高压真空断路器的技术性概述

•    高压真空断路器是3～10kV，50Hz三相交流系统中的户内配电装置，可供工矿企业、发电厂、变电站中作为电器设备的保护和控制之用，特别适用于要求无油化、少检修及频繁操作的使用场所，断路器可配置在中置柜、双层柜、固定柜中作为控制和保护高压电气设备用。

一、高压真空断路器的主要技术参数概述

•  1、额定电压(标称电压)

• 　 它是表征断路器绝缘强度的参数，它是断路器长期工作的标准电压。为了适应电力系统工作的要求，断路器又规定了与各级额定电压相应的最高工作电压。对3—220KV各级，其最高工作电压较额定电压约高15%左右；对330KV及以上，最高工作电压较额定电压约高10%。断路器在最高工作电压下，应能长期可靠地工作。

•  2、额定电流

• 　 它是表征断路器通过长期电流能力的参数，即断路器允许连续长期通过的最大电流。

•  3、额定开断电流

• 　 它是表征断路器开断能力的参数。在额定电压下，断路器能保证可靠开断的最大电流，称为额定开断电流，其单位用断路器触头分离瞬间短路电流周期分量有效值的千安数表示。当断路器在低于其额定电压的电网中工作时，其开断电流可以增大。但受灭弧室机械强度的限制，开断电流有一最大值，称为极限开断电流。

   4、动稳定电流

• 　 它是表征断路器通过短时电流能力的参数，反映断路器承受短路电流电动力效应的能力。断路器在合闸状态下或关合瞬间，允许通过的电流最大峰值，称为电动稳定电流，又称为极限通过电流。断路器通过动稳定电流时，不能因电动力作用而损坏。

   5、关合电流

• 　 是表征断路器关合电流能力的参数。因为断路器在接通电路时，电路中可能预伏有短路故障，此时断路器将关合很大的短路电流。这样，一方面由于短路电流的电动力减弱了合闸的操作力，另一方面由于触头尚未接触前发生击穿而产生电弧，可能使触头熔焊，从而使断路器造成损伤。断路器能够可靠关合的电流最大峰值，称为额定关合电流。额定关合电流和动稳定电流在数值上是相等的，两者都等于额定开断电流的2.55倍。

•  6、热稳定电流和热稳定电流的持续时间

• 　 执稳定电流也是表征断路器通过短时电流能力的参数，但它反映断路器承受短路电流热效应的能力。热稳定电流是指断路器处于合闸状态下，在一定的持续时间内，所允许通过电流的最大周期分量有效值，此时断路器不应因短时发热而损坏。国家标准规定：断路器的额定热稳定电流等于额定开断电流。额定热稳定电流的持续时间为2S，需要大于2S时，推荐4S。

•  7、合闸时间与分闸时间

• 　 这是表征断路器操作性能的参数。各种不同类型的断路器的分、合闸时间不同，但都要求动作迅速。合闸时间是指从断路器操动机构合闸线圈接通到主触头接触这段时间，断路器的分闸时间包括固有分闸时间和熄弧时间两部分。固有分闸时间是指从操动机构分闸线圈接通到触头分离这段时间。熄弧时间是指从触头分离到各相电弧熄灭为止这段时间。所以，分闸时间也称为全分闸时间。

•  8、操作循环

• 　 这也是表征断路器操作性能的指标。架空线路的短路故障大多是暂时性的，短路电流切断后，故障即迅速消失。因此，为了提高供电的可靠性和系统运行的稳定性，断路器应能承受一次或两次以上的关合、开断、或关合后立即开断的动作能力。此种按一定时间间隔进行多次分、合的操作称为操作循环。

• 　我国规定断路器的额定操作循环如下：

• 　自动重合闸操作循环：分——t’——合分——t——合分 

• 　非自动重合闸操作循环：分——t——合分——t——合分 

• 　其中，分——表示分闸动作； 

• 　合分——表示合闸后立即分闸的动作； 

• 　t’——无电流间隔时间，即断路器断开故障电路，从电弧熄灭起到电路重新自动接通的时间，标准时间为 0.3S或0.5S，也即重合闸动作时间。 

• 　t——为运行人员强送电时间，标准时间为180S。

二、配电网高压设备的使用和维护

• 　1、中性点非直接接地系统中应适时使用消弧线圈

• 　　配电网的中性点大都采用不接地或经消弧线圈接地的运行方式，以提高供电的可靠性。但农网建设改造工程完成后电网结构发生了很大变化，尤其是随着配电网的扩大和电缆线路的增加，单相接地故障电容电流增加，若配电网的电容电流超过规范规定时，中性点必须经消弧线圈接地，并按过补偿来整定，以补偿接地故障电容电流。条件允许时宜选用自动跟踪、自动调谐式消弧线圈，使系统在最佳补偿状态下运行。

• 　2、金属氧化物避雷器的应用

• 　　金属氧化物避雷器具有保护特性好、通流容量大、动作反应快、结构简单、体积较小和重量较轻等优点，深受使用部门的欢迎。它正逐步取代传统的阀型和磁吹避雷器。

• 　  电网中性点不接地或经消弧线圈接地系统，当发生单相接地故障时，一般允许带单相接地故障运行2h，因其它非接地相的电压将升高为线电压，这对无间隙的金属氧化物避雷器是个严峻的考验，此时如发生弧光接地或谐振过电压，很可能使金属氧化物避雷器发生爆炸，而造成严重的后果。因此应使用带有串联间隙的金属氧化物避雷器，它不仅不易爆炸，而且其放电特性好、灭弧能力强，其残压也比较低。

• 　3、真空断路器的使用

• 　　(1)防止过电压措施。

•     真空断路器具有良好的开断性能，有时在开断感性负载时，因回路电流急骤变化在电感两端产生很高的过电压。因此耐冲击电压值不高的干式变压器等其他设备，最好加装过电压保护装置，例如安装金属氧化物避雷器。

• 　　(2)严格控制真空断路器的合、分闸速度。

• 　　一定结构的真空断路器，厂家规定了最佳合闸速度。真空断路器的合闸速度过低时，由于预击穿时间加长，会增大触头的磨损量；真空断路器断开时的燃弧时间短，其最大燃弧时间不超过1.5个工频半波，并要求电流第一次过零时，灭弧室要有足够的绝缘强度，通常希望断路时在工频半波内触头的行程达到全行程的50%～80%，因此应严格控制断路器的分闸速度。由于真空断路器灭弧室一般采用铜焊工艺，所以它的机械强度不高，耐振性差，断路器合闸速度过高会造成较大的振动，还会对波纹管产生较大冲击，降低波纹管寿命，因此通常把真空断路器的合闸速度定为0.6～2m/s。

• 　　(3)严格控制触头行程。

• 　　真空断路器的行程比较短，一般额定电压为10～15kV的真空断路器触头行程仅为8～12mm，触头超行程仅为2～3mm。如果触头行程增加太多，会使断路器合闸后在波纹管上产生过大的应力，引起波纹管损坏，破坏断路器密封外壳内的真空。不能误以为开距大对灭弧有利，而随意增加真空断路器的触头行程。

• 　　(4)严格控制负荷电流。

• 　　真空断路器过载能力差。由于真空断路器触头与外壳之间形成了热绝缘，所以触头和导电杆上的热量主要沿导电杆传导走，为使真空断路器运行温度不超过允许值，必须严格限制使它的工作电流低于额定电流。