真空断路器合闸弹跳时间长问题处理

单东阳，何海涛，高京辉，郭 跃，刘 伟

(国网河北省电力公司石家庄供电分公司，河北 石家庄 051004)

真空断路器合闸弹跳时间长问题处理

单东阳，何海涛，高京辉，郭 跃，刘 伟

(国网河北省电力公司石家庄供电分公司，河北 石家庄 051004)

真空断路器合闸弹跳是真空断路器机械特性的一项重要参数，弹跳时间长会产生较高的过电压，影响灭弧室的寿命。分析了合闸弹跳时间长的危害及产生原因，阐述了减小合闸弹跳时间的方法及理论分析，得出了适当增大触头超程弹簧预压缩，是减少真空断路器合闸弹跳时间的有效方法的结论。

真空断路器；合闸弹跳；灭弧室；超程弹簧

0 引言

高压真空断路器因其灭弧介质和灭弧后触头间隙的绝缘介质都是高真空而得名，具有体积小、重量轻、不用检修等优点，适用于频繁操作和灭弧，在配电网中应用较为普遍。

真空断路器合闸弹跳是真空断路器机械特性的一项重要参数，由于合闸弹跳过程中，触头断开距离小，电弧不会熄灭，导致触头电磨损量加重，从而影响灭弧室的使用寿命。

1 合闸弹跳时间长的危害及产生原因

在真空断路器停电检修试验时，经常遇到合闸弹跳超过规定值的问题。当出现合闸弹跳时间超过规定值时，在合闸过程中电弧的燃弧时间将延长，而真空电弧是一种高温等离子体，弧体温度可达到7 000-8 000 ℃，高温和燃弧时间的增加使触头表面融化，瞬间冷却后动静触头熔焊在一起。这种熔焊，靠操作机构几千N的分闸力是拉不开的，可能使真空断路器短路开断失败。因此，真空断路器合闸时发生弹跳，不仅会产生较高的过电压，还会影响整个电网的稳定性。

真空断路器与油断路器不同，其在合闸状态没有插入行程，是动静触头的平面依靠一定的压力结合在一起的。所以，在合闸过程中，会由于动静触头的非弹性碰撞而引起弹跳，即出现动触头与静触头碰撞接触后被反作用力推开，然后再接触又被推开的现象。弹跳的产生与诸多因素有关，如真空断路器触头的材料、各部件的加工精度、装配工艺质量、触头弹簧的弹力等。

日常处理真空断路器合闸弹跳时间长的方法主要有：

(1) 触头材料采用新型、抗熔焊性能强的材料；

(2) 提高配件的加工精度，使部件紧密配合，减少空程间隙；

(3) 加强装配工艺质量控制，以提高装配工艺质量；

(4) 适当加大触头超程弹簧预压力。

在上述方法中，触头采用新型材料和提高部件的加工精度等是在检修试验时无法实施的。因此，以下重点探讨如何通过真空断路器的现场调整来解决合闸弹跳时间长的问题。

2 减小合闸弹跳时间的方法

2014年6月，在某220 kV变电站对512开关检修试验，机械特性测试发现A相弹跳超过标准；512开关型号为ZN56A-12/3150-40型，为北京华东森源电气有限公司生产。现场试验测试数据如表1所示。

针对真空断路器弹跳时间长这一问题，现场对该开关A相断路器本体进行检查、调整，紧固各部件螺栓，防止出现由于螺栓松动产生的合闸弹跳。随后对其进行测试，弹跳时间没有变化。通过调整真空泡的垂直度，保证动静触头的同轴度，使动触头活动自如无卡涩现象，尽可能使动静触头在合闸中的接触为平面接触，避免形成点接触或线接触等方法，多次调整、测试，弹跳时间均无变化。

表1 512开关检修试验测试数据

通过对该开关三相开距、超行程的测量结果进行分析，检修人员发现A相的超行程数值比B，C相小，但在合格范围的下限。

随后检修人员加大A相触头超程弹簧预压缩后，再对断路器进行机械特性试验，此时合闸弹跳时间为0，且其他项目也均满足标准要求，测量数据如表2所示。

表2 512开关三相开距、超行程的测量结果 mm

2015年10月，在220 kV龙岗变电站对641开关进行投运前检修试验，发现B相弹跳超过标准值，并且在每次合闸时均有10余次的弹跳。641开关型号为ZN63A-12/1250-31.5(VS1)型，为沈阳宗大机电设备制造有限公司生产。现场同样进行了超行程调整，最终弹跳时间和弹跳次数均为0。表3，4为调整前后数值的对比。

