真空断路器断流容量试验问题分析

齐英

（国网山东省电力公司莱阳市供电公司，山东 莱阳 265200）

真空断路器断流容量试验问题分析

齐英

（国网山东省电力公司莱阳市供电公司，山东 莱阳 265200）

真空断路器开断短路电流后在工频恢复电压下易击穿,由此引起三相、单相直接试验和单相合成试验之间的差异。因而对现有的非三相直接试验法应作更详细的规定，或改进试验方法；已经通过电寿命试验的真空断路器，无论装在哪一厂家生产的柜体中，只要装在柜中的断路器的空载机械特性处在技术条件规定的范围内，可以只作短路方式四的试验而不需再作点寿命试验。

真空断路器；直接；合成；电寿命

真空断路器具有体积小、重量轻、寿命长、不用检修等优点，已经在我国10kV和35kV电力系统中得到广泛的应用，10kV真空断路器已经做到开断短路电流50kA、35kA真空断路器开断25kA，开断电流还在增大。

真空断路器的科研、生产带动了试验。我国断流容量试验室的容量都不大，对10kV产品可作三相直接试验，对35kV产品最大可作到25kA单相试验。超过25kA的需作单相合成试验。真空断路器与空气、油、六氟化硫断路器明显不同的一点就是开断短路电流后在工频恢复电压下触头间隙容易击穿。因而三相直接试验、单相直接试验和单相合成试验会由于工频恢复电压的不同，触头间隙击穿的情况也不同，不同试验方法所得结果之间就无法比较。

开断额定短路开断电流次数（即电寿命）试验是真空断路器新产品型式试验的重要内容，它是考核新产品在灭弧室结构、触头材料、灭弧室与机构的机械特性配合等方面的主要手段，产品多年不检修的标志，对于新产品这是完全必要的；但是对于已经做过电寿命试验的真空断路器，只因装在不是同一厂家生产的开关柜中，却要求再做电寿命试验，其必要性不大，且浪费了大量人力和物力，也不能用来提高产品质量，本文将对这些问题进行分析。

1 工频电压下的击穿

真空断路器开断电流之后在工频恢复电压下触头间隙有时会发生击穿。大致有以下几种情况：击穿之后只有高频电流通过，这种高频电流是附近母线的杂散电容对触头间隙的放电电流，这种现象被称为间隙的非自持破坏性放电。由于真空断路器熄灭高频电流的能力强，间隙很快恢复到绝缘状态。另一种情况是间隙击穿流过一个工频半波电流之后即恢复到绝缘状态。有时发生多次击穿，每次只流过一个工频半波电流。

工频恢复电压下击穿的高频电流如果很大，且负载中性点不接地，易引起三相电流截流，开断感性负荷时可能产生截流电压。开断容性负荷时，由于真空断路器开断高频电流的能力强，再重燃高频电流的第一个半波就可能将其开断，因而重燃过电压高，多次重燃产生的过电压更高，触头间隙击穿还可能引起继电保护的误动。

2 关合试验扣不住

断路器关合适量逢系统短路时，继电保护会发出分闸命令使断路器分闸。从短路开始到断路器触头分离的时间称为金属短路时间。从系统稳定、减少故障损失的要求出发，希望金属短路时间越小越好，但是对断路器而言却要求这个时间有一定的值以保证断路器的分合闸线圈的辅助接点得以转换，使分闸脉冲可以进入分闸线圈并切断合闸脉冲，油断路器得以回油，SF6断路器得以回气为后面的开断做好准备。

以短路发电机或电网作电源试验时，为了减少短路电流和恢复电压的衰减，希望金属短路时间不要太长，10kV真空断路器作三相分合试验时有时会发生合闸扣不住。金属短路时间极短，只有两三个工频半波，这时断路器的分闸脉冲还未发出，因为辅助接点还未来得及转换，而机构没有扣住，触头又被弹开。真空断路器没有回油、回气的要求，在这种情况仍能正常开断，合分试验主要是考核合闸对分闸的影响，金属短路时间、开关又能开断，说明开关的性能更好，短路试验之前的空载试验，金属短路时间是正常的。

出现上述情况是电动力的作用。尽管合分试验的分能开断，但是实际上并未合闸到位，由于是直接试验，没有单独关合试验的要求，所以上述情况应判为关合试验不合格，遇到这种情况应查清原因不作关合试验。

3 开断额定短路开断电流的电寿命试验

电寿命可分为开断额定电流的和开断额定短路电流的电寿命。本文只讨论开断额定短路电流的电寿命。电寿命主要是由触头的电侵蚀决定的，电侵蚀包括在开断的起始阶段，稳定燃弧阶段以及短路关合过程。影响电侵蚀的因素有触头材料、磁场结构及机械特性（分合闸速度、压头压力、关合时触头弹跳等），这些是本身的条件。影响电寿命的试验条件主要是短路电流、工频恢复电压、燃弧时间等。短路电流大，燃弧时间长，触头电侵蚀就严重。工频恢复电压高，开断短路电流之后触头间隙应击穿。

