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真空斷路器采用真空滅弧室，真空滅弧室中動(dòng)觸頭和靜觸頭采用平面對(duì)接方式接觸。為保證動(dòng)觸頭和靜觸頭良好的接觸，必須保證足夠的觸頭壓力；在真空斷路器合閘過(guò)程中，動(dòng)觸頭具有合理的合閘速度(一般控制在0.4～0.8 m/s)，合閘瞬間動(dòng)觸頭和靜觸頭發(fā)生彈性碰撞，觸頭壓力又將動(dòng)觸頭保持在合閘位置，出現(xiàn)動(dòng)觸頭反復(fù)的跳動(dòng)過(guò)程，即彈跳現(xiàn)象產(chǎn)生。在合閘時(shí)動(dòng)靜觸頭剛接觸直至動(dòng)靜觸頭穩(wěn)定接觸瞬間為止的時(shí)間間隔即為彈跳。彈跳時(shí)間為n ms。
合閘彈跳對(duì)真空斷路器影響目前業(yè)內(nèi)關(guān)于合閘彈跳對(duì)真空斷路器的影響存在兩種看法。
1、彈跳無(wú)害論
型式試驗(yàn)中真空滅弧室觸頭熔焊分不開時(shí)就把原因歸結(jié)到合閘彈跳上是不合理的。分析中做單分試驗(yàn)和動(dòng)熱穩(wěn)定時(shí)也出現(xiàn)熔焊，那又如何解釋呢?認(rèn)為只要有足夠大的觸頭壓力完全可以避免動(dòng)靜觸頭的熔焊，與合閘彈跳并沒(méi)關(guān)系。合閘彈跳時(shí)間n ms不等于觸頭回彈了n ms，合閘彈跳時(shí)間越長(zhǎng)，觸頭熔焊越嚴(yán)重的觀點(diǎn)并不一定成立。合閘彈跳時(shí)間是在空載時(shí)測(cè)得，而在負(fù)載時(shí)也會(huì)有預(yù)擊穿發(fā)生，伴隨著產(chǎn)生和合閘方向相反的電動(dòng)力，這相當(dāng)于一個(gè)緩沖器.此時(shí)有可能沒(méi)有彈跳。認(rèn)為真空斷路器開斷失敗、重?fù)舸┖陀|頭熔焊等和合閘彈跳毫無(wú)關(guān)系，甚至主張將這一指標(biāo)從技術(shù)條件中刪除。
2、彈跳有害論
真空斷路器合閘彈跳過(guò)程中，動(dòng)觸頭在觸頭壓力的作用下回彈距離小，電弧不會(huì)熄滅，容易導(dǎo)致滅弧室的動(dòng)、靜觸頭電弧燒損。彈跳時(shí)間過(guò)長(zhǎng)的主要危害在于加速了真空滅弧室觸頭的電磨損，從而導(dǎo)致滅弧室電壽命縮短。在關(guān)合峰值電流時(shí)，真空斷路器發(fā)生合閘彈跳現(xiàn)象，真空滅弧室內(nèi)電弧能量會(huì)迅速積累，容易產(chǎn)生動(dòng)靜觸頭發(fā)熱熔焊現(xiàn)象，特別是關(guān)合容性電流時(shí)合閘涌流較大，如果彈跳時(shí)間過(guò)長(zhǎng)就會(huì)使得真空滅弧室觸頭發(fā)生熔焊，嚴(yán)重影響真空斷路器的電壽命。
合閘彈跳產(chǎn)生的原因及抑制合閘彈跳的方法
真空斷路器在合閘操作時(shí)，為了保證足夠的觸頭壓力合閘機(jī)構(gòu)具有較大的動(dòng)能，這一能量在動(dòng)靜觸頭碰撞后主要被分成了三部分：合閘碰撞損失、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的觸頭壓縮彈簧的部分儲(chǔ)能和觸頭彈跳時(shí)的動(dòng)能。從理論上講，產(chǎn)生彈跳的主要原因是在動(dòng)靜觸頭合閘碰撞時(shí)，合閘沖擊不能因材料變形以及操動(dòng)機(jī)構(gòu)上觸頭壓縮彈簧的部分儲(chǔ)能全部吸收掉，剩余的能量使得動(dòng)觸頭發(fā)生了反彈而產(chǎn)生的。剩余的能量也就是觸頭彈跳時(shí)的動(dòng)能，直到該能量全部消耗完畢為止，彈跳才消失。
