（陕西宝光真空电器股份有限公司 陕西 宝鸡 721006）
摘要：本文阐述了真空开关各种机械特性参数对真空灭弧室性能的影响，对真空灭弧室的正确使用，以及真空开关日常的安装、调试工作有一定的指导意义。
关键词：真空开关，真空灭弧室， 机械特性参数
0.引言：
随着国内外真空技术及工艺的日益发展，近年来，真空开关以其结构简单、高可靠性、免维修、环境友好等优点，在中压领域输配电电力系统中得到了广泛的使用。而真空灭弧室是真空开关的核心部件，其性能的优异型直接受真空开关机械特性参数的影响，因此调试好机械特性参数对减少真空灭弧室使用过程中的各种事故有非常现实的意义。
1.真空开关的各种机械特性：
1.1触头开距：
触头开距指分闸状态时, 真空灭弧室两触头之间的距离。为便于探讨触头开距，将分闸状态的触头开距称为静态开距，而将分闸操作中的触头开距称为动态开距。对于触头静态开距取决于额定电压、耐压水平及寿命要求。为了提高绝缘水平，应适当增大触头开距；为了提高真空真空的寿命，应减小触头开距。但从开断能力这个角度讲，触头开距过大，将会显著地降低触头间有效纵向磁场的强度，使短路开断能力下降。因此，在增大触头开距时要充分考虑对开断能力的影响。在实际型式试验过程中，根据GB1984的要求，温升及机械寿命试验时是允许在另一台新的真空断路器上试验的，在这种情况下，绝缘和开断试验的这台断路器因综合考虑绝缘性能和开断性能，建议开距尽量取真空灭弧室厂家给定开距范围的中心值；对于另一台做温升和机械寿命试验的断路器可适当减少触头开距，建议去灭弧室厂家给定开距范围的中下限值。对于动态开距因考虑分闸过程中分闸反弹过大导致实际开距较小，动静触头间产生重燃，开断失败。
1.2分、合闸不同期 ：
理想状态下真空断路器的三相开距应该是完全一致的，三相同时关合，同时开断，平均分配能量。但实际调试中是很难达到的，其差值也没有统一的规定。为满足实际运行需要，又引入了触头合闸和分闸不同期性这一指标，来控制三相开距的差值。合闸的不同期性太大容易引起合闸的弹跳，因为机构输出的运动冲量仅由首合闸相触头承受。分闸的不同期性太大可能使后开相管子然弧时间加长，降低开断能力。合闸与分闸的不同期性一般是同时存在的，所以调好了合闸的不同期性，分闸的不同期性也就有了保证。对于触头合闸和分闸不同期性这一指标，真空灭弧室的生产厂家均要求不大于2ms，实际调整时越小越好。
1.3分闸速度:
分闸速度一般分为刚分速度和平均分闸速度。动静触头刚分离瞬间的速度称为刚分速度。平均分闸速度真空灭弧室厂家一般规定为0～75％行程内的平均速度。分闸速度的大小直接影响电流过零后触头间介质强度的恢复速度。如果在电弧熄灭后，触头间介质强度的恢复速度小于恢复电压的上升速度，将造成电弧重燃。分闸速度的指标主要是由额定电压和短路开断电流决定的。真空断路器在短路开断试验中，随着开断电流的逐渐增大，其平均燃弧时间也随之增长，重燃和重击穿的概率增大。因此，对于同一电压等级的真空断路器，开断电流越大，所要求的分闸速度也就越高。型式试验中，燃弧时间越短，对触头的烧损越轻，重燃或重击穿的概率也越小，表明真空断路器的开断能力越强。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆对于真空断路器开断能力影响最大的不是平均分闸速度，而是刚分速度。若刚分速度不高，电弧在第一个过零点动静触头没有达到足够的开距，很容易导致电弧的重燃。因此，从提高开断性能这个角度，刚分速度越大越好。提高刚分速度的另一好处是短路开断时很容易拉断动静触头间轻微的熔焊点。但平均分闸速度则不宜过大，否则，不仅造成分闸反弹的增大，而且对操作机构和真空灭弧室波纹管是有损害的。所以做开断试验时，真空灭弧室厂家一般建议分闸速度尽量调整至平均速度范围的上限值，做机械寿命试验时分闸速度调整至平均速度范围的下限值。
1.4合闸速度：
