真空斷路器合閘彈跳時間長問題處理

單東陽，何海濤，高京輝，郭 躍，劉 偉

(國網(wǎng)河北省電力公司石家莊供電分公司，河北 石家莊 051004)

真空斷路器合閘彈跳時間長問題處理

單東陽，何海濤，高京輝，郭 躍，劉 偉

(國網(wǎng)河北省電力公司石家莊供電分公司，河北 石家莊 051004)

真空斷路器合閘彈跳是真空斷路器機械特性的一項重要參數(shù)，彈跳時間長會產(chǎn)生較高的過電壓，影響滅弧室的壽命。分析了合閘彈跳時間長的危害及產(chǎn)生原因，闡述了減小合閘彈跳時間的方法及理論分析，得出了適當(dāng)增大觸頭超程彈簧預(yù)壓縮，是減少真空斷路器合閘彈跳時間的有效方法的結(jié)論。

真空斷路器；合閘彈跳；滅弧室；超程彈簧

0 引言

高壓真空斷路器因其滅弧介質(zhì)和滅弧后觸頭間隙的絕緣介質(zhì)都是高真空而得名，具有體積小、重量輕、不用檢修等優(yōu)點，適用于頻繁操作和滅弧，在配電網(wǎng)中應(yīng)用較為普遍。

真空斷路器合閘彈跳是真空斷路器機械特性的一項重要參數(shù)，由于合閘彈跳過程中，觸頭斷開距離小，電弧不會熄滅，導(dǎo)致觸頭電磨損量加重，從而影響滅弧室的使用壽命。

1 合閘彈跳時間長的危害及產(chǎn)生原因

在真空斷路器停電檢修試驗時，經(jīng)常遇到合閘彈跳超過規(guī)定值的問題。當(dāng)出現(xiàn)合閘彈跳時間超過規(guī)定值時，在合閘過程中電弧的燃弧時間將延長，而真空電弧是一種高溫等離子體，弧體溫度可達(dá)到7 000-8 000 ℃，高溫和燃弧時間的增加使觸頭表面融化，瞬間冷卻后動靜觸頭熔焊在一起。這種熔焊，靠操作機構(gòu)幾千N的分閘力是拉不開的，可能使真空斷路器短路開斷失敗。因此，真空斷路器合閘時發(fā)生彈跳，不僅會產(chǎn)生較高的過電壓，還會影響整個電網(wǎng)的穩(wěn)定性。

真空斷路器與油斷路器不同，其在合閘狀態(tài)沒有插入行程，是動靜觸頭的平面依靠一定的壓力結(jié)合在一起的。所以，在合閘過程中，會由于動靜觸頭的非彈性碰撞而引起彈跳，即出現(xiàn)動觸頭與靜觸頭碰撞接觸后被反作用力推開，然后再接觸又被推開的現(xiàn)象。彈跳的產(chǎn)生與諸多因素有關(guān)，如真空斷路器觸頭的材料、各部件的加工精度、裝配工藝質(zhì)量、觸頭彈簧的彈力等。

日常處理真空斷路器合閘彈跳時間長的方法主要有：

(1) 觸頭材料采用新型、抗熔焊性能強的材料；

(2) 提高配件的加工精度，使部件緊密配合，減少空程間隙；

(3) 加強裝配工藝質(zhì)量控制，以提高裝配工藝質(zhì)量；

(4) 適當(dāng)加大觸頭超程彈簧預(yù)壓力。

在上述方法中，觸頭采用新型材料和提高部件的加工精度等是在檢修試驗時無法實施的。因此，以下重點探討如何通過真空斷路器的現(xiàn)場調(diào)整來解決合閘彈跳時間長的問題。

2 減小合閘彈跳時間的方法

2014年6月，在某220 kV變電站對512開關(guān)檢修試驗，機械特性測試發(fā)現(xiàn)A相彈跳超過標(biāo)準(zhǔn)；512開關(guān)型號為ZN56A-12/3150-40型，為北京華東森源電氣有限公司生產(chǎn)?，F(xiàn)場試驗測試數(shù)據(jù)如表1所示。