真空斷路器動(dòng)觸頭合閘彈跳分散性很大，影響因素也很多。主要原因有以下幾點(diǎn)：真空滅弧室、真空斷路器合閘速度、觸頭壓力、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)動(dòng)端的質(zhì)量、機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)間隙和真空斷路器安裝裝配質(zhì)量、機(jī)構(gòu)穩(wěn)定性等。
1、真空滅弧室對(duì)彈跳的影響
真空滅弧室動(dòng)觸頭機(jī)械強(qiáng)度、質(zhì)量、動(dòng)和靜觸頭平面度對(duì)彈跳的影響合閘的碰撞損失，也就是合閘碰撞過(guò)程中動(dòng)靜觸頭產(chǎn)生變形而吸收的能量。這包括動(dòng)、靜觸頭的材料彈性變形和塑性變形。動(dòng)、靜觸頭的機(jī)械強(qiáng)度越高，其變形能力越差，碰撞損失越小，吸收合閘能量的能力也就越小，彈跳就會(huì)越大。因此，在保證滅弧室機(jī)械性能要求的前提下，適當(dāng)?shù)慕档碗姌O的機(jī)械強(qiáng)度，也可以很好地降低彈跳。
合閘時(shí)的動(dòng)能與動(dòng)觸頭、動(dòng)端的質(zhì)量和合閘速度成正比，動(dòng)觸頭、動(dòng)端的質(zhì)量越大其產(chǎn)生的慣性沖擊越大；動(dòng)端的質(zhì)量過(guò)大又會(huì)引起斷路器合閘彈跳時(shí)間加長(zhǎng)，在確保真空斷路器合閘可靠的前提下，應(yīng)盡量減小動(dòng)端質(zhì)量避免合閘彈跳加劇。動(dòng)、靜觸頭平面度越差，彈跳越大。動(dòng)、靜觸頭平面度差，碰撞時(shí)的接觸面積就小，碰撞損失也就小，彈跳也就會(huì)相應(yīng)加大。真空滅弧室是外購(gòu)元件，其特性是外購(gòu)廠成型的無(wú)法改變，但應(yīng)選擇性能和口碑良好的真空滅弧室生產(chǎn)廠家。
2、真空斷路器合閘速度對(duì)彈跳的影響
合閘時(shí)，合閘速度越大所產(chǎn)生的合閘沖擊也越大，動(dòng)、靜觸頭發(fā)生碰撞的反彈幅值越大，會(huì)出現(xiàn)觸頭反復(fù)的合、分過(guò)程，反彈幅值越大，彈跳時(shí)間就越長(zhǎng)。所以，要合理設(shè)計(jì)并控制合閘速度。不能過(guò)高追求高合閘速度，導(dǎo)致合閘彈跳過(guò)大。
3、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的推桿與真空滅弧室同心度配合對(duì)彈跳的影響
傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的推桿與真空滅弧室同心度幾何公差越大，彈跳越大。當(dāng)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的軸心與真空滅弧室不同軸時(shí)，滅弧室被強(qiáng)迫適應(yīng)機(jī)構(gòu)，造成動(dòng)導(dǎo)電桿發(fā)生傾斜，更嚴(yán)重時(shí)靜端蓋板也會(huì)因受彎曲力而變形，使得動(dòng)靜觸頭閉合時(shí)兩觸頭間產(chǎn)生夾角，碰撞時(shí)的接觸面積減小，碰撞損失也就小，從而使得彈跳增大。同時(shí)動(dòng)導(dǎo)電桿傾斜，在合閘過(guò)程中導(dǎo)電桿與導(dǎo)向套運(yùn)動(dòng)不暢，也會(huì)使彈跳時(shí)間加長(zhǎng)。
4 、觸頭壓力對(duì)彈跳的影響
