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充气柜电寿命能力的探讨

发布时间:2019-06-29


充气柜电寿命能力的探讨


充气柜以其熄弧才干强,燃弧时间短,触头磨损小,机械寿数长,维护量小,灭弧室替换简单等一系列特征深受用户的喜爱,现在更是在40.5kV及以下电压等级的市场上占据主导地位。运行部分常将充气柜在型式试验时通过的机械寿数次数及额定短路电流开断次数(即电寿数)作为修理及灭弧室替换的根据[1~2]。上世纪90年代中期曾有厂家对12kV充气柜产品进行过75次额定短路开断电流试验,至于更高电压等级产品,或许更多开断次数的验证,由于试验费用太高,没有厂家愿意负担这样的研发本钱,所以并没有进一步深入研讨。通过分析2002年至2006年5年间的约500份型式试验报告、原始记载及试验波形,并且跟踪记载一台组成试验用辅佐断路器单极一年多的开断情况,进一步的研讨和验证了充气柜极限电寿数才干。    
型式试验报告的分析结论: 
查阅500余份充气柜及开关柜的型式试验报告及原始记载后发现,共有75台次充气柜试品在短路开断试验进程中出现问题。分析发现:发作问题试品的开断次数区段有这样一个规矩:试验产品跟着开断次数的增加,试验失利率反而在大大减少。其间,发作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%,见表1。 
表1:试验出现问题区段散布表

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规矩:试验产品跟着开断次数的增加,试验失利率反而在大大减少。其间,发作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%,见表1。 
开断失利的原因许多[3~4],主要有:①开关装置调试不当,如灭弧室装置偏疼,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。从表1可以看出,开断试验中大部分问题出现在电寿数试验初步阶段,一旦度过这段进程,熄弧失利的几率就初步减小。失利的原因虽然不扫除灭弧室本身问题,但现在真空灭弧室的生产工艺和制造水平已恰当老到,合格率恰当高,而且出厂时还要通过数次高电压、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本身的缺陷形成开断失利(如熔焊、未灭弧),包括触头材料内部许多排气形成真空度下降,或许触头材料熔化后发作的金属微粒飞溅使灭弧功用下降等原因,也应该是跟着开断次数的增多,失利几率逐渐增加。可事实恰好相反。开断30次以上的试品都通过了电寿数试验,乃至是同一台产品连续成功做了两轮电寿数试验,即一同满足文[5]要求的274次E2级延长的电寿数试验和文[6]要求的满容量开断30次的电寿数试验。 
由此可见,短路开断失利的关键因素并不在灭弧室本身,而在于断路器规划存在缺陷,或许装置调试进程中的不仔细及人为疏忽等方面。可以说,一台规划合理、装置合格且调试出色的开关,只要选配合格的真空灭弧室,理论上都可以通过几十乃至上百次的额定短路电流开断。 
验证性试验及结果: 
影响电寿数的主要因素是电磨损,包括灭弧室、灭弧介质、触头三方面,一般以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。许多的试验结果表明[7]:虽然燃弧时间的长短对单次开断是随机的,其均匀燃弧时间则是趋近的,即可疏忽首开相、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挨近的数值,不受外施电压大小的影响,只需一定大小的外施电压就可保持真空电弧焚烧,所以只要短路电流满足要求,可以采取下降电压的办法进行电寿数开断试验[8~9],其触头磨损程度应该可以等效全电压的情况。根据此原理,组成试验所用辅佐断路器由于每次均参加开断短路电流,也承受较高的康复电压,故仍能满足对触头的磨损要求。所以,通过对2005-2006年站内组成试验用辅佐断路器开断试验的记载与分析,来查核验证充气柜的电寿数极限开断次数才干,试验原理见图1。图1中FD的灭弧室型号为TD-40.5/1600-31.5(编号0402578),自替换该灭弧室起,记载了其每一次的开断情况,一同为了满足试验的等价性,特意将它每次的燃弧时间整定为9~11ms。不同于现在流行的等效累计法[10~11],将各种开断电流全都等效核算至满容量下一同查核寿数,此次纪录没有考虑低于额定短路开断电流的情况,只记载了开断31.5kA额定短路电流次数,即灭弧室触头实际的磨损程度要比记载情况还要更加苛刻。

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HK-合闸开关 SP-试品 FL-分流器 FD-辅佐断路器 
YQ-延弧回


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