷電流作為表征開斷能力的唯一參數 ,而斷流容量僅作為描述斷路器特性的一個數值。

關合能力
斷路器關合短路故障能力的參數為額定關合電流。其數值以關合操作時,瞬態電流第一個 大半波峰值來表示,制造部門對關合電流一般取額定開斷電流的倍即
INg= 1.8v2 INkd= 2.55INKd
式中
INg
額定關合電流,kA;
INKd_
額定開斷電流,kA。
斷路器關合短路電流的能力除與滅弧裝置性能有關外,還與斷路器操動機構的合閘功率的大小有關。

耐受性能
斷路器應具有足夠的耐受短時短路電流作用的能力,簡稱耐受能力。短時熱電流(熱穩定電流)在規定的時間內 (規定標準時間為2s,需要大于2s時推薦4s )斷路器在合閘位置可能經受的短時熱電流有效值( kA ), 稱為短時熱電流(或短時耐受電流), 斷路器標準中規定Ir= INkd短時熱電流通過斷路器時,各零部件的溫度不應超過短時發熱最高允許溫度,且不致出現觸頭熔接或軟化變形,以及其它妨礙正常運行的異常現象。允許發熱最高溫度數值隨材料而異。

峰值耐受電流
峰值耐受電流亦稱動穩定電流,即在規定的使用條件和性能下,斷路器在合閘位置時所能經受的電流峰值。它與關合電流不同的是,峰值耐受電流是斷路器處于合閘位置時通過的短路電流,而關合電流則是由于斷路器關合短路故障所產生的短路電流。峰值耐受電流也是以短路電流的第一個大半波峰值電流來表示,且
Idw=INg=2.55INkd
峰值耐受電流反映了斷路器承受由于短路電流產生電動力的耐受性能,它決定斷路器的導電部分和絕緣支撐件的機械強度以及觸頭的結構形式。

操作性能
(1)全開斷時間是指斷路器接到分閘命 令瞬間起到電弧熄滅為止的時間間隔。即
tkg= tgf+ th
式中
tkg--全開斷時間, s;
tgf-分閘時間, s;從斷路器接到分閘命令瞬間到所有相的觸頭都分離的時間間隔,亦稱為斷
路器固有分閘時間;
th _
燃弧時間,s;是指某-相首先起弧瞬間到所有相電弧全部熄滅的時間間隔。

真空滅弧法
真空具有較高的絕緣強度,如果將開關觸頭裝置置于真空容器,則在電流過零時,即能熄滅
電弧。為防止產生過電壓,應當不使觸頭分開時,電流突變為零。一般應在觸頭間產生少量
金屬蒸汽,形成電弧通道。當交流電流自然下降過零前后,這些等離子態的金屬蒸汽便在真
空中迅速飛散而熄滅電弧。

操作順序
自動重合閘的操作循環:分一θ_ 合分一T一 合 分。θ為斷路器開斷故障電路,從電弧熄滅起到電路重新接通的時間,稱為無電流間隔時間,-般為0.3s或0.5s ;
T為強送電時間,-般為180s。
斷路器開斷時間與無電流間隔時間之和稱為自動重合閘時間。金屬短接時間系指斷路器重合閘操作后,觸頭閉合到第二次觸頭分開所需用的時間。

開斷時間示意圖
全開斷時間是說明斷路器開斷過程快慢的主要參數,它直接影響故障對設備的損壞程度、故障范圍、傳輸容量和系統的穩定性。
斷路器開斷時間示意圖
(2 )合閘時間處于分閘位置的斷路器,從接到合閘命令瞬間起到所有相的觸頭均接觸為止的時間稱為合閘時間。

◆額定頻率
在規定的使用和性能條件下能連續運行的電網頻率數值我國大部分為:50HZ

真空斷路器的壽命
電壽命- +額定工作電流電壽命
- +額定短路電流電壽命
→不同開斷電流的壽命
機械壽命-機械傳動的可靠性。電磁機構:彈簧機構;永磁機

機械壽命試驗:在不更換零件及規定的機械特性條件下,驗證開關設備能否承受規定的分合空載操作次數的試驗真空壽命→15~20年真空壽命
-→影響因素:外殼、波紋管、釬焊封接

真空斷路器的主要機械特性參數及其物理含義
1、觸頭開距
2、觸頭接觸行程
3、額定觸頭壓力
4、機械行程特性 曲線-----分閘速度-----. 合閘速度
5、_(合閘時)動觸頭彈跳時間
6、觸頭三極合閘及分閘不同期