彈跳與觸頭初壓力成反比。為了保證關(guān)合過(guò)程中動(dòng)、靜觸頭可靠接觸，需要增加動(dòng)、靜觸頭間的接觸壓力，觸頭接觸壓力分為觸頭初壓力和觸頭終壓力。觸頭終壓力的大小主要取決于觸頭彈簧的超程和剛度；觸頭初壓力的大小則取決于觸頭彈簧的剛度和觸頭彈簧的預(yù)壓縮量。足夠的觸頭初壓力使觸頭在閉合碰撞時(shí)得到緩沖， 將碰撞的動(dòng)能轉(zhuǎn)為彈性勢(shì)能，抑制觸頭的彈跳時(shí)間。在適應(yīng)合閘機(jī)構(gòu)的合閘功情況下盡可能提高觸頭初壓力。
5、機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)間隙對(duì)彈跳的影響
機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)間隙越大所造成的彈跳也越大的，對(duì)機(jī)構(gòu)傳動(dòng)間隙進(jìn)行控制，通常控制在0.03～0.05 mm內(nèi)，減小空程間隙；機(jī)構(gòu)傳動(dòng)間隙越大，帶來(lái)合閘彈跳的可能性就越大，同時(shí)機(jī)構(gòu)的可靠性降低。
6、真空斷路器安裝裝配質(zhì)量對(duì)彈跳的影響
開關(guān)安裝裝配質(zhì)量是造成彈跳過(guò)大重要因素。提高真空斷路器的裝配工藝質(zhì)量。裝配合理，真空滅弧室不受到額外的力。調(diào)整導(dǎo)向裝置的位置，使真空滅弧室動(dòng)觸頭的運(yùn)動(dòng)軌跡與弧室的軸心在一條直線上，真空滅弧室動(dòng)觸頭活動(dòng)自如，無(wú)卡澀現(xiàn)象，確保真空斷路器的各支撐部件的強(qiáng)度及相關(guān)緊固件不松動(dòng)等。
7、機(jī)構(gòu)穩(wěn)定性對(duì)彈跳的影響
真空滅弧室的動(dòng)、靜導(dǎo)電桿材料是由無(wú)氧銅，起導(dǎo)通電流的作用，真空滅弧室觸頭材料大量使用的是銅鉻合金。無(wú)氧銅材料導(dǎo)電性能優(yōu)良但剛性較差，超程在前200次合閘過(guò)程中會(huì)變小導(dǎo)致觸頭壓力變小。為確保機(jī)械特性穩(wěn)定，真空斷路器在出廠檢測(cè)前進(jìn)行300次的合分操作，使其動(dòng)、靜導(dǎo)電桿冷作硬化達(dá)到機(jī)械磨合的效果，這樣就能確保出廠后的真空斷路器特性穩(wěn)定，超程穩(wěn)定并不會(huì)再發(fā)生大的變化，通過(guò)機(jī)械磨合試驗(yàn)后觸頭材料平面度提高，這些都能降低合閘彈跳。
結(jié)束語(yǔ)
如果彈跳時(shí)間控制在5 ms以下，對(duì)電壽命的影響是很小的。但是GB 50150 -2006《電氣裝置安裝工程電氣設(shè)備交接試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)》中第12.0.5條測(cè)量合閘過(guò)程中觸頭接觸后的彈跳時(shí)間，應(yīng)符合下列規(guī)定：合閘過(guò)程中觸頭接觸后的彈跳時(shí)間，40.5 kV以下斷路器不應(yīng)大于2 ms；40.5 kV及以上斷路器不應(yīng)大于3 ms。雖然不是強(qiáng)制性標(biāo)準(zhǔn)，但真空斷路器制造廠在交接或驗(yàn)收時(shí)是否會(huì)受到驗(yàn)收人員的質(zhì)問(wèn)或在招投標(biāo)中受到排斥?有些制造廠家為了體現(xiàn)其高參數(shù)甚至技術(shù)要求合閘彈跳小于1 ms。為了避免在供貨驗(yàn)收或招投標(biāo)時(shí)引起不必要的麻煩，依靠目前成熟技術(shù)和制造工藝通過(guò)調(diào)整真空斷路器的合閘彈跳完全能達(dá)到GB 50150-2006《電氣裝置安裝工程電氣設(shè)備交接試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)》的要求。
