关于真空断路器电寿命极限开断次数的探讨

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1、摘要：目前现场对真空断路器灭弧室更换的依据之一是型式试验中的额定短路电流开断次数，由于考虑到更换不及时可能会造成开断失败引发事故，某些用户仅出通过计算的累积开断电流次数达到额定短路开断次数的80%进行灭弧室的更换，这实际上造成了非常大的浪费。通过分析2002年至2005年间约400多份型式试验报告、原始记录及试验波形，并且跟踪一台合成试验用辅助断路器阳极近一年的开断情况，大胆地猜测:就冃前的制造工艺和技术水平而言，真空断路器的开断潜力远远超出型式试验中的考核数值。关键词：真空断路器真空灭弧室电寿命电磨损短路开断试验1引言真空断路器由于其熄弧能力

2、强，燃弧时间短，触头磨损小，机械寿命长，维护量小，灭弧室更换轻易等一系列特点深受用户的青睐。更是在40.5KV及以下电压等级的市场上占据主导地位。如今现场采取对真空断路器的维修及灭弧室更换原则为依据其在大容量试验站进行的机械寿命次数及额定短路电流开断次数(例如:20次、30次、50次等等)。但真空断路器究竞能够开断多少次短路电流呢？20世纪90年代中期，有的厂家12KV真空断路器产品曾经通过了额定短路开断电流.75次试验至于更多的开断次数以及更高电压等级产品的更多次数开断能力，由于试验用度太高，厂家无法负担这样的研发本钱，所以并没有进一步深进地

3、研究下往。作者通过分析2002年至2005年4年來的约400份型式试验报告、原始记录及试验波形，并且跟踪一台合成试验用辅助断路器单极近一年的开断情况，提出了一些自己的想法。2型式试验报告的分析结论分析查阅了2002〜2005四年间约400份真空断路器及开关柜的型式试验报告，共发现63台次真空断路器试品在短路开断试验过程中出现题忖。通过分析发生题H试品的开断次数区段，发现这样一个规律:试验产品随着开断次数的增加，试验失败率反而在减小。其屮，发生题日的开断次数区间在1〜10次屮的占67.4%,11〜20次屮的占17.4%,21〜30次屮的占152%

4、30次以上的为0%,详情如表1所示。&I试热％规何堰锻分宿液fiRI-10SCII"20出A-30次30汝口I:31ft8台7台0你开断失败的原因，一般主要有：(1)灭弧室缺陷，如真空度分歧格，老炼不充分；(2)开关装配不良，如行程曲线不理想，灭弧室安装偏心，螺丝松动；(3)机构可靠性差等。从表1屮可以看出，开断试验屮大部分题冃出现在电寿命试验开始阶段，一旦度过这段过程，失败的几率就开始减小。当然失败的原因不排除灭弧室本身的题目，但现在真空灭弧室的生产基本采用真空炉内一次封排技术,技术已相当成熟，合格率相当高，而且岀厂时还要经过几次高电压、小电

5、流的充分老炼，真空度的检测，出现题日的概率应该说很小。换句话讲，假如真是由于灭弧室自身的缺陷造成开断的失败（如焊连、未灭弧），也应该是随着开断次数的增多，触头材料大量产气造成真空度下降过快或者触头材料熔化而飞溅出的金属颗粒使灭弧性能下降而造成失败儿率增加，而事实上正好相反口开断30次以上的试品无一例外都通过了电寿命试验甚至同一台产品连续成功做了两轮电寿命试验即同时满足国标要求的274次E2级延长的电寿命试验和满足电标要求的满容量开断30次的电寿命试验。由此可见，真止造成短路开断失败的主要题日不在灭弧室木身，而在装配调试过程屮的不认貞•和人为疏忽

6、上。可以说，一台装配公道，调试良好的开关,只要选配合格的真空灭弧室理论上都能够进行几十其至上百次的额定短路屯流开断。3验证性试验及结果影响电寿命的主要因素是电磨损，包括灭弧室、灭弧介质、触头三方面，通常以为起决定作用的是触头的磨损，主要表现为触头的净损失、触头材料的金属转移和化学腐蚀，净损失多是在电弧高温作用卜•已熔化或气化的触头表曲被流体介质冲走或喷溅所造成。触头的电磨损取决于屯弧能量即开断电流和燃弧时间。人量的试验结果表明，从断路器累积电磨损的角度考虑，固然燃弧时间的是非对单次开断是随机的，其均匀燃弧时间则是趋近的（均匀为6〜10MS）,即

7、可忽略首开相、后开相的影响，完全用开断电流作参考量。根据真空电弧理论分析可知真空电弧电压是一个接近的数值，不受外施电压大小的影响，而只需一定的外施电压来维持真空电弧电压所以只要短路电流满足要求，可以采取降低电压的方法进行电寿命开断试验，其触头磨损程度应该能够等效全电压的情况。依据此原理合成试验所用辅助断路器出于每次均参与开断短路电流，也承受较高的恢复电压，故仍能满足对触头的磨损要求。所以作者自2005年10月〜2006年7月对站内合成试验用辅助断路器的开断情况进行了详尽的纪录以用来考核验证真空断路器的电寿命极限开断次数能力试验原理如图1所示。图

8、屮FD的灭弧室型号为TD-40.5/1600-31.5（编号0402578）,对新更换的真空灭弧室进行了近一年的跟踪测试，记录了每一次的开断情况，为了