針對真空斷路器彈跳時間長這一問題，現(xiàn)場對該開關(guān)A相斷路器本體進行檢查、調(diào)整，緊固各部件螺栓，防止出現(xiàn)由于螺栓松動產(chǎn)生的合閘彈跳。隨后對其進行測試，彈跳時間沒有變化。通過調(diào)整真空泡的垂直度，保證動靜觸頭的同軸度，使動觸頭活動自如無卡澀現(xiàn)象，盡可能使動靜觸頭在合閘中的接觸為平面接觸，避免形成點接觸或線接觸等方法，多次調(diào)整、測試，彈跳時間均無變化。

表1 512開關(guān)檢修試驗測試數(shù)據(jù)

通過對該開關(guān)三相開距、超行程的測量結(jié)果進行分析，檢修人員發(fā)現(xiàn)A相的超行程數(shù)值比B，C相小，但在合格范圍的下限。

隨后檢修人員加大A相觸頭超程彈簧預(yù)壓縮后，再對斷路器進行機械特性試驗，此時合閘彈跳時間為0，且其他項目也均滿足標(biāo)準(zhǔn)要求，測量數(shù)據(jù)如表2所示。

表2 512開關(guān)三相開距、超行程的測量結(jié)果 mm

2015年10月，在220 kV龍崗變電站對641開關(guān)進行投運前檢修試驗，發(fā)現(xiàn)B相彈跳超過標(biāo)準(zhǔn)值，并且在每次合閘時均有10余次的彈跳。641開關(guān)型號為ZN63A-12/1250-31.5(VS1)型，為沈陽宗大機電設(shè)備制造有限公司生產(chǎn)?，F(xiàn)場同樣進行了超行程調(diào)整，最終彈跳時間和彈跳次數(shù)均為0。表3，4為調(diào)整前后數(shù)值的對比。

表3 641開關(guān)三相開距、超行程的測量結(jié)果 mm

以往還多次遇到不同廠家、型號的斷路器出現(xiàn)彈跳時間長的情況，個別斷路器是通過調(diào)整部件緊固螺栓實現(xiàn)了減少彈跳時間的目標(biāo)，絕大多數(shù)是通過適當(dāng)加大觸頭超程彈簧預(yù)壓力的方法實現(xiàn)的。

表4 641開關(guān)調(diào)整前后試驗測試數(shù)據(jù)

3 理論分析

真空斷路器合閘時，動觸頭系統(tǒng)在操動機構(gòu)的帶動下，相對于靜觸頭作合閘運動。由于有緩沖器的存在，動靜觸頭在彈簧的作用下接觸，類似于簡諧運動。模型如圖1所示。

圖1 真空斷路器合閘模型

根據(jù)動力學(xué)列出滑塊受力方程：

式中:k——彈性系數(shù)；S——滑塊運行距離；m——滑塊質(zhì)量；t——動靜觸頭作用時間。

根據(jù)初始條件解此微分方程得出：

式中:V0——滑塊初速度；S1——超程。

滑塊彈跳距離：

式中:S2——彈簧壓縮長度。

滑塊往返時間：

式中:Δt——滑塊往返時間。

其中m，V0，k，均為常量，從結(jié)果中可以看出，彈跳距離ΔS、滑塊往返時間Δt均隨超程S1的增加而減少。

合閘時觸頭撞擊力F是決定斷路器產(chǎn)生彈跳大小的關(guān)鍵因素。設(shè)碰撞前后的速度分別為Vl，V2，作用時間為t，則加速度a=ΔV/Δt，F(xiàn)=ma。由力學(xué)理論可知：F減小，彈跳也減小。

