摘要：真空断路器是确保电网能够正常运行和故障情况下能够达到保护人身财产安全的重要设备，合闸弹跳控制的好坏直接影响到真空断路器的稳定运行。本文对真空断路器弹跳试验进行了简单描述，对合闸弹跳产生的原因及危害进行了阐述与分析，并总结了减少合闸弹跳时间的方法措施，希望能够为真空断路器的安全调试与使用保驾护航。
关键词：高压；弹跳；合闸速度
引言：
目前，真空断路器均采用对接式触头，合闸速度较高，触头在合闸过程中必然产生弹跳。弹跳时间延长真空电弧的燃弧时间就会延长。真空电弧是一种弧体温度高达七、八千度的高温等离子体。弹跳时间过长，燃弧时间增加，使触头表面熔化的深度和广度都增加，合闸时就会造成两触头界面接触，瞬间冷却后两触头熔焊在一起。这种熔焊，靠操作机构几千牛顿的分闸力是不容易拉开而造成开断失败。有时即使分闸力能拉开，但常常把触头表面拉变形，造成开断后恢复电压短路。还会使波纹管受到强迫振动而容易出现裂纹，导致灭弧室漏气。
一、合闸弹跳产生的原因及危害
合闸弹跳是指断路器的动触头与静触头碰撞接触后被反作用力推开，然后再接触又被推开的往复现象。该过程经过几次反复运动，在允许的时间范围内停止。从本质上说，合闸弹跳的瞬间过程中会引起设备产生LC高频振荡，振荡的频率、振幅与诸多因素有关：触头弹簧的弹跳压力、合闸速度、开距以及真空断路器的触头材料等，同时安装调试质量、零部件的加工精度也影响其合闸弹跳时间的长短。经过实践证明，触头材料的硬度越大，弹跳时间越长；触头材料的硬度相同时，触头压力越大，弹跳时间越短。
1、带电操作的影响
当断路器带电操作时，若两触头之间存在弹跳，真空电弧的燃弧时间就会延长。真空电弧是一种弧体温度高达七、八千度的高温等离子体。弹跳时间过长，燃弧时间增加，使触头表面熔化的深度和广度都增加，合闸时就会造成两触头界面接触，瞬间冷却后两触头熔焊在一起。这种熔焊，靠操作机构几千牛顿的分闸力是不容易拉开而造成开断失败。有时即使分闸力能拉开，但常常把触头表面拉变形，造成开断后恢复电压短路。因此，熔焊的结果是断路器开断成败的关键。在一定范围内，合闸弹跳最主要的危害在于加速了灭弧室触头的磨损进而导致灭弧室电寿命的缩短。
2、接触电阻的影响
与此同时，电气触头的接触电阻也会对真空断路器的合闸弹跳产生一定影响，它主要取决于两导体直接接触的载流面积、接触面受到的压力以及接触面的腐蚀程度。电气触头本身由于凹凸不平，在没有足够的压力的情况下，其接触面有效载流面积将减小而导致接触电阻增加。如果触头的接触面受热氧化腐蚀，其电阻率也会增大从而增加接触电阻。
3、合闸不同期性的影响
在对高压真空断路器调试过程中,往往要求合闸不同期性愈小愈好。但实际测试过程中发现,当合闸不同期接近0 ms过程中,经常发现合闸弹跳时间相对较长。而在一定范围提高合闸不同期性,合闸弹跳性减弱,弹跳时间相对减少。产生这一现象的原因是合闸过程三相触头振动相互叠加影响的结果。合闸过程每一相触头振动可以分解为两个阶段,第一个阶段是施加一定载荷(合闸输出功、触头预压力、触头自闭力)引起的强迫振动;第二个阶段是合闸到位后卸载系统进行的自由振动。
4、加工装配过程产生的影响
安装质量,传动零部件如铝支架、灭弧室、销轴、导向板、主轴等零部件的加工精度将直接影响真空断路器合闸弹跳时间的长短。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆为了把真空断路器的合闸弹跳减小到规定范围内,通常采取以下措施: ①提高相关零部件的加工精度。②加强装配工艺质量控制,提高装配工艺质量。
5、测试方式产生的影响
