馮亮亮，武艷艷，張黎陽(yáng)，王璽，劉震

(西安西電高壓開關(guān)有限責(zé)任公司，陜西 西安 710018)

1 引言

真空斷路器是高壓電器設(shè)備中一種極為重要的保護(hù)、控制設(shè)備，由于無(wú)火災(zāi)、無(wú)污染以及優(yōu)良的開斷性能等優(yōu)點(diǎn)，在電力系統(tǒng)中特別是中壓電網(wǎng)中得到了非常廣泛的應(yīng)用。但是目前對(duì)于126kV真空斷路器的研究仍處在研究初期并存在諸如高電壓等級(jí)滅弧所需的超高真空度保持、機(jī)構(gòu)操作、傳動(dòng)可靠性、氣體密封性等很多問(wèn)題。本文在前人研究的基礎(chǔ)上對(duì)126kV電壓等級(jí)的真空斷路器進(jìn)行了研究和開發(fā)。

2 主要技術(shù)參數(shù)與結(jié)構(gòu)

2.1 主要技術(shù)參數(shù)

通過(guò)與國(guó)內(nèi)外真空斷路器的比較，該126kV/40kA高壓真空斷路器的主要技術(shù)參數(shù)見(jiàn)表1。

2.2 斷路器總體結(jié)構(gòu)

126kV/40kA高壓真空斷路器的總體結(jié)構(gòu)主要包括:真空滅弧室、支柱絕緣子、框架、支架、操動(dòng)機(jī)構(gòu)以及傳動(dòng)系統(tǒng)和管路系統(tǒng)等部分組成，總體采用一個(gè)操動(dòng)機(jī)構(gòu)操作完成三相斷路器分合閘動(dòng)作的三相機(jī)械聯(lián)動(dòng)結(jié)構(gòu)，支柱與滅弧室里充0.12MPa的SF6氣體，三相斷路器和操動(dòng)機(jī)構(gòu)安裝在框架上并通過(guò)兩個(gè)支架支撐整個(gè)斷路器。其總體結(jié)構(gòu)如圖1所示。

表1 主要技術(shù)參數(shù)

3 真空斷路器滅弧室結(jié)構(gòu)

滅弧室是斷路器最重要的組成部分之一。126kV/40kA高壓真空斷路器滅弧室結(jié)構(gòu)主要起支撐真空滅弧室、導(dǎo)電作用及降低合閘彈跳的作用。其主要結(jié)構(gòu)包括真空滅弧室、上蓋板、法蘭、梅花觸指、導(dǎo)電塊、支架及導(dǎo)桿組件組成。其結(jié)構(gòu)如圖2所示。

圖1 126kV/40kA高壓真空斷路器整體結(jié)構(gòu)

圖2 126kV/40kA高壓真空斷路器滅弧室結(jié)構(gòu)

在真空斷路器中有一個(gè)重要的問(wèn)題就是要較小的合閘彈跳時(shí)間，為了避免真空中動(dòng)靜觸頭硬碰撞，導(dǎo)致合閘彈跳時(shí)間太大，本真空斷路器滅弧室結(jié)構(gòu)增加導(dǎo)桿組件降低合閘彈跳時(shí)間。在此導(dǎo)桿組件中采用彈簧組件緩沖真空滅弧室內(nèi)動(dòng)靜觸頭片的硬碰撞效應(yīng)，達(dá)到降低合閘彈跳時(shí)間。該導(dǎo)桿組件主要由導(dǎo)桿、彈簧座、彈簧組件、軸套、導(dǎo)向套及銷子等零部件組成，其組成如圖3所示。該彈簧組件分別采用P2值為3515±300N和1770±160N兩只彈簧組成，通過(guò)彈簧的緩沖作用使得126kV/40kA高壓真空斷路器的合閘彈跳時(shí)間小于9ms，滿足該產(chǎn)品的技術(shù)要求。

圖3 導(dǎo)桿組件

4 型式試驗(yàn)

4.1 大容量試驗(yàn)

4.1.1 開斷和關(guān)合能力試驗(yàn)