由此可有3種方法實現(xiàn)減小觸頭撞擊力F：

(1) 增大動靜觸頭的碰撞時間t；

(2) 降低動觸頭系統(tǒng)的質(zhì)量m；

(3) 減小碰撞前后速度差的絕對值。

通過調(diào)整觸頭超程彈簧預(yù)壓縮，就是采用的第(3)種方法，即通過降低觸頭碰撞后的速度ΔV使a減小，觸頭撞擊力F也相應(yīng)減小。同時，當(dāng)動靜觸頭發(fā)生碰撞后，觸頭超程彈簧預(yù)壓縮可保證觸頭間有足夠的壓力，并有效地吸收動觸頭的回彈力，從而減小動靜觸頭的彈跳時間。

通過理論分析和實際調(diào)整處理，證明通過適當(dāng)增大觸頭超程彈簧預(yù)壓縮，是減少真空斷路器合閘彈跳時間的有效方法。

國網(wǎng)遼寧省電力有限公司積極應(yīng)對霧霾天氣保障電網(wǎng)運行安全

2016-12-26，遼寧多地出現(xiàn)霧霾天氣，能見度極低。國網(wǎng)遼寧省電力有限公司積極應(yīng)對霧霾侵襲，加強設(shè)備巡視監(jiān)視，防止霧閃污閃發(fā)生，為電網(wǎng)安全可靠供電提供有力保障。

針對霧霾天氣頻繁出現(xiàn)，該公司及時啟動特殊天氣應(yīng)急預(yù)案，安排部署電網(wǎng)巡視工作和防范措施，多管齊下，保障電網(wǎng)安全穩(wěn)定運行和電力可靠供應(yīng)。在常規(guī)巡視基礎(chǔ)上，輸變配電專業(yè)特別加強重點設(shè)備和重點線路的巡視，發(fā)現(xiàn)安全隱患立即處理；營銷服務(wù)人員加強客戶側(cè)設(shè)備防霧閃能力的技術(shù)監(jiān)督，保證客戶側(cè)大霧天氣設(shè)備運行安全。

結(jié)合迎峰度冬方案，該公司制定目標(biāo)，強化安全隱患排查治理，全面梳理電網(wǎng)運行薄弱點，對重要設(shè)備、重點斷面詳細(xì)分析診斷，加強監(jiān)控；設(shè)期限加強設(shè)備巡視維護，針對查找出的安全隱患，舉一反三，落實整改，將各類隱患消滅在萌芽狀態(tài)，提高設(shè)備健康運行水平；把電網(wǎng)安全供電擺在當(dāng)前安全生產(chǎn)的突出位置，超前防范，編制事故應(yīng)急方案，對重要變電站制定詳細(xì)事故處理預(yù)案，確保霧霾期間電網(wǎng)故障響應(yīng)迅速。

除此之外，該公司還組織開展防止大面積停電自然災(zāi)害應(yīng)急演練活動，不斷提高應(yīng)對突發(fā)事件的能力。合理安排電網(wǎng)運行方式，優(yōu)化電力調(diào)度，密切跟蹤天氣動態(tài)，控制電網(wǎng)各級電壓靠下限運行，有效防止設(shè)備污閃。嚴(yán)格控制重要線路斷面和重載設(shè)備潮流水平，嚴(yán)禁超負(fù)荷運行，提高電網(wǎng)穩(wěn)定和抵御故障的能力。

該公司還密切關(guān)注天氣預(yù)報，與當(dāng)?shù)貧庀蟛块T積極溝通，暢通信息渠道，及時取得大霧、降溫等異常天氣信息，以便提前做好準(zhǔn)備，落實各項防范措施，防止事故的發(fā)生，全力確保特殊天氣下電網(wǎng)安全運行。

（來源：國家電網(wǎng)公司網(wǎng)站 2016-12-27）

2016-07-25。

單東陽(1967-)，男，技師，主要從事變電檢修工作，email：278432918@qq.com。

何海濤(1980-)，男，高級技師，從事變電檢修工作。

高京輝(1973-)，男，高級技師，從事變電檢修工作。

郭 躍(1987-)，男，高級工，從事變電檢修工作。

劉 偉(1982-)，男，高級技師，從事變電檢修工作。