表3 641开关三相开距、超行程的测量结果 mm

以往还多次遇到不同厂家、型号的断路器出现弹跳时间长的情况，个别断路器是通过调整部件紧固螺栓实现了减少弹跳时间的目标，绝大多数是通过适当加大触头超程弹簧预压力的方法实现的。

表4 641开关调整前后试验测试数据

3 理论分析

真空断路器合闸时，动触头系统在操动机构的带动下，相对于静触头作合闸运动。由于有缓冲器的存在，动静触头在弹簧的作用下接触，类似于简谐运动。模型如图1所示。

图1 真空断路器合闸模型

根据动力学列出滑块受力方程：

式中:k——弹性系数；S——滑块运行距离；m——滑块质量；t——动静触头作用时间。

根据初始条件解此微分方程得出：

式中:V0——滑块初速度；S1——超程。

滑块弹跳距离：

式中:S2——弹簧压缩长度。

滑块往返时间：

式中:Δt——滑块往返时间。

其中m，V0，k，均为常量，从结果中可以看出，弹跳距离ΔS、滑块往返时间Δt均随超程S1的增加而减少。

合闸时触头撞击力F是决定断路器产生弹跳大小的关键因素。设碰撞前后的速度分别为Vl，V2，作用时间为t，则加速度a=ΔV/Δt，F=ma。由力学理论可知：F减小，弹跳也减小。

由此可有3种方法实现减小触头撞击力F：

(1) 增大动静触头的碰撞时间t；

(2) 降低动触头系统的质量m；

(3) 减小碰撞前后速度差的绝对值。

通过调整触头超程弹簧预压缩，就是采用的第(3)种方法，即通过降低触头碰撞后的速度ΔV使a减小，触头撞击力F也相应减小。同时，当动静触头发生碰撞后，触头超程弹簧预压缩可保证触头间有足够的压力，并有效地吸收动触头的回弹力，从而减小动静触头的弹跳时间。

通过理论分析和实际调整处理，证明通过适当增大触头超程弹簧预压缩，是减少真空断路器合闸弹跳时间的有效方法。

国网辽宁省电力有限公司积极应对雾霾天气保障电网运行安全

2016-12-26，辽宁多地出现雾霾天气，能见度极低。国网辽宁省电力有限公司积极应对雾霾侵袭，加强设备巡视监视，防止雾闪污闪发生，为电网安全可靠供电提供有力保障。

针对雾霾天气频繁出现，该公司及时启动特殊天气应急预案，安排部署电网巡视工作和防范措施，多管齐下，保障电网安全稳定运行和电力可靠供应。在常规巡视基础上，输变配电专业特别加强重点设备和重点线路的巡视，发现安全隐患立即处理；营销服务人员加强客户侧设备防雾闪能力的技术监督，保证客户侧大雾天气设备运行安全。

结合迎峰度冬方案，该公司制定目标，强化安全隐患排查治理，全面梳理电网运行薄弱点，对重要设备、重点断面详细分析诊断，加强监控；设期限加强设备巡视维护，针对查找出的安全隐患，举一反三，落实整改，将各类隐患消灭在萌芽状态，提高设备健康运行水平；把电网安全供电摆在当前安全生产的突出位置，超前防范，编制事故应急方案，对重要变电站制定详细事故处理预案，确保雾霾期间电网故障响应迅速。

除此之外，该公司还组织开展防止大面积停电自然灾害应急演练活动，不断提高应对突发事件的能力。合理安排电网运行方式，优化电力调度，密切跟踪天气动态，控制电网各级电压靠下限运行，有效防止设备污闪。严格控制重要线路断面和重载设备潮流水平，严禁超负荷运行，提高电网稳定和抵御故障的能力。

该公司还密切关注天气预报，与当地气象部门积极沟通，畅通信息渠道，及时取得大雾、降温等异常天气信息，以便提前做好准备，落实各项防范措施，防止事故的发生，全力确保特殊天气下电网安全运行。

（来源：国家电网公司网站 2016-12-27）

2016-07-25。

单东阳(1967-)，男，技师，主要从事变电检修工作，email：278432918@qq.com。

何海涛(1980-)，男，高级技师，从事变电检修工作。

高京辉(1973-)，男，高级技师，从事变电检修工作。

郭 跃(1987-)，男，高级工，从事变电检修工作。

刘 伟(1982-)，男，高级技师，从事变电检修工作。