按GB1984規(guī)定進(jìn)行，并符合本技術(shù)規(guī)范表8的要求。按試驗(yàn)方式 T10、T30、T60、T100s分別進(jìn)行10%、30%、60%、100%額定短路開斷電流試驗(yàn)，按額定操作順序“O－0.3s－CO－180s－CO”各進(jìn)行一次。

按試驗(yàn)方式T100a進(jìn)行100%額定短路開斷電流非對(duì)稱開斷試驗(yàn)，按單分方式進(jìn)行，三相各進(jìn)行一次。直流分量百分?jǐn)?shù)按40%進(jìn)行。試驗(yàn)時(shí)六氟化硫氣體充氣壓力值為0.1MPa。

4.1.2 近區(qū)故障開斷試驗(yàn)

按GB1984進(jìn)行，并符合本技術(shù)規(guī)范表9的要求。試驗(yàn)時(shí)六氟化硫氣體充氣壓力值為0.1MPa。

4.1.3 失步開斷與關(guān)合試驗(yàn)

按GB1984規(guī)定進(jìn)行，并符合本技術(shù)規(guī)范第5.15條的要求。試驗(yàn)時(shí)六氟化硫氣體充氣壓力值為0.1MPa。

4.2 絕緣試驗(yàn)

按GB/T16927.1規(guī)定進(jìn)行，試品充氣壓力值為0.1MPa，試驗(yàn)電壓應(yīng)符合本技術(shù)規(guī)范第5.12條的要求。

4.2.1 工頻電壓試驗(yàn)

在SF6氣體壓力為0.1MPa下(20℃表壓)，對(duì)真空斷口間進(jìn)行工頻耐壓試驗(yàn)。

4.2.2 雷電沖擊電壓試驗(yàn)

在SF6氣體壓力為0.1MPa下(20℃表壓)，對(duì)真空斷口間進(jìn)行550kV雷電沖擊耐壓試驗(yàn);對(duì)斷路器相間、相對(duì)地進(jìn)行550kV雷電沖擊耐壓試驗(yàn)。

4.2.3 局部放電試驗(yàn)

局部放電測(cè)量?jī)H對(duì)環(huán)氧絕緣件單件進(jìn)行，按GB/T7354規(guī)定進(jìn)行，測(cè)量值不大于3pC。

4.2.4 輔助和控制回路的試驗(yàn)

(1)輔助回路的絕緣試驗(yàn)

按照GB/T11022規(guī)定進(jìn)行，對(duì)地1min工頻試驗(yàn)電壓為2000V。

(2)操作機(jī)構(gòu)中各類線圈的匝間絕緣試驗(yàn)

直流線圈為2.5倍額定電壓1min，交流線圈為3.5倍的額定電壓1min。

(3)儲(chǔ)能電機(jī)的絕緣試驗(yàn)

用500V兆歐表測(cè)量其對(duì)地電阻，其值應(yīng)大于0.5MΩ。

4.3 溫升試驗(yàn)

按GB/T11022的規(guī)定進(jìn)行。

4.4 機(jī)械壽命試驗(yàn)

按GB/T1984標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，在充0.12MPa的SF6氣體下，該126kV/40kA高壓真空斷路器共完成了6000次機(jī)械壽命試驗(yàn)，超額完成了M1級(jí)機(jī)械壽命試驗(yàn)，試驗(yàn)后進(jìn)行了SF6氣體檢漏及滅弧室進(jìn)行檢查，其完全符合試制要求。

圖4 合閘示波圖

5 結(jié)論

126kV/40kA高壓真空斷路器各試驗(yàn)項(xiàng)目及試驗(yàn)方法符合GB1984及IEC56的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，是自行開發(fā)的新產(chǎn)品，具有自主的品牌，采用真空滅弧原理，配用彈簧操動(dòng)機(jī)構(gòu)，在電氣參數(shù)上達(dá)到額定電流2000A，額定短路開斷電流40kA。此產(chǎn)品的研發(fā)為252kV電壓等級(jí)的真空斷路器的研究奠定了基礎(chǔ)，為斷路器的綠色設(shè)計(jì)制造提供了一種選擇和前景。