觸頭開距
處于分閘位置的開關裝置的一極的觸頭間或任何與其相連的導電部件間的總間距。
電極間的電場分布、電場強度.....絕緣水平
電極間的磁場強度、電弧電壓、電弧中的等離子體消散時間..... 開斷能力
波紋管的機械壽命.....斷路器的壽命
開斷12kV的真空斷路器觸頭開距為3^ 4mm時,具有各種電流的能力。
12kV的真空斷路器觸頭開距一-般為10~ 12mm,近期產品常見的為8 ~10mm

觸頭接觸行程
觸頭接觸行程也稱觸頭超行程。對接式開關管的兩觸頭間必須有一定的壓力才能正常工作,故當兩觸頭接觸時,還需要一個中間彈簧來提供這個力,中間彈簧的壓縮量稱為觸頭接觸行程。接觸行程的主要作用是:為真空開關的一對平面對接式觸頭提供足夠大的壓力,在觸頭燒損后和傳動系統產生機械形變后,仍能使開關觸頭保持良好的接觸

額定觸頭壓力
觸頭壓力是用來滿足開關對接觸電阻和在通過峰值耐受電流時對機械強度的要求。額定觸頭壓力是制造廠對該參數在規定操作條件下的規定值。阻的要求和開關在通過峰值耐受電流時對機械強度的要求。分閘時動觸頭的剛分速度主要取決于:觸頭接觸壓力x觸頭接觸行程。

機械行程特性曲線(分閘速度、合閘速度)
GB1984-2004規定的機械行程(分閘)特性曲線

高壓真空斷路器機械行程特性曲線(分閘)
參考的機械行程特性可以用來確定:該參考曲線上下允許偏差的限值。根據該參考曲線,可以從分閘時的觸頭分離時刻和合閘時的觸頭接觸時刻到觸頭行程終止時刻劃出兩條包絡線。
在該曲線上找到觸頭剛分6mm時的點,經過運算就可以得出以前定義得平均分閘速度。
斷路器的分閘速度一般而 言越高越好,這樣可以使首開相在電流趨近于0前2~ 3ms時能開斷故障電流:否則首開相不能開斷而延至下一相,原來首開相變為后開相,燃弧時間加長了。增加了開斷難度,甚至使開斷失敗。但分閘速度太高,分閘時動觸頭的反彈幅值也大,容易產生重燃。另外分閘速度高,必然是機構的輸出功增大,這就要求整機的機械強度提高,降低了技術經濟指標。35KV真空斷路器

高壓真空斷路器機械行程特性曲線(合閘)
該曲線(實測)上可以找到以前定 義的任一點的速度和某區間的平均合閘速度。
平均合閘速度主要影響觸頭的電磨蝕。如果合閘速度太低,首先是有可能合不上閘,使斷路器作一次不正常的合分操作。其次是預擊穿時間過長,電弧存在的時間長,觸頭表面電磨損大,甚至使觸頭熔焊而粘住,降低滅弧室的電壽命。但速度太高,容易產生合閘彈跳,操動機構輸出功也要增大,對滅弧室和整機機械沖擊大,影響產品的使用可靠性與機械壽命。GB1984-2004,對分閘、合閘速度沒提出要求。

高壓真空斷路器(合閘時)動觸頭彈跳時間
從觸頭第一次接觸開始到觸頭穩定接通時刻的時間。合閘彈跳大大加劇了觸頭的電磨損:同時它也會引起電力系統或設備產生LC高頻振蕩,振蕩產生的過電壓對電氣設備的絕緣可能造成傷害甚至損壞。當合閘彈跳時間小時,不會產生較大的過電壓,設備絕緣不會受損,在關合時動靜觸頭之間也不會產生熔焊。影響合閘彈跳時間的因素: 1. 動觸頭運動速度(盡可能小)2.斷路器運動部分慣量(盡可能小)3.觸頭工作壓力與觸頭接觸行程(壓力大一些,行程長一點)4.各運動部件的傳動配合情況(配合要好一點,觸頭壓簧要有一定的裕度, 不能壓到極限)。

開關觸頭合閘(及分閘)時的三極不同期性
斷路器在工作時,三極不能同時閉合或分離,分別稱為合閘不同期性和分閘不同期性,用時間來表示。
工人在進行裝配時一定要考慮對斷口開距的調整,以保證這同期性。同期性相差很大時,難免對開斷能力產生影響,但在正常情況下是不會發生的,開距差異不會超過1mm,由于分閘速度較高,故同期性不難保證2ms。合閘不同期性太大容易引起合閘彈跳,因為機構輸
出的運動沖量僅由首合閘觸頭承受。分閘不同期性太大可能使后開相滅弧室燃弧時間加長,降低開斷能力。
合閘與分閘不同期性一般同時存在, 所以調整好了合閘不同期性分閘不同期性也就有了保證。產品中要求合分閘不同期性小于2ms

