單東陽，何海濤，高京輝，郭 躍，劉 偉

(國(guó)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(shí)間長(zhǎng)問題處理

單東陽，何海濤，高京輝，郭 躍，劉 偉

(國(guó)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(jī)械特性的一項(xiàng)重要參數(shù)，彈跳時(shí)間長(zhǎng)會(huì)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(shí)間長(zhǎng)的危害及產(chǎn)生原因，闡述了減小合閘彈跳時(shí)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(shí)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(diǎn)，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(jī)械特性的一項(xiàng)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(huì)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(shí)間長(zhǎng)的危害及產(chǎn)生原因

在真空斷路器停電檢修試驗(yàn)時(shí)，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(shí)間超過規(guī)定值時(shí)，在合閘過程中電弧的燃弧時(shí)間將延長(zhǎng)，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(shí)間的增加使觸頭表面融化，瞬間冷卻后動(dòng)靜觸頭熔焊在一起。這種熔焊，靠操作機(jī)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(shí)發(fā)生彈跳，不僅會(huì)產(chǎn)生較高的過電壓，還會(huì)影響整個(gè)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(dòng)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(huì)由于動(dòng)靜觸頭的非彈性碰撞而引起彈跳，即出現(xiàn)動(dòng)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(shí)間長(zhǎng)的方法主要有：

(1) 觸頭材料采用新型、抗熔焊性能強(qiáng)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(qiáng)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(yàn)時(shí)無法實(shí)施的。因此，以下重點(diǎn)探討如何通過真空斷路器的現(xiàn)場(chǎng)調(diào)整來解決合閘彈跳時(shí)間長(zhǎng)的問題。

2 減小合閘彈跳時(shí)間的方法

2014年6月，在某220 kV變電站對(duì)512開關(guān)檢修試驗(yàn)，機(jī)械特性測(cè)試發(fā)現(xiàn)A相彈跳超過標(biāo)準(zhǔn)；512開關(guān)型號(hào)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(chǎng)試驗(yàn)測(cè)試數(shù)據(jù)如表1所示。

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

表1 512開關(guān)檢修試驗(yàn)測(cè)試數(shù)據(jù)

通過對(duì)該開關(guān)三相開距、超行程的測(cè)量結(jié)果進(jìn)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(duì)斷路器進(jìn)行機(jī)械特性試驗(yàn)，此時(shí)合閘彈跳時(shí)間為0，且其他項(xiàng)目也均滿足標(biāo)準(zhǔn)要求，測(cè)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(cè)量結(jié)果 mm

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

表3 641開關(guān)三相開距、超行程的測(cè)量結(jié)果 mm

以往還多次遇到不同廠家、型號(hào)的斷路器出現(xiàn)彈跳時(shí)間長(zhǎng)的情況，個(gè)別斷路器是通過調(diào)整部件緊固螺栓實(shí)現(xiàn)了減少?gòu)椞鴷r(shí)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(shí)現(xiàn)的。

表4 641開關(guān)調(diào)整前后試驗(yàn)測(cè)試數(shù)據(jù)

3 理論分析

真空斷路器合閘時(shí)，動(dòng)觸頭系統(tǒng)在操動(dòng)機(jī)構(gòu)的帶動(dòng)下，相對(duì)于靜觸頭作合閘運(yùn)動(dòng)。由于有緩沖器的存在，動(dòng)靜觸頭在彈簧的作用下接觸，類似于簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)。模型如圖1所示。

圖1 真空斷路器合閘模型

根據(jù)動(dòng)力學(xué)列出滑塊受力方程：

式中:k——彈性系數(shù)；S——滑塊運(yùn)行距離；m——滑塊質(zhì)量；t——?jiǎng)屿o觸頭作用時(shí)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(zhǎng)度。

滑塊往返時(shí)間：

式中:Δt——滑塊往返時(shí)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(shí)間Δt均隨超程S1的增加而減少。

合閘時(shí)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(shí)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(shí)現(xiàn)減小觸頭撞擊力F：

(1) 增大動(dòng)靜觸頭的碰撞時(shí)間t；

(2) 降低動(dòng)觸頭系統(tǒng)的質(zhì)量m；

(3) 減小碰撞前后速度差的絕對(duì)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(shí)，當(dāng)動(dòng)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(dòng)觸頭的回彈力，從而減小動(dòng)靜觸頭的彈跳時(shí)間。

通過理論分析和實(shí)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(shí)間的有效方法。

國(guó)網(wǎng)遼寧省電力有限公司積極應(yīng)對(duì)霧霾天氣保障電網(wǎng)運(yùn)行安全

2016-12-26，遼寧多地出現(xiàn)霧霾天氣，能見度極低。國(guó)網(wǎng)遼寧省電力有限公司積極應(yīng)對(duì)霧霾侵襲，加強(qiáng)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(duì)霧霾天氣頻繁出現(xiàn)，該公司及時(shí)啟動(dòng)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(yùn)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(qiáng)重點(diǎn)設(shè)備和重點(diǎn)線路的巡視，發(fā)現(xiàn)安全隱患立即處理；營(yíng)銷服務(wù)人員加強(qiáng)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(yùn)行安全。

結(jié)合迎峰度冬方案，該公司制定目標(biāo)，強(qiáng)化安全隱患排查治理，全面梳理電網(wǎng)運(yùn)行薄弱點(diǎn)，對(duì)重要設(shè)備、重點(diǎn)斷面詳細(xì)分析診斷，加強(qiáng)監(jiān)控；設(shè)期限加強(qiáng)設(shè)備巡視維護(hù)，針對(duì)查找出的安全隱患，舉一反三，落實(shí)整改，將各類隱患消滅在萌芽狀態(tài)，提高設(shè)備健康運(yùn)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(duì)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(dòng)，不斷提高應(yīng)對(duì)突發(fā)事件的能力。合理安排電網(wǎng)運(yùn)行方式，優(yōu)化電力調(diào)度，密切跟蹤天氣動(dòng)態(tài)，控制電網(wǎng)各級(jí)電壓靠下限運(yùn)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(yùn)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(bào)，與當(dāng)?shù)貧庀蟛块T積極溝通，暢通信息渠道，及時(shí)取得大霧、降溫等異常天氣信息，以便提前做好準(zhǔn)備，落實(shí)各項(xiàng)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(yùn)行。

（來源：國(guó)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(jí)技師，從事變電檢修工作。

高京輝(1973-)，男，高級(jí)技師，從事變電檢修工作。

郭 躍(1987-)，男，高級(jí)工，從事變電檢修工作。

劉 偉(1982-)，男，高級(jí)技師，從事變電檢修工作。