一般情况下,在对高压真空断路器进行机械特性试验时,都不连接母排。单独测试断路器时,经调试后弹跳时间能够控制在很小的范围内,但一旦对断路器进行现场测试或装入高压开关柜内测试发现弹跳经常变得非常大,甚至超出弹跳上限值,增加二次调试工作量。这是因为单独测试时不连接母排,合闸过程静支座端缓冲效果相对明显;而装入高压开关柜后,动、静铝支架都连接上母排,既产生受力变形降低传动准确可靠性,又相对降低缓冲效果,导致弹跳加剧。因此,在测试高压真空断路器时应考虑装入高压成套设备后机械特性参数的变化,同时还要提高高压成套设备装配工艺质量,减少其对断路器机械特性参数的不利影响,提高真空断路器的测试质量。
综上所述，在真空断路器频繁启动的情况下，灭弧室动、静触头，操作机构和紧固件的机械磨损较大，引起触头过热和电气合闸弹跳时间延长；合闸弹跳加速了触头的磨损，机械疲劳导致动、静触头压力减小，造成回路接触电阻增大以及后来的触头熔焊现象，导致真空接触器电动分闸分不开的故障。
二、减小合闸弹跳时间的方法
在合闸过程中，由于动、静触头的非弹性碰撞所引起的弹跳，我们可以采取以下措施来控制。
1.适当降低动触头系统的质量。通过缩短导电杆的长度，选用轻质的绝缘子，减小导电夹、软连接的尺寸等方法实现。
2.减小碰撞前后速度差的绝对值。在实际过程中，当合闸速度减小到一定程度时，会使合闸功不足，加剧弹跳的幅度，故不能通过减小合闸速度来实现。我们只能设法使碰撞后的速度尽可能减小：在动触头系统上加装压簧，在断路器合闸时使其压缩，产生一个预压力即触头的初压力，以抵消动触头的回弹力。
3.增大动静触头的碰撞时间。提高配件的加工精度，在静端使用缓冲元件，如橡胶垫圈、缓冲器等，以增加撞击的接触时间。
4.加强装配工艺质量控制，提高装配工艺质量。在真空断路器装配过程中，使支座与轴、换向器与钢销、轴等紧密配合，减小间隙。同时做到不使真空灭弧室受到额外应力，调整导向管的位置，使灭弧室动触头运动轨迹，在灭弧室的轴心上，真空灭弧室动触头活动自如，无任何卡涩现象。
5. 缩短弹跳时间
根据总结出的原因。结合笔者多年的维修经验，我们还可以采取下列措施来缩短弹跳时间。
（1）提高相关配件的加工工艺，使支座与轴、换向器与钢销、轴等各个部分能紧密配合，减小间隙。
（2）提高装配工艺质量，在真空断路器装配过程中，注意安装合理，不使真空灭弧室受到额外应力，调整导向管的位置，使灭弧室动触头运动轨迹在灭弧室的轴心上，真空灭弧室动触头活动自如，无任何卡涩。
（3）适当加大触头超程弹簧预压力。断路器的各项参数性能是相互影响的，调整要从多方面周全的考虑。此外一些公司不能很好的把握真空断路器的某些重要零件的生产工艺，比如在金属材料的调质处理上，刚度、韧性不适度，致使开关动态参数与静态参数偏离严重，直接影响了真空断路器断开的成功率，影响了开关的使用寿命，因此生产厂家对此应给以足够的重要重视。只有从各方面综合考虑，从各方面加强技术把关，才能有效的降低断路器的合闸弹跳。
三、结束语
真空断路器是确保电网能够正常运行和故障情况下能够达到保护人身财产安全的重要设备，合闸弹跳控制的好坏直接影响到真空断路器的稳定运行。本文对真空断路器弹跳试验进行了简单描述，对合闸弹跳产生的原因及危害进行了阐述与分析，并总结了减少合闸弹跳时间的方法措施，希望能够为真空断路器的安全调试与使用保驾护航。
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论文作者:张炯,李桂芹,赵长顺
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2017年第29期
论文发表时间:2018/3/5
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