合闸速度是指开关合闸过程中，动触头向静触头运动运动的平均速度 (30%开距~触头闭合位置) 。平均合闸速度主要影响触头的电磨蚀。如合闸速度太低，则预击穿时间长，电弧存在的时间长，触头表面电磨损大，甚至使触头熔焊而粘住，降低灭弧室的电寿命。但速度太高，容易产生合闸弹跳，弹跳时间过长也易产生合闸熔焊。操动机构输出功也要增大，对灭弧室和整机机械冲击大，影响产品的使用可靠性与机械寿命。型式试验前实际调整时建议合闸速度尽量靠近真空灭弧室厂家给定范围的中心值。
1.5触头压力：
真空断路器在合闸状态时，操动机构施加给真空灭弧室的外加压力与真空灭弧室的触头自闭力之和为真空灭弧室的触头压力。触头压力分为触头初压力和触头终压力。由于真空灭弧室在焊接后其自闭力是固定的，触头终压力的大小主要取决于触头弹簧的刚度和超行程；触头初压力的大小主要取决于触头弹簧的刚度和预压缩量。触头压力主要有以下作用：1)可以使真空灭弧室的接触电阻保持在规定的数值之内；2)可以满足动稳定试验的要求，在做动稳定试验时，触头终压力必须大于动稳定电流所产生的斥力，否则会导致真空灭弧室触头熔焊，导致试验失败；3)可以抑制合闸弹跳，足够的触头初压力是减小合闸弹跳的有效措施之一；4)可以预防短路关合时由于过大的触头斥力而产生的触头熔焊，型式试验中短路合分操作时触头间的熔焊绝大多数都是由于触头终压力不足造成的。 5）在分闸时使动触头获得一定的初始加速度，提高刚分速度，拉断轻微熔焊点，有利于开断的顺利通过。在保证上述作用的前提下，触头压力也不宜过大。过大的触头压力既增加了操动机构的合闸功，也易造成真空灭弧室在合闸时的机械损伤，如触头的变形和导电杆的弯曲及压缩等。型式试验前实际调整时建议取中心值以上。
1.6合闸弹跳 ：
合闸弹跳是指从触头第一次接触开始到触头稳定接通时刻的时间。在短路关合时合闸弹跳时间过长，电弧烧蚀时间过长易导致触头熔焊。影响合闸弹跳的因素较多，为抑制合闸弹跳，真空开关厂家需要采取的措施：1)选择初压力较大的触头弹簧；2)合闸速度不能太高；3)保证足够的超行程；4)尽量减小动端质量；5)减小机构传动环节的装配间隙；6)保证真空断路器各支撑部件的强度及相关部分的螺栓紧固不松动等。型式试验过程中短路关合时产生的电动力是阻止触头关合的斥力，对弹跳有一定的缓解作用，所以实际短路关合时的弹跳会比空载时测得的弹跳要小一些。各真空灭弧室生产厂家一般要求合闸弹跳时间不大于2 ms，实际调整时越小越好。
1.7分闸反弹：
分闸触头反弹幅值是指真空开关在分闸时，触头完全分开到达分闸位置后，由于机械撞击将发生分闸弹跳，以分闸位置为基准，动触头向合闸方向的最大偏离值。真空断路器在开断过程中出现反弹是不可避免的。过大的分闸反弹将会引起开断过程中的重燃，对波纹管的寿命也有一定的影响。影响分闸反弹的因素有两个，一个是平均分闸速度，另一个是分闸缓冲器的缓冲性能。为提高分闸速度来调整分闸弹簧时必须兼顾对分闸反弹的影响。因缓冲器受温度影响较大，所以做型式试验时必须监测环境温度，确保分闸反弹小于2mm，实际调整时分闸反弹越小越好。
2.结论：
本文罗列了与真空灭弧室性能有关的机械特性参数，阐述了各种机械特性参数对真空灭弧室性能的影响。要求真空开关的各种机械特性参数必须满足真空灭弧室的要求，使得真空灭弧室性能达到最佳状态，确保顺利通过各种苛刻的型式试验考核。
参考文献：
[1]王季梅，《真空灭弧室的设计、制造及应用》，西安交通大学出版社1993.
[2]苑舜，《真空断路器操动机构的设计与优化》，中国电力出版社，1997.
[3]徐国政、张节容、钱家骊等，《高压断路器原理和应用》，清华大学出版社，2000.
论文作者:苏永宁, 张丕
论文发表刊物:《科技新时代》2019年7期
论文发表时间:2019/9/10
标签：触头论文; 速度论文; 真空论文; 熔焊论文; 压力论文; 机械论文; 型式论文; 《科技新时代》2019年7期论文;