發(fā)布時(shí)間：2019-06-29
充氣柜電壽命能力的探討
充氣柜以其熄弧才干強(qiáng)，燃弧時(shí)間短，觸頭磨損小，機(jī)械壽數(shù)長，維護(hù)量小，滅弧室替換簡單等一系列特征深受用戶的喜愛，現(xiàn)在更是在40.5kV及以下電壓等級的市場上占據(jù)主導(dǎo)地位。運(yùn)行部分常將充氣柜在型式試驗(yàn)時(shí)通過的機(jī)械壽數(shù)次數(shù)及額定短路電流開斷次數(shù)（即電壽數(shù)）作為修理及滅弧室替換的根據(jù)[1～2]。上世紀(jì)90年代中期曾有廠家對12kV充氣柜產(chǎn)品進(jìn)行過75次額定短路開斷電流試驗(yàn)，至于更高電壓等級產(chǎn)品，或許更多開斷次數(shù)的驗(yàn)證，由于試驗(yàn)費(fèi)用太高，沒有廠家愿意負(fù)擔(dān)這樣的研發(fā)本錢，所以并沒有進(jìn)一步深入研討。通過分析2002年至2006年5年間的約500份型式試驗(yàn)報(bào)告、原始記載及試驗(yàn)波形，并且跟蹤記載一臺組成試驗(yàn)用輔佐斷路器單極一年多的開斷情況，進(jìn)一步的研討和驗(yàn)證了充氣柜極限電壽數(shù)才干。
型式試驗(yàn)報(bào)告的分析結(jié)論：
查閱500余份充氣柜及開關(guān)柜的型式試驗(yàn)報(bào)告及原始記載后發(fā)現(xiàn)，共有75臺次充氣柜試品在短路開斷試驗(yàn)進(jìn)程中出現(xiàn)問題。分析發(fā)現(xiàn)：發(fā)作問題試品的開斷次數(shù)區(qū)段有這樣一個(gè)規(guī)矩：試驗(yàn)產(chǎn)品跟著開斷次數(shù)的增加，試驗(yàn)失利率反而在大大減少。其間，發(fā)作問題的開斷次數(shù)區(qū)間在1～10次中的占65.3%，11～20次中的占24.0%，21～30次中的占10.7%，30次以上的為0%，見表1。
表1：試驗(yàn)出現(xiàn)問題區(qū)段散布表
規(guī)矩：試驗(yàn)產(chǎn)品跟著開斷次數(shù)的增加，試驗(yàn)失利率反而在大大減少。其間，發(fā)作問題的開斷次數(shù)區(qū)間在1～10次中的占65.3%，11～20次中的占24.0%，21～30次中的占10.7%，30次以上的為0%，見表1。
開斷失利的原因許多[3～4]，主要有：①開關(guān)裝置調(diào)試不當(dāng)，如滅弧室裝置偏疼，緊固螺絲松動(dòng)，反彈或彈跳過大；②機(jī)構(gòu)可靠性差，行程特性曲線不理想；③滅弧室內(nèi)部缺陷，如真空度不合格，老煉不充分等。從表1可以看出，開斷試驗(yàn)中大部分問題出現(xiàn)在電壽數(shù)試驗(yàn)初步階段，一旦度過這段進(jìn)程，熄弧失利的幾率就初步減小。失利的原因雖然不掃除滅弧室本身問題，但現(xiàn)在真空滅弧室的生產(chǎn)工藝和制造水平已恰當(dāng)老到，合格率恰當(dāng)高，而且出廠時(shí)還要通過數(shù)次高電壓、小電流的充分老煉，多道真空度檢測工序，出現(xiàn)問題的概率應(yīng)該說很小。其實(shí)就算是由于滅弧室本身的缺陷形成開斷失利（如熔焊、未滅弧），包括觸頭材料內(nèi)部許多排氣形成真空度下降，或許觸頭材料熔化后發(fā)作的金屬微粒飛濺使滅弧功用下降等原因，也應(yīng)該是跟著開斷次數(shù)的增多，失利幾率逐漸增加?？墒聦?shí)恰好相反。開斷30次以上的試品都通過了電壽數(shù)試驗(yàn)，乃至是同一臺產(chǎn)品連續(xù)成功做了兩輪電壽數(shù)試驗(yàn)，即一同滿足文[5]要求的274次E2級延長的電壽數(shù)試驗(yàn)和文[6]要求的滿容量開斷30次的電壽數(shù)試驗(yàn)。
由此可見，短路開斷失利的關(guān)鍵因素并不在滅弧室本身，而在于斷路器規(guī)劃存在缺陷，或許裝置調(diào)試進(jìn)程中的不仔細(xì)及人為疏忽等方面?？梢哉f，一臺規(guī)劃合理、裝置合格且調(diào)試出色的開關(guān)，只要選配合格的真空滅弧室，理論上都可以通過幾十乃至上百次的額定短路電流開斷。
驗(yàn)證性試驗(yàn)及結(jié)果：
影響電壽數(shù)的主要因素是電磨損，包括滅弧室、滅弧介質(zhì)、觸頭三方面，一般以為起決定作用的是觸頭的磨損，其取決于電弧能量即開斷電流和燃弧時(shí)間。許多的試驗(yàn)結(jié)果表明[7]：雖然燃弧時(shí)間的長短對單次開斷是隨機(jī)的，其均勻燃弧時(shí)間則是趨近的，即可疏忽首開相、后開相的影響，完全用開斷電流作為參考量。
根據(jù)真空電弧理論分析可知，真空電弧電壓是一個(gè)挨近的數(shù)值，不受外施電壓大小的影響，只需一定大小的外施電壓就可保持真空電弧焚燒，所以只要短路電流滿足要求，可以采取下降電壓的辦法進(jìn)行電壽數(shù)開斷試驗(yàn)[8~9]，其觸頭磨損程度應(yīng)該可以等效全電壓的情況。根據(jù)此原理，組成試驗(yàn)所用輔佐斷路器由于每次均參加開斷短路電流，也承受較高的康復(fù)電壓，故仍能滿足對觸頭的磨損要求。所以，通過對2005-2006年站內(nèi)組成試驗(yàn)用輔佐斷路器開斷試驗(yàn)的記載與分析，來查核驗(yàn)證充氣柜的電壽數(shù)極限開斷次數(shù)才干，試驗(yàn)原理見圖1。圖1中FD的滅弧室型號為TD-40.5/1600-31.5（編號0402578），自替換該滅弧室起，記載了其每一次的開斷情況，一同為了滿足試驗(yàn)的等價(jià)性，特意將它每次的燃弧時(shí)間整定為9～11ms。不同于現(xiàn)在流行的等效累計(jì)法[10～11]，將各種開斷電流全都等效核算至滿容量下一同查核壽數(shù)，此次紀(jì)錄沒有考慮低于額定短路開斷電流的情況，只記載了開斷31.5kA額定短路電流次數(shù)，即滅弧室觸頭實(shí)際的磨損程度要比記載情況還要更加苛刻。
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