高压真空断路器应用技术的探讨
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摘 要：本文介绍了真空断路器的发展趋势和技术优势，提出了灭弧室真空度的保持、合理选择断路器的电气寿命、机械参数的调整、温升以及如何提高动作的可靠性等问题的探讨。
中图分类号：TM835
引言
在我国，12KV真空断路器占绝对优势，所占市场份额越来越大。根据高压开关行业协会的统计资料，1998年达到66228台，2002年真空断路器产量已达133519台，由此可见，我国已进入真空断路器大国行列，真空断路器发展迅猛。真空断路器不仅产量已占绝对优势，而且真空断路器技术有了巨大的进步，特变是研制出具有技术创新的VSI型真空断路器，还有最新研发的12KVVSm型配永磁操动机构和极柱固封的真空断路器，使之真空断路器迈向免维护、高可靠、智能化。
一、真空断路器技术的进步
大容量化。真空断路器的容量已有很大的提高，完全能满足电力发展的需要。目前，真空断路器的额定电流已达4000A，额定短路开断电流已高达12KV下63～80KA。真空断路器迈向大容量化，首先是由于触头结构的改进。触头结构的改进经历了平板触头――横磁场触头――纵磁场触头。平板触头的开断电流在8KA以下，横磁场触头将开断电流提高到40KA，而纵磁场触头又将开断电流大大提高，达到63～80KA，与横磁场触头相比，灭弧室体积减至1/3。纵磁场触头有两种结构型式：1用装在灭弧室的线圈产生纵磁场，2触头本身的特殊结构产生纵磁场。纵磁场时，电弧呈扩散形态分成许多细弧，均匀分布在整个触头表面，有利于提高开断电流和延长触头寿命。
二、保持灭弧室的真空度问题
新一代高压真空断路器采用纵磁场灭弧原理和铜铬触头材料，其目的是减少触头烧损，提高电气使用寿命。导电杆同心度调整不当，将使纵向气线、陶瓷、金属封接强度不够稳定，致使真空灭弧室漏气。真空灭弧室的波纹管绝大多数都是采用0.15mm厚度的不锈钢压制成型的。高压真空断路器应用环境的污秽等级、湿度、盐密等选择不够合适，有害气体、凝露造成波纹管点状腐蚀，导致波纹管和盖板及封接面的漏气。保证高压真空断路器同心度的调整，合理的选择使用和储存环境，是解决真空灭弧室漏气以保持真空度问题的重要措施。
三、合理选择高压真空断路器电气寿命
高压真空断路器的电气寿命是指设备技术条件中规定的和型式试验中实际进行的满容量开断次数。应用中高压真空断路器触头是不能维修和更换的，要求高压真空断路器有足够高的电气寿命是很有必要的。纵向磁场电极和铜铬触头材料的应用。成倍的降低了短路开断电流作用下的电弧电压(电弧能量)，并使电弧在触头表面均匀分布;铜铬触头材料降低了单位电弧能量所造成的触头烧损量，这两者的有机结合，使得高压真空断路器的电气寿命有了突破性的提高，当前，我国高压真空断路器在开断、关合能力等方面的性能是比较高的，也是比较稳定的。我国早期高压真空断路器电气寿命只有几十次，运行最长的已有20余年，现在的真空断路器的开断次数一般也在10000次以上，在电力系统至今还没有发现高压真空断路器因为短路开断电流的电气寿命问题而退役，也没有发现因为短路开断电流的电气寿命短导致事故发生，这就充分说明这些高压真空断路器基本上能够满足电力系统对于短路开断电流电气寿命的要求。所以，高压真空断路器的短路开断电流电气寿命并不是越高越好。
四、高压真空断路器机械参数调整
高压真空断路器有许多的机械参数，如合闸速度、分闸速度、触头行程、触头合闸弹跳时间、触头分闸反弹幅值等。这些机械参数都是用以保证高压真空断路器技术性能而设定的。我国高压真空断路器的机械寿命一般为10000～20000次，正在开展将机械寿命提高到30000～40000次的研究工作，电磁操动机构结构简单、性能可靠、调整维修方便、运行人员习惯使用和维修而被广泛使用;有些地方也有习惯使用电动弹簧操动机构的。操动机构在高压真空断路器机械结构中是最为复杂、精度要求最高的部分，多数制造厂生产条件是难以满足加工精度要求的。为了保证高压真空断路器的可靠性，我国对高压真空断路器采取了分装式结构，即将操动机构与断路器主体二者分开，由生产条件比较好的工厂集中生产操动机构，然后再将机构的输出轴与断路器合而为一，所以机械参数的合理配置，直接关系到高压真空断路器的技术性能和机械寿命。理想的机械参数调整，对于高压真空断路器的机械性能十分关键。满意的缓冲特性应该是运动部件接触缓冲瞬间，缓冲器提供较小的反力，随着缓冲距离的增加，缓冲特性迅速变陡，最大可能地吸收分离能量，达到限制分闸反弹和分闸行程的目的。
五、高压真空断路器的温升
高压真空断路器的回路电阻是影响温升的主要热源，而灭弧室的回路电阻通常要占高压真空断路器回路电阻的50%以上。触头间隙接触电阻是真空灭弧室回路电阻的主要组成部分，因为触头系统密封于真空灭弧室内，而产生的热量只能通过动、静导电杆向外部散热。真空灭弧室静端直接与静支架相连，动端则通过导电夹、软连接与动支架相连。虽然动端向上运动有利于动端散热，但因动端连接环节较多，导热路径较长，所以高压真空断路器温升的最高点多集中于动导电杆与导电夹搭接部位。在实际应用中，有效的利用静端有利于散热的元件，迫使触头间隙热量比较多的从静端导出，分流动端的热量，是解决高压真空断路器温升偏高的有效措施。
六、提高高压真空断路器动作的可靠性
我国高压真空断路器由于国产材料、元件和标准件的质量问题以及传统的产品设计观念，致使其机械可靠性和机械寿命还不够十分理想。
(1)掌握真空断路器的基本结构，熟悉其技术性能指标，合理选择使用条件，准确地应用高压真空断路器先进技术功能。
(2)认真做好高压真空断路器机械参数调试工作，严格机械参数指标要求，才能保证其基本功能。
(3)规范备品备件管理和储存，保证备品备件的技术性能指标和质量的一致性、通用性和可靠性。
(4)做好高压真空断路器的运行记录和事故分析，总结经验，不断提高真空断路器的先进性，可靠性和经济性。
七、结束语
真空断路器由于真空技术、真空工艺、灭弧室制造技术的不断进步，使真空断路器具有优异的电性能和机械性能，能满足不同用户的要求，同时，对环境无污染，在人们普遍关注环保的今天，这点尤为重要。上述所涉及的有关问题，供实际工作中借鉴，以期充分利用、更好发挥高压真空断路器的技术优势，对提高我国农村电网整体装备水平是非常有益的。
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（作者单位：辽宁装备制造职业技术学院 自控系 辽宁沈阳）