10 kV断路器真空灭弧室通用型试验工具的研制

叶健忠 甄成远 黎浩贤 利志军

[摘    要]针对真空灭弧室试验安装步骤复杂、效率低，和真空灭弧室种类繁多，需各种不同型号的断路器配合试验的问题。文章研制一种通用型，可满足各型号真空灭弧室试验的工具，可实现真空灭弧室备品的周期性试验。其具备安装灵活、操作简易、轻型便携等特点。可显著提高真空灭弧室故障检修效率，减少停电时间，提高企业经营效益。

[关键词]真空灭弧室;试验;工具;通用型

[中图分类号]TM561.2 [文献标志码]A [文章编号]2095–6487（2021）11–00–02

Development of Universal Test Tool for Vacuum Interrupter of 10 kV Circuit Breaker

Ye Jian-zhong， Zhen Cheng-yuan， Li Hao-xian， Li Zhi-jun

[Abstract]Aiming at the problems of complex installation steps， low efficiency and wide variety of vacuum interrupters， it is necessary to cooperate with various types of circuit breakers for test. This paper develops a universal tool which can meet the test of various types of vacuum interrupter， and can realize the periodic test of spare parts of vacuum interrupter. It has the characteristics of flexible installation， simple operation， light and portable. It can significantly improve the troubleshooting efficiency of vacuum interrupter， reduce the power failure time and improve the operation efficiency of enterprises.

[Keywords]vacuum interrupter; test; tools; universal type

1 研究背景

10 kV真空断路器具有开断容量大、灭弧性能好、機械寿命长、运行维护量小、检修周期长等优点，其在电力系统中得到了广泛应用。

由于运行条件各异及运行时间到达一定年限后，断路器真空灭弧室逐渐出现真空度降低、触头电阻增大等缺陷而需要更换真空灭弧室。更换真空灭弧室时，需进行交流耐压、真空度、绝缘电阻、回路电阻等试验。目前在真空灭弧室试验存在以下问题：①常规方法，将灭弧室安装到断路器再进行试验，因部分备品与故障灭弧室为同批次产品，存在备品灭弧室试验不合格的风险，需反复拆装，步骤烦琐，效率低下，严重影响抢修复电时间。②即使车间有适用灭弧室备品的定期试验备用断路器，但由于灭弧室拆装工序烦琐复杂，需要多人配合完成，耗费人力成本。③各厂家的真空灭弧室种类繁多，尺寸各不相同。目前尚未有通用性的断路器或工具可满足对所有不同型号备品进行定期的预试验，最终只能回归到问题①。

针对上述问题，本文研制一种通用型可满足各型号真空灭弧室试验的工具，其具有安装灵活、操作简易、轻型便携等特点。可大大提高真空灭弧室故障检修效率，减少停电时间，提高企业经营效益。

2 真空灭弧室规格参数统计

真空灭弧室的厂家、型号、规格种类繁多，常见有额定电流范围为630～6 300 A，其中以额定电流为1 250 A、3 150 A、4 000 A的型号最为常用。综合统计（国产、合资及进口等）各品牌厂家的灭弧室的开距范围为8～12 mm，直径范围为10.5～14 cm，高度范围为21.5～30 cm。灭弧室的固定底座有单螺丝固定、四螺丝固定、六螺丝固定3种结构，螺丝规格为M10、M12。动触头顶部与导向杆连接为单螺丝结构，连接螺丝规格为M10、M12。

灭弧室的闭合压力对断路器的电气及机械性能有重要的影响。灭弧室的工作压力应满足以下要求：①能有效抑制合闸弹跳，减少分闸弹振;②灭弧室触头闭合时，接触电阻保持在合格范围内;③机械性能满足额定闭合压力的要求;④满足动稳定试验的要求。根据开断电流大小得出经验数据见表1。