高壓真空斷路器分閘時(動觸頭)反彈幅值
在分閘操作過程中,動觸頭達到分閘位置后返向靜觸頭方向運動的最大距離。
分閘時(動觸頭)反彈幅值會影響:開關管的機械壽命。分閘時(動觸頭)反彈幅值存在等于增大了觸頭開距。過大的觸頭開距,使電弧不穩定,從而引起開斷能力的下降和截流值的提高。分閘反彈在往回運動時,由于觸頭開距變小等原因,在切斷容性負載時可能會導致重擊穿。
影響因素: 1. 分閘終了前的即時速度(要小)。2. 觸頭彈簧的初壓力不足,由于慣性力將使彈簧產生較大壓縮而增大彈振。3.傳動部分的配合間隙。4. 分閘緩沖器。

高壓真空斷路器分閘過行程(過沖)
在分閘操作過程中,動觸頭達到分閘位置后,繼續向遠離靜觸頭方向運動的最大距離。

合閘時間、分閘時間
合閘時間(空載)
處于分閘位置的斷路器,從合閘回路帶電時刻到所有極的觸頭都接觸時刻的時間間隔。
分閘時間(空載)
處于合閘位置的斷路器,從分閘脫扣器帶電時刻到所有各極的弧觸頭分離時刻的時間間隔。(不含自脫扣斷路器)

高壓真空斷路器特性參量術語
1.額定電壓在 規定的使用和性能的條件下能連續運行的最高電壓,并以它確定高壓開關設備的有關試驗條件。
2.額定電流_在 規定的正常使用和性能條件下,高壓開關設備主回路能夠連續承載的電流數值。
3.額定頻率在 規定的正常使用和性能條件下能連續運行的電網頻率數值,并以它和額定電壓、額定電流確定高壓開關設備的有關試驗條件。
4.額定電流開斷電流在規定條件 下,斷路器能保證正常開斷的最大短路電流。
5.額定短路關合電流-在額定電壓以及規定使用和性能條件下,開關能保證正常開斷的電大短路峰值電流。
6.額定短時耐受電流(額定熱穩定電流)一在規定的使用和性能條件下,在確定的短時間內,開關在閉合位置所能承載的規定電流有效值。
7.額定峰值耐受電流(額定熱穩定電流)一在規定的使用和性能條件下,開關在閉合位置所能耐受的額定短時耐受電流第一個大半波的峰值電流。
8.額定短路持續時間(額定動穩定時間)一-開關在合位置所能承載額定短時耐受電流的時間間隔。
9.溫升一開關設備通過電流時各部位的溫度與周圍空氣溫度的差值。
10.功率因數(回路的)一開 關設備開合試驗回路的等效回路,在工頻下的電阻與感抗之比,不包括負荷的阻抗。
11.額定短時工頻耐受電壓一按規定的條件和時間進行試驗時,設備耐受的工頻電壓標準值(有效值)。
12.額定操作(雷電)沖擊耐受電壓一在 耐壓試驗時,設備絕緣能耐受的操作(雷電)沖擊電壓的標準值。

高壓真空斷路器操作術語
1.操作一-動觸頭從- -個位置轉換至另一個位置的動作過程。
2.分(閘)操作開關從臺位置轉換到分位置的操作。
3.合(閘)操作一開關從分 位置轉換換到合位置的操作。
4.“合分”操作-_開關合后, 無任何有意延時就立即進行分的操作.如有多位置,則需通過所有的其他位置。
6.操作順序--具 有規定時間間隔和順序的一連串操作。
7.自動重合(閘)操作_開關分后經預定時間自動再次合的操作順序。
8.關合(接通)__用 于建立回路通電狀態的合操作。
9.開斷(分斷) _在通電狀態 下,用于回路的分操作。
10.自動重關合在 帶電狀態下的自動重合(閘)操作。
11.開合開斷和關 合的總稱。
12.短路開斷一對短路故障電流的開斷。
13.短路關合一對短路故障電流的關合。
16.行程觸頭的一分、 合操作中,開關動觸頭起始位置到任一- 位置的距離。
17.超行程一合閘操作中, 開關觸頭接觸后動觸頭繼續運動的距離。
18.分閘速度一開關分 (閘)過程中,動觸頭的運行速度。
19.觸頭剛分速度一 開關合(閘)運程中,動觸頭與靜觸頭的分離瞬間運動速度。
20.合閘速度一開 關合(閘)過程中,動觸頭的運動速度。
21.觸頭剛合速度一開關合 (閘)過程中,動觸頭與靜觸頭的接觸瞬間運動速度。
22.開斷速度一開 關在開斷過程中,動觸頭的運動的速度。
23.關合速度一開 關在關合過程中,動觸頭的運動的速度。

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