3.1 三相试验和单相试验

对10kV真空断路器按中性点不接地条件进行三相直接试验时，首开相开断后，经过5ms二、三相同时开断。首开相承受1．5倍相电压的时间只有5ms，以后只承受相电压。二、三相在首开相灭弧后短路电流减少为首开相的87%。

合成试验恢复电压开始时为1．5倍相电压，由于衰减逐渐减少，最好的情况只能做到每个工频半波减少5%。由于衰减，点火球将在电压较低时熄弧，因而工频恢复电压只能维持0．1s左右。

可见三相直接试验、单相直接试验、单相合成试验，在机械特性、短路电流、工频恢复电压、燃弧时间方面都有差异。同一产品用以上三种不同的方法作试验可能产生不同的结果。相对而言，以三相直接试验为准，单相直接试验较严，电相合成试验如果不计电流零区等价性，其严酷程度处在三相直接试验和电相直接试验之间。

在分—0．3s—合分试验中，第一次分后的工频恢复电压是电流源电压，此电压大大低于试验电压，如果在直接试验第一次分后触头间隙发生工频电压下的击穿（这是时有发生的），则在合成试验时就可能不会出现。

在真空灭弧室的国家标准中规定开断额定短路电流的电寿命，分与合分（包括自动重合闸）的次数相同。如果用单相合成试验作电寿命，则全部的合都是在电流源电压下（即大大低于试验电压）进行的。由于关合电压低，触头与击穿距离小，预燃弧时间也短，电弧能量小，产生的喷减少，电侵蚀轻。

综上所述，考虑到三相直接试验、单相直接试验和单相合成试验在机械特性、短路电流、工频恢复电压和燃弧时间等方面的差异，这些差异又是真空断路器敏感的地方，致用额定短路开断电流开断次数而不考虑试验方法来考核电寿命是不够的。解决的方法是改进试验方法，使其更符合关实际运行条件；或在现有试验条件的基础上提出更详细的电寿命试验要求。

3.2 开关柜的电寿命试验

对开关柜而言，机构对开断性能的影响比柜体大得多，更换机构（当空载机械特性相同时）不用做电寿命试验，换了柜体必须做电寿命试验。进行短路试验之前，开关柜必须先做机械调整和空载特性测量，使其机械特性处在技术条件规定的范围之内，只要作到这点，不同厂生产的柜体对开断性影响的差别就不存在了，从而对电寿命影响的差别也不复存在。

我国目前生产真空断路器的厂多于生产灭弧室的厂，生产真空开关柜的厂多于生产真空的厂，因而多数真空开关柜配用的真空断路器不是由本厂生产的。大量真空开关柜电寿命试验使用少数真空断路器厂生产的真空和更少量的真空灭弧室，结果是少量的真空和更少量的真空灭弧室被重复用来做电寿命试验。

如前所述，由不同试验方法得出的试验结果不同，这就使得试验结果之间无法比较。如此大量的电寿命试验花费巨大的人力和财力，却得不到应有的结果，这是一种极大地浪费。减少重复性的电寿命试验，节省资金。

4 结语

（1）真空断路器开断短路电流后在工频恢复电压下易击穿，三相直接试验、单相直接试验和单相合成试验由于工频恢复电压等的差异，试验结果将可能不同。因而对真空断路器应规定更详细的试验条件或改进现有的试验方法。

（2）在合分试验中即使合闸扣不住也不影响分的开断能力,遇到这种情况应调机构并单独关合试验,以考核试品能否关合到位。

（3）用合成法作分—0．3s—合分试验，第一次分后的工频恢复电压大大低于试验电压，对试品的考核不够。用合成法作合—分试验时由于合的电压不够，触头的电侵蚀轻。

（4）真空开断短路电流的电寿命试验是考核真空断路器新产品性能的手段，已经通过电寿命试验的真空断路器，不管装在哪一厂家生产的柜体中，只要装在柜中的断路器空载机械特性除在技术条件规定范围内，可以只作短路方式4的试验而不作电寿命试验。

[1]李海．JB 385-85 10kV 户内高压真空断路器通用技术条件[S],1996．11．

[2]王季梅．真空灭弧室设计制造及其应用[M]．西安交通大学出版社,1998．1．

[3]田利明．关于简化高压开关设备型式试验项目的规定[J]．1996．3．

[4]金立湘．GB3906-89交流金属封闭开关设备[S]．1996．10．

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1671-0711（2017）08（下）-0073-02