3 真空灭弧室试验工具的研制

3.1 试验工具的设计要求

真空灭弧室的试验模拟真空灭弧室在实际运行中的开断和闭合两种状态。试验工具需满足以下条件：①能将灭弧室动静、触头拉开至额定开距;②具有符合规范开断电流的要求接触压力;③工具本身需要足够的绝缘性能，能满足承受1 min工频耐受电压42 kV的要求（考虑安全裕度耐受电压为60 kV）;④工具应用足够的机械强度，在拉、压的反作用下不发生形变损坏;⑤具有通用性，可适应不同尺寸、不同安装方式的要求;⑥安装灵活，操作简便;⑦具有方便的试验接线接口。

3.2 试验工具的制作

真空灭弧室试验工具主要由四大部分组成：固定机构、控制机构、试验接线机构、测量机构（图1）。试验工具按适用于常用灭弧室的极限尺寸进行制作。

固定机构：真空灭弧室试验工具由四根绝缘支撑杆与上下金属板固定构成主体框架。底板配有四根绝缘支撑脚，对地绝缘。真空灭弧室采用倒装固定，即固定底座朝上、动触头朝下。通过燕尾凹槽固定块与灭弧室的底座连接（燕尾凹槽固定块内有条形孔，可满足单孔、四孔及六孔螺孔的固定），顶板配有燕尾凸槽导轨，其中凸槽中间有中心定位孔，通过燕尾凹凸槽配合，可将真空灭弧室固定在试验工具中心上。

控制机构：控制功能主要由固定在试验工具底板的剪式升降台实现，通过棘轮扳手转动升降台的调节螺杆可控制升降台的升降。①开断控制：通过快速U形拉钩将动触头连接螺丝与升降台螺丝连接，升降台下降时带动动触头向下运动，实现动、静触头分开。②闭合控制：通过调节升降台对动触头施加闭合压力，为防止动触头杆受损，配有承压导电盘固定在动触头螺栓孔处。

接线机构：试验接线导电杆分别位于焊在灭弧室底部燕尾凹槽固定块和承压导电盘的两根导电杆，燕尾凹槽固定块为铜材质，与灭弧室底座有良好的接触，减小由于灭弧室与工具之间的接触电阻而造成的误差，提高测量精度;承压导电盘中心与动触头顶部螺孔连接，平面与动触头顶部接触，也保证了良好的接触性能。

测量机构：试验装置需测量的开距和闭合压力两个参数。剪式升降台配有行程尺，可根据行程尺的读数差，将灭弧室拉至额定开距。压力测量方面，在承压导电盘与升降台间，接入绝缘板和充电式压力传感器，实时显示闭合压力（灭弧室的自闭力相对外加压力较小，可忽略自闭力）。

3.3 试验工具操作方式

先将灭弧室的底座清洁后，与燕尾凹槽固定块用内六角螺丝连接固定。推进燕尾凸槽中间，定位螺丝固定。分闸操作：动触头安装抗拉螺丝，快速U形拉钩将动触头与升降平台连接，调节升降台，根据行程尺刻度，拉至额定开距，进行灭弧室在分断状态开的试验。合闸操作：拆除动触头螺丝和快速U形拉钩，安装承压导电盘、绝缘板、压力传感器。调节升降台使闭合压力达到额定值后，开展闭合状态下的试验（图2）。

4 现场应用

现场对采用传统安装方式与应用工具进行安装的耗时进行统计，见表2。相对于真空灭弧室传统的安装方式（2人、85 min），应用试验工具（1人、25 min）操作便捷，工作效率得到显著提升。

5 总结

10 kV断路器真空滅弧室通用型试验工具的研制成功，提供了一种新的真空灭弧室试验方法，显著提高应急抢修的工作效率，减少停电时间，提高供电可靠性。而试验工具的通用性，满足各厂家不同型号真空灭弧室的试验，为真空灭弧室的定期试验提供条件，可应用于全国各变电站，具有良好的推广应用前景。

参考文献

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