重慶市電力公司綦南供電局：劉佳賓 席世友 楊曬 張曉勇 楊滔
北京華東森源電氣有限責(zé)任公司：聶崇志 黃創(chuàng)國 史書軒
據(jù)統(tǒng)計，在大量的真空斷路器大電流開斷試驗中尚存在12～15%的失敗率，其中以異相接地試驗居多。在合成回路試驗里，長燃弧開斷往往容易出現(xiàn)麻煩，將燃弧時間延長一個周波才解決問題。在上世紀(jì)七十年代末我們行業(yè)曾成立500MVA真空開關(guān)全國聯(lián)合設(shè)計組，以不同觸頭材料，不同觸頭結(jié)構(gòu)在北京電科院的震蕩回路上做了幾百次的單相開斷試驗。發(fā)現(xiàn)不論是方式2、3、4開斷均出現(xiàn)30%的重燃率，即使使用已試制成功的ZN4做開斷試驗也是如此。重燃現(xiàn)象這么頻繁在當(dāng)時的技術(shù)條件下是可以理解的，但出現(xiàn)概率有規(guī)律性就值得研究和思考了。
以上提到的現(xiàn)象都是單相開斷試驗，而三相開斷試驗重燃現(xiàn)象很少發(fā)生(切電容除外)，那么單相和三相開斷對開斷性能(尤其是重燃發(fā)生率)有什么影響呢?
眾所周知，開斷高壓交流電是在電流自然過零時熄滅的，三相交流電零點之間為3.3ms，而單相交流電為10ms。于是開斷單相交流電斷路器觸頭分離在什么電流相位的隨機性要比開斷三相電流大三倍。那么動觸頭在不同電流相位分離對開斷效果有何利弊呢？見下圖：將電流正弦波分為三個區(qū):Ⅰ區(qū)，Ⅱ區(qū)，Ⅲ區(qū)。
電極在Ⅰ區(qū)分離:有利條件是該區(qū)初始電流幅值不大。不利條件是電流處于上升階段，燃弧時間長，還有一隱形不利條件是和斷路器整機設(shè)計有關(guān)(下文再談)。
電極在Ⅱ區(qū)分離:有利條件是燃弧時間短一些。不利條件是初始開斷電流幅值大。不利于高氣壓電弧向低氣壓電弧的轉(zhuǎn)變。
電極在Ⅲ區(qū)分離:有利條件是此刻電流正處在下降階段，如果電流在頭一個零點開斷，那它開斷的實際電流要大大小于額定值。不利條件是它離電流零點太近，一旦開不斷，電流就會延續(xù)到下一個零，Ⅰ區(qū)的隱形不利條件就會出現(xiàn)。
上文提到的和整機設(shè)計有關(guān)的隱形不利條件就是斷路器的分閘運動特性，即分閘緩沖器的設(shè)計。我們第一代真空開關(guān)采用的是膠皮緩沖器，緩沖效果差，分閘震動強烈，震動區(qū)域大致在8-12ms之間。因此當(dāng)時的真空開關(guān)在做單相開斷試驗時就可能有約30%隨機率的熄弧點落入此區(qū)，就當(dāng)時的觸頭材料技術(shù)水平，在這樣惡劣的滅弧環(huán)境下，發(fā)生重燃也不足為怪了。
開斷三相電流，觸頭分離在電流什么相位，對開斷性能的影響較單相開斷要小得多。盡管后開相熄弧時間也可能落入“震區(qū)”，但我國中壓系統(tǒng)中性點不接地，后開相由雙斷口組成，擊穿它實屬不易(后開相開斷失敗也發(fā)生過，尤其是開斷特大電流開關(guān))。然而做異相接地單相試驗就不同了，目前真空開關(guān)分閘緩沖大多采用油緩沖器，它比膠皮緩沖器性能有所改善，但震動仍很強烈，據(jù)測試其震區(qū)還在10ms左右，在做單相開斷試驗中，就可能有20%的概率出現(xiàn)燃弧時間與震區(qū)重合，在這種惡劣滅弧環(huán)境下，重燃也就難以避免了。
某單位設(shè)計的ZN□-40.5型真空開關(guān)在做合成回路開斷試驗中，短燃弧(約5ms)開斷一般都很順利，而長燃弧很多單位都反映開不斷，不得不將燃弧時間延長一個周波(標(biāo)準(zhǔn)允許)才通過。這說明該斷路器在整機設(shè)計時忽略了“震區(qū)”影響，正好和長燃弧時間重合，而合成回路試驗長燃弧時間是定死的，無隨機可乘，開不斷也就在情理之中。
目前一些單位在設(shè)計電氣化鐵道27.5kV真空斷路器時，往往將40.5kV三相真空開關(guān)簡單的取消兩相演變過來，這樣做是有欠妥之處�，F(xiàn)今我們擁有的觸頭材料，觸頭結(jié)構(gòu)和真空工藝技術(shù)已非當(dāng)年可比，通過型式試驗并非難事，但試驗不是萬能的，通過一次試驗并不說明該產(chǎn)品設(shè)計已完美無缺。認(rèn)識和消除隱患，使設(shè)計不斷完善，為用戶提供性能更優(yōu)異的產(chǎn)品才是我們不可推卸的責(zé)任。
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